安徽省凤阳县焦台陈含金石墨矿物质组份研究

李磊，魏旭，遇祯，卢晶，王枫，张青

（安徽省地质试验研究所，安徽 合肥 230000）

1 区域地质概况

该区域处于中朝准地台（Ⅰ级）南缘，系淮河台坳（Ⅱ级）之蚌埠复背斜（Ⅲ级）中段，郯庐断裂以西。矿区内的断裂构造主要有两组：一是北西（335°左右）走向的挤压构造带，其斜贯全区，宽达50 ～60m，倾向南西，倾角一般为10°～25°，控制着矿区内银（金）矿体和晶质石墨矿的分布；二是北东走向的具平推性质的断裂，其规模相对较小，形成较晚。矿体分银多金属矿体、金矿体、晶质石墨矿体。银矿体多呈透镜状，少数为似层状；金矿体为脉状、透镜状，大多数矿体为单孔见矿；晶质石墨矿体多呈层状、透镜状产出，多为单孔见矿，部分与金银多金属矿矿体重合、共生。

2 矿石物质组分

2.1 矿石化学成分特征

样品取自选矿大样原化验固定碳范围≤3%、3%≤固定碳范围≤7%及固定碳范围≥7%三种类型大样破碎缩分后的粗副样，先后进行了两次化学分析，结果（表1）表明该三种类型固定碳范围在2.00% ～ 2.64%，平均2.34%，均低于工业品位，位于边界品位附近。

表 1 石墨固定碳实测结果/%Table 1 Table of the measured results of graphite fixed carbon

利用等离子体质谱仪、原子荧光光谱仪，通过对提纯黄铁矿、磁黄铁矿、石墨单矿物进行Ag、Au 分析，依据DZG93-01、DZG93-09，结果表明（表2），原矿中Au 含量在2.1×10-19～3.0×10-19，Ag含量在0.104×10-6～ 0.152×10-6，低于检出限。

表 2 单矿物化学分析结果Table 2 Table of chemical analysis of single minerals

2.2 矿石矿物特征

2.2.1 矿石矿物组成

大量光、薄片鉴定、电子探针分析表明，该矿床矿物成分相对简单，共有32 种矿物。脉石矿物有透闪石、透辉石、方解石、斜长石、黑云母、石英、角闪石、阳起石、钠长石、钾长石、磷灰石、黝帘石、白云母、石榴石、绢云母、绿泥石、粘土矿物、金红石、白钛矿、蛇纹石。金属矿物有石墨、黄铁矿、黄铜矿、钛铁矿、磁黄铁矿、磁铁矿、闪锌矿、辉钼矿、铜蓝、褐铁矿、自然银、毒砂、白铁矿。现对几种主要金属矿物特征做详细阐述：

石墨（C）：石墨为本矿床主要有益矿物。镜下观察，石墨透射光下不透明，反射光下浅棕灰色，反射多色性明显，为灰色带棕-深蓝灰色，非均质性强，偏光色为稻草黄色，晶形呈叶片状、显微鳞片状，多定向分布，部分弯曲变形或折曲，片径长0.01 ～ 4.52 mm，宽0.002 ～ 0.45 mm，多数片径长＞0.1mm，光片及探针片观察不同样品石墨体积百分含量在0～20%，大多在5%多，石墨多见沿边缘或解理被黄铁矿、磁黄铁矿、钛铁矿交代现象（图1-a、b、c），个别细小鳞片状石墨有被磁黄铁矿交代包裹现象（图1-d）。

选取不同片径石墨进行电子探针测试，发现其中Au、Ag 含量均偏低，Au 含量0 ～ 0.053%，平均0.018%，均低于检出限；Ag含量0.002% ～ 0.027%，平均0.014%（表3 ），也低于检出限；对石墨单矿物做Au、Ag 化学分析，其Au、Ag 含量分别＜0.1×10-6、＜1×10-6，均低于检出限（表2）。

黄铁矿（FeS2）：为本矿床主要金属硫化物之一，为热液期贯通矿物，先形成的黄铁矿呈半自形-他形晶结构，粒径变化范围较大0.01 ～2 mm，以0.2 ～1 mm为主，星散浸染状-稀疏浸染状分布，可见沿石墨的边部或解理有交代现象（图1-b），同时可见被磁黄铁矿、黄铜矿、白铁矿沿孔隙或边部交代现象，个别有被磁黄铁矿交代呈包裹现象（图1-d），偶见黄铁矿内部存在细小磁铁矿，少量可见被褐铁矿交代呈残余包于褐铁矿内；晚形成的黄铁矿呈细脉状、火焰状，可见交代石墨及早期黄铁矿现象（图1-e），偶见后期黄铁矿呈胶状结构，具圈层结构。不同样品中黄铁矿体积含量在0 ～ 5%，大部分含量在2% ～ 3%。

选取不同期次黄铁矿进行电子探针分析（表3），发现黄铁矿中基本不含Au，而Ag 含量也均偏低，含量在0.000 ～ 0.064%，平均0.019%，均低于检出限，对比早晚期黄铁矿发现，早期黄铁矿中Ag（平均0.007%）明显低于晚期黄铁矿中Ag（平均0.064%）。对黄铁矿单矿物做Au、Ag化学分析（表2），查明其Au 在＜0.1×10-6～ 0.31×10-6范围，Ag ＜1×10-6。

磁黄铁矿（Fe1-xS）：本矿床磁黄铁矿呈半自形-他形晶结构，粒径0.01 ～2 mm，多0.1 ～ 0.5 mm，体积含量0 ～ 4%，多2%±，星散浸染状分布，可见交代黄铁矿或被黄铜矿交代（图1-b、d、f），偶见磁黄铁矿与黄铜矿、毒砂接触界线平直，形成共边结构，可能两者同时形成。

对磁黄铁矿进行电子探针分析，Au、Ag 含量均低于检出限，Au含量0 ～ 0.094%，平均0.047%；Ag 含量0 ～ 0.073%，平均0.036%（表3）。对磁黄铁矿单矿物化学分析（表2），查明其含Au 0.12×10-6～ 0.35×10-6、Ag ＜1×10-6。

黄铜矿（CuFeS2）：本矿床中黄铜矿呈他形晶结构，粒径多0.02 ～ 0.2 mm，体积含量不超过0.1%，多星散浸染状分布于脉石矿物间，少量与磁黄铁矿、闪锌矿等呈细脉状，有的可见交代石墨、黄铁矿、磁黄铁矿（图1-c、f），偶见与闪锌矿、磁黄铁矿呈平直的共边接触关系，个别可见被铜蓝交代现象。电子探针分析（表3），黄铜矿中Au 0.30×10-6～ 0.82×10-6、Ag 0～0.046×10-6。

脉石矿物中一般金银含量偏低，本研究中未做电子探针分析，仅对脉石矿物中的石英、斜长石等轻矿物混合体进行Au 、Ag 化学分析（表2），其中Au ＜0.1×10-6、Ag ＜1×10-6均低于检出线，这里不做详细阐述。

图 1 矿物光、薄片镜下鉴定特征Fig. 1 Identification characteristics of Minerals under Light and Thin Section Microscope

表3 不同矿物电子探针分析/%Table 3 Electron probe analysis of different minerals

3 石墨的粒级分布及镶嵌特征

3.1 石墨的粒级分布

根据结晶程度石墨分晶质石墨（又称鳞片石墨）和土状石墨（又称隐晶质石墨、微晶质石墨或无定形石墨）两大类。晶质石墨呈单个晶体或片状晶体的连生体产出，其片径大于1 μm；土状石墨为细小的微粒晶（片径1 ～ 0.01 μm）构成的集合体。本矿床石墨绝大部分片径＞1 μm，为晶质石墨，属较易开采矿床。

本次对150 个光片中石墨片径进行线测量方法测量，测量统计结果（表4）显示，石墨粒径＞ 0.147 mm 占总量的93.07%，＜0.147 mm 石墨仅占总量的6.93%；即0.208 mm 以上石墨占总量93.07%，0.104 mm 以上石墨占总量98.36%。根据石墨工艺粒度的特点，粒度累计曲线（图2）显示，本矿床石墨矿石为粗粒均匀矿石，曲线分布粒径范围较窄，以粗粒为主，对于这类矿石可采用一段磨矿，直接把矿石细磨到含量最多粒级即可。

表 4 石墨的工艺粒度测量统计结果Table 4 Statistical result table of graphite process particle size measurement

图 2 焦台陈矿床矿石石墨的粒度分布曲线Fig. 2 Graphite size distribution curve of Jiaotaichen deposit

3.2 石墨的嵌镶特征

矿物的嵌镶关系是指连生矿物之间的相对粒度大小、空间关系和接触面形态特征，它与矿物的解离性关系密切。

石墨与黄铁矿、磁黄铁矿、石英、云母等矿物多呈规则毗连嵌镶（图1-c），石墨与黄铁矿、磁黄铁矿的接触界面平直，易于解离；个别可见细小石墨被磁黄铁矿、方解石包裹形成包裹嵌镶（图1-d），该类石墨相对难解离，但整体含量偏低，仅属于个别现象。就石墨与其他金属矿物及脉石矿物的接触关系，易于解离。

4 结 论

（1）凤阳县焦台陈含金石墨矿矿体分银多金属矿体、金矿体、晶质石墨矿三种类型，固定碳范围在2.00% ～ 2.64%，平均2.34%，均低于工业品位，位于边界品位附近；原矿中Au 含量在2.1×10-9～ 3.5×10-9，Ag 含量在0.104×10-6～0.152×10-6，低于检出限。

（2）该矿床矿物成分相对简单，共有32 种矿物，主要金属矿物为石墨、黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿，三者Au、Ag 含量均低于检出限。石墨粒级分布对石墨的回收有一定影响，粒径过小不利于石墨的回收。

（3）本矿床石墨矿石属粗粒均匀分布矿石，+0.208以上石墨占总量的93.07%，属易解离矿床，只需采用一段磨矿即可。

（4）矿物之间的嵌镶关系直接影响回收率，本矿床中石墨与黄铁矿、磁黄铁矿、石英等矿物以规则毗连嵌镶型为主，极个别有包裹嵌镶型，故对石墨的回收率影响不大。

（5）石墨片径中包裹的细小黄铁矿、泥质等其他矿物对精矿的回收率有一定的影响。