新疆西昆侖鉛鋅礦中鉛鋅物相分析方法研究

宋 萍

（新疆維吾爾自治區地質礦產勘查開發局第八地質大隊，新疆 阿克蘇 843000）

新疆西昆侖鉛鋅礦區位于新疆和田縣甜水海一帶，距和田縣直線距離約250km。目前在西昆侖甜水海一帶發現29處鉛鋅礦床，其中火燒云鉛鋅礦達到超大型規模，鉛鋅礦床主要分布于喬爾天山-岔路口斷裂帶及其南側的中生代陸緣盆地內，成礦地質條件優越[1]。在新疆西昆侖眾多鉛鋅礦中，現今已發現有250多種鉛鋅礦物，大約1/3是硫化物和硫酸鹽類，但可供工業利用的僅有17種。其中，鉛工業礦物有11種，鋅工業礦物有6種，以方鉛礦、閃鋅礦最為重要，還有菱鋅礦、白鉛礦等。菱鋅礦（化學成分為碳酸鋅ZnCO3），比重4.3～4.45白鉛礦（化學成分為碳酸鉛PbCO3），比重6.4～6.6方鉛礦（化學成分為硫化鉛PbS），比重7.4～7.6閃鋅礦（化學成分為硫化鋅ZnS），比重3.9～4.2。本文針對新疆西昆侖鉛鋅礦中鉛鋅物相分析方法進行研究，通過物相分析方法對鉛鋅礦中各組成成分的存在狀態、形態以及價態進行綜合確定，致力于通過得到精準的分析數據，為新疆西昆侖鉛鋅礦開展后續工作提供技術支持。本文結合國內鉛鋅物相分析方法經常采用的XRD分析法，以水作為鉛鋅的選擇性溶劑，進行硫化鋅、鐵酸鉛有效分離測定。

1 試驗部分

1.1 試驗材料

本次實驗樣品取自新疆西昆侖鉛鋅礦，實驗樣品的化學分析結果，如表1所示。

表1 實驗樣品化學分析結果

三氧化二鐵 0.478 15.42三氧化二鋁 0.271 15.41鋅13.045 15.74

結合表1信息，可以看出該礦物為富銀低品位氧化鉛鋅礦。

1.2 試驗方法

本文采用的試驗方法為XRD分析法，結合XEAWPEART-PRO型X-射線粉末衍射儀分析低品位氧化鉛鋅礦的物相。本次試驗具體的工作條件包括：靶極材料；管電壓，80kV；管電流；80mA；將掃描范圍控制在0°～90°。在得到鉛鋅物相結果后，采用SEM-EDS分析方法，結合JEOPIL公司JESSM61200LV型掃描電子顯微鏡觀察背散射電子像進行分析。

2 結果與討論

2.1 XRD鉛鋅物相分析

在物相分析中，物相指的是物質中具有特定的物理化學性質的相[2]。同一元素在一種物質中可以一種或多種化合物狀態存在，所以，特定物質的物相都是以元素的賦存狀態及某種物相相對含量的特征而存在的。通過三強線法分析XRD鉛鋅物相結果，具體結果如表2所示。

表2 實驗樣品化學分析結果

結合表2信息，鉛鋅礦產資源中包含的主要物相分別為：白鉛礦、石英、白云石、針鐵礦以及赤鐵礦。可以看出鉛鋅物相衍射背景深、干擾大以及衍射峰強度相對較弱。因此，采用X-射線衍射進行鉛鋅物相定性分析，再根據三強線法確定鉛鋅礦樣的主要物相。最后，反查PDF卡片確認原子內層電子躍遷對應的物相。

通過XRD分析得到鉛鋅礦樣中的某種元素的物相，由于物相中原子能量的減少，根據玻爾理論增加電子動能，從外層軌道躍遷到內層軌道。

當量子數由大變小時，原子的能量減少。原子減少的能量以光子的形式輻射出去，考慮到原子核對電子的庫侖力為電子繞核做勻速做圓周運動的向心力，因此，該種元素并非全部物相，還需要更全面的了解鉛鋅礦樣中主要元素的物相，進而探明鉛鋅礦樣的最終物相。結合牛頓第二運動定律以及庫侖定律進行鉛鋅物相分析，發現鉛鋅礦樣中鉛的物相以白鉛礦和鉛鐵礬為主，方鉛礦、砷(磷、釩)氯鉛礦次之，鉛礬含量甚微。而鋅的物相以鋅氧化物為主，硅酸鋅次之，有少量閃鋅礦，硫酸鋅含量甚微。利用原子層沉積ALD技術，將Pt原子孤立地分散在含氮的碳載體中，形成高度均一的Pt1/N-C單原子催化劑，作為模型催化劑研究在電化學還原反應中活性位點的結構演變。其中，鋅氧化物中氧化鋅占絕大多數，異極礦次之，幾乎沒有碳酸鋅和硫酸鋅。單原子催化劑的活性和選擇性高度取決于其金屬原子的局域原子和電子結構，及其與載體間的相互作用，因此。鉛鋅礦樣中鐵的物相主要為赤鐵礦和褐鐵礦；有少量的黃鐵礦和硅酸鐵；有微量的菱鐵礦；沒有磁鐵礦和磁黃鐵礦。在新疆西昆侖鉛鋅礦場中大多數發現的鉛鋅礦中，原生礦物是以針鐵礦為主體的。

因此結合XRD分析分析，得出結論為：在鉛鋅物相中，以氧化物以及氫氧化物中存在的鐵元素為主，通過鐵的氫氧化物形式表現出來，即主要物相為針鐵礦，剩余部分大多以赤鐵礦的形式存在。

2.2 化學鉛鋅物相分析的誤差討論

由于鉛鋅物相分析受到溫度、電場以及光照等外界環境激發，會發生結構演變的響應，因此，原位實時在線表征這種特殊的結構響應行為對于理解單原子催化的本質并發現新的催化現象具有重要的啟發意義。本次試驗的鉛鋅化學物相分析采用的主要是XRD物相分析，主要存在兩方面誤差，分別為：由于溶劑的多次浸取，導致鉛鋅礦物由于“串相”所形成一直往后積累的誤差。這樣一來，使得物相分析誤差越來越大；而另一方面指的是鉛鋅礦物自身在組成過程中存在的復雜性以及與某些礦物之間的相似性。在鉛鋅物相分析中，很難對其進行有針對性的物相分析。綜上所述，還需對同步輻射X射線吸收譜進行具體描繪，從而催化活性中心的局域空間以及電子結構，確保在實際應用中利用鉛鋅物相分析方法，得出精準的鉛鋅物相分析結果。

3 結語

通過鉛鋅物相分析方法研究表明：在鉛鋅礦樣中鉛的物相以白鉛礦和鉛鐵礬為主，方鉛礦、砷（磷、釩）氯鉛礦次之，鉛礬含量甚微。鋅的物相以鋅氧化物為主，硅酸鋅次之，有少量閃鋅礦，硫酸鋅含量甚微；其中鋅氧化物中氧化鋅占絕大多數，異極礦次之，幾乎沒有碳酸鋅和硫酸鋅。依托XRD鉛鋅物相分析方法，可以實現鉛鋅物相精準分析。