CN112985946B - 一种判断含斑铜矿的铜精矿氧化程度的检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种判断含斑铜矿的铜精矿氧化程度的检测方法，属于海关检测技术领域。本发明的一种判断含斑铜矿的铜精矿氧化程度的检测方法，包括重要矿物组成进行定量分析，在恒温恒湿条件下进行强制氧化，强制氧化后的铜精矿样品经过干燥、破碎、混合、缩分并利用研磨机进行分段研磨，以及根据水溶铜的含量变化判断铜精矿的氧化程度四个步骤。本发明利用化学物相分析、X射线衍射以及显微镜为表征手段，综合判断铜精矿样品的氧化程度，并根据水溶铜的含量变化定量判断铜精矿的氧化程度，该方法检测结果灵敏且准确，可以有效证明硫化物精矿长距离运输过程的氧化增重导致到岸品位的降低，进而帮助贸易双方解决针对铜精矿品味高低的相关争议。

Description

一种判断含斑铜矿的铜精矿氧化程度的检测方法
技术领域
本发明属于海关检测技术领域，更具体地说，涉及一种判断含斑铜矿的铜精矿氧化程度的检测方法。
背景技术
人类社会发展的历史实际上也是人类对自然资源的开发和利用的历史。据统计，人类所利用的自然资源中，70％以上是金属、非金属和矿物能源等矿产资源。现代社会几乎没有不与矿产资源及其产品发生直接或间接关系的部门。统计资料表明，世界经济中95％以上的能源、80％以上的工业原料和70％的以上的农业生产资料均来自矿产资源。据此学者们认为，若无对矿产资源的广泛利用，世界人口至少会减少一半。
随着我国经济的迅速发展，目前我国已经成为大宗资源类矿产品的进口大国，逐年呈现大幅增长的趋势。进口的资源性矿产品包括铜矿、铅矿、锌矿、铁矿、镍矿、镁矿、钴矿、锡矿、煤炭等。特别是有色金属矿，每年需要进口大量的精矿作为资源补充，例如铜精矿、铅精矿、锌精矿等。目前，仅以南京口岸为例，每年进口各类精矿的数量就达到约360万吨。我国不仅进口大量矿产资源，国内的矿产贸易也数量惊人。
对于成分复杂的铜精矿来说，不管是在制备或者保管期间都有可能面临污染或氧化问题，铜精矿主要的原料为硫化铜精矿，铜是主要的计价元素，价格高，贸易纠纷严重。针对上述问题，如何设计一种检测方法可以准确且灵敏地判断铜精矿的氧化程度，以用来评价进出口贸易过程中成分复杂的铜精矿检测结果的准确性，从而帮助贸易双方解决纠纷，是现有技术中亟需解决的技术问题。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的一种判断含斑铜矿的铜精矿氧化程度的检测方法，利用化学物相分析、X射线衍射以及显微镜为表征手段，综合判断铜精矿样品的氧化程度，并根据水溶铜的含量变化定量判断铜精矿的氧化程度，该方法检测结果灵敏且准确，可以有效证明硫化物精矿长距离运输过程的氧化增重导致到岸品位的降低，进而帮助贸易双方解决针对铜精矿品味高低的相关争议。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种判断含斑铜矿的铜精矿氧化程度的检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
a、初样检测：采用化学物相分析方法检测含斑铜矿的铜精矿样品中水溶铜、氧化铜、硫化铜的含量以进行铜的相定量，并对所述铜精矿中重要矿物组成进行定量分析；
b、强制氧化：将铜精矿样品在55℃～65℃恒温、85％～95％恒湿条件下进行连续氧化，每5天进行一次称重，重复称重实验不得少于3次，直至该铜精矿样品中的含水量达到5％～8％，并根据所述铜精矿增重记录拟定铜精矿氧化增重与氧化时间的关系曲线，该铜精矿样品实际重量增加与原称重之比即为氧化增重百分比；
c、制备样品：将步骤b中强制氧化后的铜精矿样品经过干燥、破碎、混合、缩分并利用研磨机进行研磨，得到粒径范围为106～150μm的粉末状分析试样，且将其于100±5℃下烘干1～2h；所述粉末状分析试样采用分段研磨的方式得到，在分段研磨的同时对所述铜精矿样品进行同步粒径分级调配，使小颗粒的粉末颗粒群比重低于大颗粒粉末颗粒群的比重；
d、判断氧化程度：采用化学物相分析方法检测步骤c中强制氧化后的粉末状分析试样中水溶铜、氧化铜、硫化铜的含量以进行铜的相定量，并与步骤a中的初样检测结果进行对比，根据所述水溶铜的含量变化判断所述铜精矿的氧化程度。
作为本发明更进一步的改进，步骤a中所述铜精矿样品中铜含量为24％～28％，且该铜精矿样品至少含有10％的斑铜矿。
作为本发明更进一步的改进，步骤一中所述铜精矿样品的矿物组成包括以下组分：
黄铜矿 40～50份；
斑铜矿 8～12份；
黄铁矿 20～30份；
其中，所述铜精矿样品中黄铜矿与斑铜矿的质量之比不大于5:1。
作为本发明更进一步的改进，还利用显微镜对步骤d中分析试样进行镜下判断，若明显观察到有透明结晶体附着于金属矿物表面时，采用X射线衍射仪对其进行定性分析。
作为本发明更进一步的改进，采用X射线衍射仪对试样进行定性分析后，根据物相典型衍射峰的衍射强度进行定量计算，或者直接利用显微镜对试样中各主要物质进行镜下判断，观察到铜蓝沿黄铜矿及斑铜矿边缘富集形成时，利用扫描电镜对样品中各主要物相及含量进行检测。
作为本发明更进一步的改进，所述X射线衍射仪参数为：X射线对阴极为铜靶，工作电压40kV，工作电流40mA，扫描速度2°/min，发散狭缝1°，防散射狭缝2°，接收狭缝0.2°，扫描范围2θ为10°～60°。
作为本发明更进一步的改进，通过对所述铜精矿样品进行粒径分级调配，使其中处于128～150μm范围内的大颗粒群分析试样含量不低于处于106～128μm范围内的小颗粒群分析试样含量，并在分段研磨之前加入适量的环己烷。
作为本发明更进一步的改进，在所述106～128μm范围内的小颗粒群分析试样被筛选出后，在处于128～150μm范围内的大颗粒群分析试样中再次加入环己烷，和/或，采用分段研磨的方式对铜精矿样品进行研磨时，每次研磨时间不超过15秒即进行粒径筛选。
作为本发明更进一步的改进，步骤b中的铜精矿样品在60℃恒温、90％恒湿条件下进行连续氧化，直至该铜精矿样品中的含水量达到5％。
作为本发明更进一步的改进，步骤d中对试样进行光学显微镜观察前，将精矿粉末用牛角勺轻轻压碎、分散，以获得合适的抛光片。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果：
(1)本发明的一种判断含斑铜矿的铜精矿氧化程度的检测方法，包括重要矿物组成进行定量分析，在恒温恒湿条件下进行强制氧化，强制氧化后的铜精矿样品经过干燥、破碎、混合、缩分并利用研磨机进行分段研磨，以及根据所述水溶铜的含量变化判断铜精矿的氧化程度四个步骤，本发明利用化学物相分析、X射线衍射以及显微镜为表征手段，综合判断铜精矿样品的氧化程度，并根据水溶铜的含量变化定量判断铜精矿的氧化程度，该方法检测结果灵敏且准确，可以有效证明硫化物精矿长距离运输过程的氧化增重导致到岸品位的降低，进而帮助贸易双方解决针对铜精矿品味高低的相关争议。
(2)本发明的一种判断含斑铜矿的铜精矿氧化程度的检测方法，主要由黄铜矿组成的硫化铜精矿其氧化速度慢得多，而由含明显数量斑铜矿的铜精矿氧化速度相当快，从矿物组合特征看，很可能后者采自铜的次生富集硫化矿床，斑铜矿在铜硫化物矿床中常常通过次生淋滤作用得到富集，因此，对于含有10％以上斑铜矿的铜精矿进行氧化程度的检测，水溶铜的检测结果会更加明显。
(3)本发明的一种判断含斑铜矿的铜精矿氧化程度的检测方法，在恒温恒湿条件下进行连续氧化试验，可以为铜精矿样品提供其产品在运输过程中的氧化条件，以保持样品与海上运输的铜精矿产品在相同的氧化机理下完成氧化增重试验，提高检测结果的准确性，同时在样品制备过程中要格外注意，不要引入能够带来对粉末颗粒额外氧化的影响因素，本发明采用分段研磨的方式同步进行粒径分级调配，在保证大颗粒群的粉末颗粒研磨充分的基础上，使小颗粒群能够及时被筛选出，避免小颗粒群的额外氧化，比如，采用分段研磨的方式对铜精矿样品进行研磨时，每次研磨时间不超过15秒即进行粒径筛选。
(4)本发明的一种判断含斑铜矿的铜精矿氧化程度的检测方法，将强制氧化后的铜精矿样品经过干燥、破碎、混合、缩分并利用研磨机进行研磨，得到粒径范围为106～150μm的粉末状分析试样，在前述的粉末粒径条件下，小颗粒群的比重(重量比)低于大颗粒群的比重，尤其使得处于128～150μm范围内的分析试样含量不低于处于106～128μm范围内的分析试样含量，并在分段研磨之前加入适量的环己烷；两种粒径范围的粉末颗粒之间形成尺寸互补，粒径较小的粉末颗粒可以填充于粒径较大的粉末颗粒之间，不同尺寸的颗粒之间形成粒径差，采用不同尺寸的标准筛进行分级筛选，值的注意的是，在分级筛选时，大小尺寸相配合的颗粒群之间的摩擦形式有所改变，比如，在筛选之前，小颗粒群填充于大颗粒群之间充当“润滑剂”，大颗粒群与小颗粒群可以被认为一对滚动摩擦副，在此研磨条件下两种尺寸的颗粒群之间可以被认为滚动摩擦，而当小颗粒群从大颗粒群中选出，剩余的相同尺寸的颗粒群之间可以被认为一对滑动摩擦副，颗粒群之间发生滑动磨损，摩擦副在研磨施加载荷的作用下，接触点可能会产生塑性变形，损害到颗粒群表面形成的氧化膜，此时为降低额外氧化对试验结果的准确性带来影响，再次加入适当的环己烷，避免大颗粒群铜精矿粉末颗粒因滑动摩擦表面温度升高导致的过热氧化。
(5)本发明的一种判断含斑铜矿的铜精矿氧化程度的检测方法，采用分段研磨的方式进行样品研磨，分段研磨配合粒径分级同步进行，相同尺寸颗粒群之间由另一种尺寸颗粒群相隔开而没有直接接触，粒径较小的粉末颗粒可以起到润滑作用，降低摩擦表面受到由溶剂环己烷传递的载荷影响，可以有效避免粉末团聚现象的发生，也有利于后续的制片观察，为后续样品检测提供良好的试样；而在小颗粒群筛选出再次加入环己烷，环己烷不仅避免了滑动摩擦表面温度升高导致的过热氧化，同时产生了控制铜精矿粉末颗粒流动性的作用，避免了颗粒群之间因滑动磨损而引起的相互粘接，形成团聚，由此可以看出，在环己烷的辅助作用下，样品制备过程不利因素带来的影响被降低，从而增强了检测结果的准确性。
(6)本发明的一种判断含斑铜矿的铜精矿氧化程度的检测方法，采用化学物相分析方法检测强制氧化后的粉末状分析试样中水溶铜、氧化铜、硫化铜的含量以进行铜的相定量，并与初样检测结果进行对比，通过氧化前后水溶铜分配比的变化定量评价铜精矿的氧化程度，判断过程更加简便高效。
附图说明
图1为本发明中Cu3精矿强制氧化前的显微镜下照片；
图2为本发明中Cu5精矿强制氧化后的显微镜下照片；
图3为本发明中各铜精矿氧化增重(％)与时间(d)的关系曲线图；
图4为本发明中Cu3精矿强制氧化后的显微镜下照片；
图5为本发明中铜精矿氧化产物Cu5-1的XRD衍射图谱；
图6为本发明中铜精矿氧化产物Cu3-1的XRD衍射图谱。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。
海关作为口岸执法部门，每年需投入大量的人力物力对大宗资源类矿产品进行检验分析，定量分析过程中主要金属品位常见波动，这种波动主要出现在离岸和到岸品位的分析结果上，而长途运输过程中矿产品的氧化作用是不可忽视的最常见原因。
根据课题组前期调研，国内收货企业仅因铜精矿中铜的氧化带来的损失平均每批货物约为铜含量0.2％。若以每批货物10000吨计，损失约为100万人民币；而最高的损失约为铜含量2％，相对损失可达1000万人民币，这都在不同程度上影响着企业效益。
若海关部门能够给出具有高灵敏度和高准确度的检测结果，说明铜精矿仲裁样品保存较长时间后因氧化导致其失去仲裁价值，则能够在一定程度上帮助国内收货企业减少损失。因此，本发明提供一种判断含斑铜矿的铜精矿氧化程度的检测方法，以化学物相分析、X射线衍射及显微镜为表征手段，说明运输期间铜硫化物的氧化对精矿品位的影响。下面结合矿物组成不同的铜精矿为例，进行详细说明。
本实施例的一种判断含斑铜矿的铜精矿氧化程度的检测方法，包括以下步骤：
a、初样检测：对含斑铜矿的铜精矿中重要矿物组成进行定量分析，并采用化学物相分析方法检测含斑铜矿的铜精矿样品中水溶铜、氧化铜、硫化铜的含量以进行铜的相定量；
具体在本实施例中，铜精矿物料为我口岸2020年上半年从南美不同矿山进口的若干批次铜精矿，到岸后按规定取样后烘干保存于干燥器中；所述铜精矿样品中铜含量为24％～28％，且该铜精矿样品至少含有10％的斑铜矿。
本实施例所述铜精矿样品的矿物组成包括以下组分：
黄铜矿 40～50份；
斑铜矿及铜蓝 8～12份；
黄铁矿 20～30份；
其中，所述铜精矿样品中黄铜矿与所述斑铜矿的质量之比不大于5:1。
为了说明矿物组成对试验结果准确性的影响，本实施例还提供了两个对比例，具体可结合表1进行阅读。本实施例在强制氧化试验前做了系统的矿物组成鉴定和定量测定，具体在本实施例中，采用德国Laica DM研究级偏光显微镜和矿冶集团总公司研发的“工艺矿物学参数自动分析仪BPMA”鉴别与测算结果参照化学分析及化学物相分析结果校正完成。
表1为供氧化试验用的三种铜精矿矿物组成及相对含量(％)，从表1不同成分铜精矿的矿物组成定量分析结果中可以看出，用于实验的三种铜精矿在铜硫化物的含量上是有异同的，表现在对比例1中Cu1与对比例2中Cu5间矿物组成及相对含量上彼此较为接近，而本实施例的Cu3精矿中黄铜矿则明显减少，而斑铜矿含量明显比较高。
表1供氧化试验用的三种铜精矿矿物组成及相对含量(％)
矿物名称 对比例1Cu1精矿 本实施例Cu3精矿 对比例2Cu5精矿
黄铜矿 86.51 46.99 82.94
黝铜矿 / 0.73 0.56
斑铜矿 0.36 10.05 0.19
闪锌矿 0.01 0.67 5.62
方铅矿 0.01 / 0.62
磁黄铁矿 0.06 / 0.11
黄铁矿 2.87 25.39 1.60
针镍矿及镍黄铁矿 0.45 / /
辉钼矿 0.02 0.04 0.33
磁铁矿 0.24 0.08 0.34
铜硫酸盐 很低 8.41 很低
脉石总量 余量(～9.40) 余量(～7.60) 余量(～7.65)
此外，本实施例采用化学物相分析方法检测含斑铜矿的铜精矿样品中水溶铜、氧化铜、硫化铜的含量以进行铜的相定量，对比例1、对比例2和本实施例中铜精矿的化学物相分析结果如下表所示，其中表1为对比例1即铜精矿Cu1的化学物相分析结果，表2为本实施例中即铜精矿Cu3的化学物相分析结果，表3为对比例2即铜精矿Cu5的化学物相分析结果。
表2对比例1铜精矿Cu1的化学物相分析结果
Figure GDA0003043633770000061
表3本实施例铜精矿Cu3的化学物相分析结果
Figure GDA0003043633770000062
Figure GDA0003043633770000071
表4对比例2铜精矿Cu5的化学物相分析结果
Figure GDA0003043633770000072
从表中可以看出，铜精矿中重要铜矿物黄铜矿含量占绝对优势的Cu1及Cu5中，水溶铜含量明显减少，而斑铜矿含量明显多的Cu3中出现了明显数量的水溶铜，说明对于斑铜矿含量比较高的Cu3精矿来说，其中的斑铜矿因氧化作用形成了铜的硫酸盐。本实施例中Cu3精矿产自斑岩铜矿的氧化次生富集带的产物。
为观察不同铜精矿的矿物组成，本实施例中还对三组样品进行显微光学观察，结合图1和图2，对比例2铜精矿Cu5以及本实施例铜精矿Cu3中矿物组成特征见显微镜下照片，由于Cu1与Cu5矿物组成及相对含量相似，所以二者中只选用一种即可说明差别。
从图1的Cu3精矿显微镜下照片中可以看出，本实施例中Cu3精矿主要矿物为黄铜矿(Ccp)、斑铜矿(Bn)、铜蓝(Cv)及黄铁矿(Py)和少量脉石(Gng)，而从图2的Cu5精矿显微镜下照片中可以看出，对比例2的Cu5精矿主含黄铜矿(Ccp)，见少量闪锌矿(Sp)、辉钼矿(Mo)、方铅矿(Gn)和脉石(Gng)，也证实了本实施例中斑铜矿氧化产物主要是五水硫酸铜。
b、强制氧化：将铜精矿样品在55℃～65℃恒温、85％～95％恒湿条件下进行连续氧化，每5天进行一次称重，重复称重实验不得少于3次，直至该铜精矿样品中的含水量达到5％～8％，并根据所述铜精矿增重记录拟定铜精矿氧化增重与氧化时间的关系曲线，该铜精矿样品实际重量增加与原称重之比即为氧化增重百分比；
具体在本实施例中，步骤b中的铜精矿样品在60℃恒温、90％恒湿条件下进行连续氧化，每5天进行一次称重，重复称重实验5次，即实验进行25天，直至该铜精矿样品中的含水量达到5％为止。
此处值得强调的是，铜精矿样品到岸后需要取样马上烘干保存，本实施例中在恒温恒湿条件下进行连续氧化试验，可以为铜精矿样品提供其产品在运输过程中的氧化条件，以保持样品与海上运输的铜精矿产品在相同的氧化机理下完成氧化增重试验。
本发明的一种判断含斑铜矿的铜精矿氧化程度的检测方法，为了证明矿物组成不同的铜精矿在运输过程中的氧化作用对到岸品位的影响，选用了上述组成特征的三个铜精矿进行氧化增重实验，据增重记录求算随氧化时间的增重百分率变化见表5中不同铜精矿氧化增重试验结果，以及图3中各铜精矿氧化增重(％)与时间(d)的关系曲线。
表5不同铜精矿氧化增重试验结果
精矿编号 氧化时间(d)及重量增加％ 5 10 15 20 25
Cu 1 / 2.33 3.18 3.96 4.35 4.66
Cu 3 / 6.14 8.62 10.36 11.73 12.56
Cu 5 / 1.77 3.08 3.92 4.38 4.66
结合图3，从实验结果可以看出：矿物组成相似、黄铜矿占据绝对多数的Cu1及Cu5精矿除了起初的增重有一些差异外，氧化10天后增重曲线就基本重合了，且增重速度明显慢。但是本已含有水溶铜的Cu3精矿增重速度则一直很快，后者所含硫化物中的斑铜矿正是铜硫化物中最易氧化的一种，其化学表达式为Cu5FeS4，实际的化学分析数据表明，常常是非化学计量产物，式中的铜多数呈Cu+1价态，相当于2(Cu2S)·(Cu，Fe)S2。本实施例中2(Cu2S)·(Cu，Fe)S2主要通过含黄铜矿的矿石经氧化(生成硫酸)淋滤-次生富集作用形成，这种富集成矿作用往往形成品位高且储量大的铜矿床，过程大致为：
2CuFeS2+3CuSO4+2H2O→Cu5FeS4+FeSO4+2H2SO4+O2
与此同时，也可按以下方式形成铜蓝CuS：
CuFeS2+CuSO4→2CuS+FeSO4，
具体在本实施例的Cu3中，显微镜下见铜蓝沿斑铜矿和黄铜矿边缘生长，见图4，说明本实施例的铜精矿Cu3发生了大量氧化。
c、制备样品：将步骤b中强制氧化后的铜精矿样品经过干燥、破碎、混合、缩分并利用研磨机进行研磨，得到粒径范围为106～150μm的粉末状分析试样，且将其于100±5℃下烘干1～2h；粉末状分析试样采用分段研磨的方式得到，在分段研磨的同时对所述铜精矿样品进行同步粒径分级调配，使小颗粒的粉末颗粒群比重低于大颗粒粉末颗粒群的比重，此处所指比重是指质量比；比如，采用分段研磨的方式对铜精矿样品进行研磨时，每次研磨时间不超过15秒即进行粒径筛选。
优选的，通过对所述铜精矿样品进行粒径分级调配，使其中处于128～150μm范围内的大颗粒群分析试样含量不低于处于106～128μm范围内的小颗粒群分析试样含量，并在分段研磨之前加入适量的环己烷。
作为本发明更进一步的改进，在106～128μm范围内的小颗粒群分析试样被筛选出后，在处于128～150μm范围内的大颗粒群分析试样中再次加入环己烷。
具体在本实施例中，在进行样品研磨时，应使得步骤c中所述铜精矿样品研磨后的粉末状分析试样粒度保持在106～150μm，以避免样品研磨过度导致氧化而影响试验结果，并通过对所述铜精矿样品进行粒径分级调配，尽可能地使其中处于128～150μm范围内的分析试样含量不低于处于106～128μm范围内的分析试样含量。
此处强调的是，在进行样品制备时要注意如何得到有效的分析试样。现有技术中在进行产品检测时，经常忽略样品制备过程带来的额外影响，而本发明的一种判断含斑铜矿的铜精矿氧化程度的检测方法，将强制氧化后的铜精矿样品经过干燥、破碎、混合、缩分并利用研磨机进行研磨，得到粒径范围为106～150μm的粉末状分析试样，在前述的粉末粒径条件下，小颗粒群的比重(重量比)低于大颗粒群的比重，尤其使得处于128～150μm范围内的分析试样含量不低于处于106～128μm范围内的分析试样含量，并在分段研磨之前加入适量的环己烷。
本实施例中两种粒径范围的粉末颗粒之间形成尺寸互补，粒径较小的粉末颗粒可以填充于粒径较大的粉末颗粒之间，不同尺寸的颗粒之间形成粒径差，采用不同尺寸的标准筛进行分级筛选，值的注意的是，在分级筛选时，大小尺寸相配合的颗粒群之间的摩擦形式有所改变，比如，在筛选之前，小颗粒群填充于大颗粒群之间充当“润滑剂”，大颗粒群与小颗粒群可以被认为一对滚动摩擦副，在此研磨条件下两种尺寸的颗粒群之间可以被认为滚动摩擦，而当小颗粒群从大颗粒群中选出，剩余的相同尺寸的颗粒群之间可以被认为一对滑动摩擦副，颗粒群之间发生滑动磨损，摩擦副在研磨施加载荷的作用下，接触点可能会产生塑性变形，损害到颗粒群表面形成的氧化膜，此时为降低额外氧化对试验结果的准确性带来影响，再次加入适当的环己烷，避免大颗粒群铜精矿粉末颗粒因滑动摩擦表面温度升高导致的过热氧化。
为提高检测结果的准确性和灵敏度，降低样品制备过程不利因素带来的影响，本实施例中的粒径分级可以调配更加精细，例如表6中的铜精矿样品分段研磨后的颗粒粒度组成，使得粒级为-150+140μm的铜精矿粉末颗粒含量为30％，粒级为-140+135μm的铜精矿粉末颗粒含量为20％，粒级为-135+128μm的铜精矿粉末颗粒含量为15％，粒级为-128+118μm的铜精矿粉末颗粒含量为15％，粒级为-118+112μm的铜精矿粉末颗粒含量为10％，粒级为-112+106μm的铜精矿粉末颗粒含量为10％，由此可以看出，本实施例中使处于大粒径尺寸的铜精矿粉末颗粒含量高于小尺寸粉末颗粒含量，形成粒径六级调配，即，本实施例中对样品的研磨过程分六次进行，并在每次研磨过后再次加入适量的环己烷，可适当缩短每次研磨时间。
表6铜精矿样品分段研磨后的颗粒粒度组成
Figure GDA0003043633770000091
Figure GDA0003043633770000101
本发明的一种判断含斑铜矿的铜精矿氧化程度的检测方法，采用分段研磨的方式进行样品研磨，分段研磨配合粒径分级同步进行，相同尺寸颗粒群之间由另一种尺寸颗粒群相隔开而没有直接接触，粒径较小的粉末颗粒可以起到润滑作用，降低摩擦表面受到由溶剂环己烷传递的载荷影响，可以有效避免粉末团聚现象的发生，也有利于后续的制片观察，为后续样品检测提供良好的试样；而在小颗粒群筛选出再次加入环己烷，环己烷不仅避免了滑动摩擦表面温度升高导致的过热氧化，同时产生了控制铜精矿粉末颗粒流动性的作用，避免了颗粒群之间因滑动磨损而引起的相互粘接，形成团聚，由此可以看出，在环己烷的辅助作用下，样品制备过程不利因素带来的影响被降低，从而增强了检测结果的准确性。
d、判断氧化程度：采用化学物相分析方法检测步骤c中强制氧化后的粉末状分析试样中水溶铜、氧化铜、硫化铜的含量以进行铜的相定量，并与步骤a中的初样检测结果进行对比，根据所述水溶铜的含量变化判断所述铜精矿的氧化程度。
进一步地，由于水溶铜的水溶性而无法制片，本实施例中还利用显微镜对步骤d中分析试样进行镜下判断，若明显观察到有透明结晶体附着于金属矿物表面时，采用X射线衍射仪对其进行定性分析。此外，值得注意的是，本实施例中对试样进行光学显微镜观察前，将精矿粉末用牛角勺轻轻压碎、分散，以获得合适的抛光片。
结合图5和图6，为了对铜精矿氧化产物进行鉴定与化学相定量，具体在本实施例中采用XRD方法对其进行确认，结果证明其中除了原有的矿物外，尚见五水硫酸铜即胆矾生成，与Cu3精矿对应的氧化产物中尤多。具体可参见图5中铜精矿氧化产物Cu5-1的XRD衍射图谱，除原有矿物组成黄铜矿(Ccp)、黄铁矿(Py)、辉钼矿(Mo)、石英(Q)等外可鉴别出胆矾(Clc)的衍射峰。而在图6中铜精矿氧化产物Cu3-1的XRD衍射图谱中，显示除黄铜矿(Ccp)、黄铁矿(Py)及斑铜矿(Bn)外，胆矾(Clt)的典型衍射峰极为明显，意味着铜含量的降低。
优选的，采用X射线衍射仪对试样进行定性分析后，也可进一步根据物相典型衍射峰的衍射强度进行定量计算，或者直接利用显微镜对试样中各主要物质进行镜下判断，观察到铜蓝沿黄铜矿及斑铜矿边缘富集形成时，利用扫描电镜对样品中各主要物相及含量进行检测。
具体在本实施例中，所述X射线衍射仪参数为：X射线对阴极为铜靶，工作电压40kV，工作电流40mA，扫描速度2°/min，发散狭缝1°，防散射狭缝2°，接收狭缝0.2°，扫描范围2θ为10°～60°。
结合图4，本实施例根据氧化产物的鉴定结果拟定了分相流程，将测定结果与步骤a中的初样检测结果进行对比，对氧化25天的两个产品做了化学物相分析以定量地描述其氧化程度。
相分析证明，氧化结果生成的主要是水溶铜，而氧化铜很少。若以重量增加表示，1％水溶铜状态的Cu应该对应于约3.93％的CuSO4·5H2O，这也是氧化增重的大致的对应量，其结果必将导致精矿品位的降低。
进一步地，本实施例的结果表明，易氧化的Cu3精矿中水溶铜即胆矾大量形成，水溶铜含量由2.14％增加至6.05％，其分配比由7.99％增加至25.74％，增加了17.75％；而斑铜矿含量较少的Cu5精矿，其氧化产物中水溶铜含量由0.008％增加至1.13％，其分配比由0.33％增加至4.62％，增加了4.29％。很显然，对于斑铜矿含量较少的Cu5精矿来说，根据所述水溶铜的含量变化可以初步判断所述铜精矿被氧化，但是相对于含有大量斑铜矿的Cu3精矿来说，Cu3精矿根据所述水溶铜的含量变化可以非常明显的判断所述铜精矿被氧化，使得检测结果更加准确且灵敏。
表7对比例2Cu5精矿氧化产物Cu5-1化学物相分析结果
Figure GDA0003043633770000111
表8本实施例Cu3精矿氧化产物Cu3-1化学物相分析结果
Figure GDA0003043633770000112
由此可见，本发明的一种判断含斑铜矿的铜精矿氧化程度的检测方法，以氧化后生成的水溶铜含量为指标判断铜精矿氧化程度是准确且灵敏的，足以证明硫化物精矿长距离运输过程中可能会导致到岸品位降低，检测人员也应当注意实验室保存的样品会面临氧化增重的问题。
因此，本发明的一种判断含斑铜矿的铜精矿氧化程度的检测方法，利用化学物相分析、X射线衍射以及显微镜为表征手段，综合判断铜精矿样品的氧化程度，也可以根据水溶铜的含量变化判断铜精矿的氧化程度，该方法检测结果灵敏且准确，可以有效证明硫化物精矿长距离运输过程的氧化增重导致到岸品位的降低，进而有助于贸易双方解决针对铜精矿品味高低的相关争议。
本发明针对进口量较大的硫化铜精矿，通过专门试验探讨了氧化作用速度与矿物组成的关系，据此衡量精矿在运输期限内可能对金属品位产生影响的大小。并通过对进口铜精矿及其在存放过程中物质成分变化的研究可以得到如下结论：
1、不同矿物组成的硫化铜精矿在长程运输过程中会发生氧化，其氧化产物主要是水溶铜-五水硫酸铜。
2、本发明的一种判断含斑铜矿的铜精矿氧化程度的检测方法，对来自南美的两种矿物组成有差异的铜精矿进行氧化实验的结果表明，主要由黄铜矿组成的硫化铜精矿其氧化速度慢得多，而由含明显数量斑铜矿的铜精矿氧化速度是相当快的；从矿物组合特征看，很可能后者采自铜的次生富集硫化矿床，斑铜矿在铜硫化物矿床中常常通过次生淋滤作用得到富集。
3、作为浮选产品，铜精矿含有一定数量的水分，视磨矿细度即精矿粒度而变。在含水、温热的长途运输过程中即使精矿组成属于主要由黄铜矿组成的氧化相对难的铜精矿，在本实验条件下也有约1％的水溶铜即五水硫酸铜形成，其对应的是氧化引起的Cu品位的波动不小于1％，进而引起的贸易纠纷也是不可避免的且不能忽视的。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种判断含斑铜矿的铜精矿氧化程度的检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
a、初样检测：采用化学物相分析方法检测含斑铜矿的铜精矿样品中水溶铜、氧化铜、硫化铜的含量以进行铜的相定量，并对所述铜精矿中重要矿物组成进行定量分析；
b、强制氧化：将铜精矿样品在55℃～65℃恒温、85％～95％恒湿条件下进行连续氧化，每5天进行一次称重，重复称重实验不得少于3次，直至该铜精矿样品中的含水量达到5％～8％，并根据所述铜精矿增重记录拟定铜精矿氧化增重与氧化时间的关系曲线，该铜精矿样品实际重量增加与原称重之比即为氧化增重百分比；
c、制备样品：将步骤b中强制氧化后的铜精矿样品经过干燥、破碎、混合、缩分并利用研磨机进行研磨，得到粒径范围为106～150μm的粉末状分析试样，且将其于100±5℃下烘干1～2h；所述粉末状分析试样采用分段研磨的方式得到，在分段研磨的同时对所述铜精矿样品进行同步粒径分级调配，使小颗粒的粉末颗粒群比重低于大颗粒粉末颗粒群的比重；
d、判断氧化程度：采用化学物相分析方法检测步骤c中强制氧化后的粉末状分析试样中水溶铜、氧化铜、硫化铜的含量以进行铜的相定量，并与步骤a中的初样检测结果进行对比，根据所述水溶铜的含量变化判断所述铜精矿的氧化程度。
2.根据权利要求1所述的一种判断含斑铜矿的铜精矿氧化程度的检测方法，其特征在于：步骤a中所述铜精矿样品中铜含量为24％～28％，且该铜精矿样品至少含有10％的斑铜矿。
3.根据权利要求1所述的一种判断含斑铜矿的铜精矿氧化程度的检测方法，其特征在于：步骤一中所述铜精矿样品的矿物组成包括以下组分：
黄铜矿 40～50份；
斑铜矿 8～12份；
黄铁矿 20～30份；
其中，所述铜精矿样品中黄铜矿与斑铜矿的质量之比不大于5:1。
4.根据权利要求1所述的一种判断含斑铜矿的铜精矿氧化程度的检测方法，其特征在于：还利用显微镜对步骤d中分析试样进行镜下判断，若明显观察到有透明结晶体附着于金属矿物表面时，采用X射线衍射仪对其进行定性分析。
5.根据权利要求4所述的一种判断含斑铜矿的铜精矿氧化程度的检测方法，其特征在于：采用X射线衍射仪对试样进行定性分析后，根据物相典型衍射峰的衍射强度进行定量计算，或者直接利用显微镜对试样中各主要物质进行镜下判断，观察到铜蓝沿黄铜矿及斑铜矿边缘富集形成时，利用扫描电镜对样品中各主要物相及含量进行检测。
6.根据权利要求4所述的一种判断含斑铜矿的铜精矿氧化程度的检测方法，其特征在于：所述X射线衍射仪参数为：X射线对阴极为铜靶，工作电压40kV，工作电流40mA，扫描速度2°/min，发散狭缝1°，防散射狭缝2°，接收狭缝0.2°，扫描范围2θ为10°～60°。
7.根据权利要求1～6任一项所述的一种判断含斑铜矿的铜精矿氧化程度的检测方法，其特征在于：通过对所述铜精矿样品进行粒径分级调配，使其中处于128～150μm范围内的大颗粒群分析试样含量不低于处于106～128μm范围内的小颗粒群分析试样含量，并在分段研磨之前加入适量的环己烷。
8.根据权利要求7所述的一种判断含斑铜矿的铜精矿氧化程度的检测方法，其特征在于：在所述106～128μm范围内的小颗粒群分析试样被筛选出后，在处于128～150μm范围内的大颗粒群分析试样中再次加入环己烷，和/或，采用分段研磨的方式对铜精矿样品进行研磨时，每次研磨时间不超过15秒即进行粒径筛选。
9.根据权利要求7所述的一种判断含斑铜矿的铜精矿氧化程度的检测方法，其特征在于：步骤b中的铜精矿样品在60℃恒温、90％恒湿条件下进行连续氧化，直至该铜精矿样品中的含水量达到5％。
10.根据权利要求4所述的一种判断含斑铜矿的铜精矿氧化程度的检测方法，其特征在于：步骤d中对试样进行光学显微镜观察前，将精矿粉末用牛角勺轻轻压碎、分散，以获得合适的抛光片。
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