铜矿石物相分析.doc

铜矿石物相分析
2008-8-19 15:33:50 中国选矿技术网 浏览 817 次 收藏 我来说两句
含铜的矿物，大致分为两大类，即硫化物矿和氧化物矿。
硫化物矿物包括原生矿物如黄铜矿CuFeS2，方黄铜矿CuFe2S3和次生矿物辉铜矿Cu2S、铜蓝CuS及斑铜矿Cu3FeS3等。
氧化物矿物包括硫酸盐如胆矾CuSO4·5H2O、水胆矾CuSO4·3Cu(OH)2、铜锌胆矾(Zn，Cu，Fe)SO4等；碳酸盐如孔雀石CuCO3·Cu(OH)2、蓝铜矿2CuCO3·Cu(OH)2；硅酸盐如硅孔雀石CuSiO3·2H2O；氧化物如赤铜矿Cu2O、黑铜矿CuO等；其他有砷酸盐、磷酸盐等但不多见，自然铜分布不多。
在铜矿物中，其氧化物部分往往以某种形态和脉石结合在一起。有的是机械结合，即铜矿物极细地分解在脉石中成嵌布状态，有的是化学结合，即铜成为类质同晶或吸附型的杂质存在于脉石中，这一部分铜的氧化物矿物很难分离，所以称之为结合氧化铜。
有的资料认为：结合氧化铜不一定与脉石结合，而是以离子状态进入氢氧化铁或锰的胶状氧化物（锰结合）中呈被吸附状态。
在进行铜矿物的物相分析时，要了解矿石的大致组成，以便确定分析项目及选择分析流程。比较简单的铜矿，一般只测定氧化铜和硫化铜的分别含量。但是，对于矿物万分比较复杂的矿石，往往要分别测定自由态氧化铜和结合态氧化铜，次生硫化铜和原生硫化铜的含量。对于自然铜一般含量很微，如无特殊情况，不作单独测定。
铜矿石的化学物相分析方法是以选择某一溶剂为基础的，各铜矿物在不同溶剂中的大致溶解情况见表1。
表1 各种溶剂对铜矿物的溶解作用（浸取率%）
溶 剂
含亚硫酸
钠的5%
硫酸溶液
含亚硫酸
钠的3%
硫酸溶液
固 体
碳酸铵
固体碳酸
铵＋氨
水溶液
过氧化氢
—冰乙酸
混合液
矿物
粒度(目)
自然铜
Cu
赤铜矿
Cu2O
孔雀石
CuCO3·Cu(OH)2
蓝铜矿
2CuCO3·Cu(OH)2
辉铜矿
Cu2S
斑铜矿
Cu3FeS3
黄铜矿
CuFeS2
100
200
100
200
100
200
100
200
100
200
100
200
100
200
3
11
58
72
98
98
99
—
—
1.9
—
1.6
—
3.4
—
—
—
—
98
—
100
—
—
0.6
—
0.0
—
0.0
98
99
84
98
96
97
97
95
5.4
9.2
1.7
3.2
0.4
1.9
98
99
98
98
98
97
97
98
8.9
13.5
1.5
3
1.8
1.7
100

100
—
—
—
—
—
—
100
100
100
100
95
98
从表1中看出，铜矿物（100筛目）在各种溶剂中的溶解情况为：
一、用含亚硫酸钠的5%硫酸溶液浸取1小时，铜的氧化矿物除赤铜矿Cu2O溶解不完全外，孔雀石CuCO3·Cu(OH)2、蓝铜矿2CuCO3·Cu(OH)2几乎全部溶解，而铜的硫化矿物黄铜矿CuFeS2、斑铜矿Cu3FeS3和辉铜矿Cu2S几乎不溶解。因此当试样中含自然铜、赤铜矿不高时，可用此溶剂浸取测定氧化铜。含亚硫酸钠的3%硫酸溶液与含亚硫酸钠的5%硫酸溶液溶解铜的氧化物，结果基本一致。但铜的硫化矿在3%硫酸溶液中溶解得更少一些因此，当试样中铜的硫化物含量高时，宜采用含亚硫酸钠的3%硫酸溶液溶解。
二、用固体碳酸铵浸取2小时，铜的氧化矿除赤铜矿不能全部溶解外，自然铜、孔雀石、蓝铜矿等几乎全部溶解。而辉铜矿、斑铜矿和黄铜矿则少量溶解。因此当试样中含自然铜、赤铜矿时，可用固体碳酸铵浸取氧化铜。但由于赤铜矿只被溶解84%，而辉铜矿能够溶解5%左右，所以测定的结果有较大的误差。
三、用固体碳酸铵浸取2小时后，再用氨水浸取半小时，铜的氧化矿物几乎全部溶解，但辉铜矿也可溶解10%左右。因此当试样中含自然铜、赤铜矿时，可用固体碳酸铵—氨水浸取氧化铜。但当试样中含辉铜矿高时，则误差较大。
四、用过氧化氢—冰乙酸混合液浸取1小时，辉铜矿、斑铜矿、黄铜矿等含铜硫化物可全部溶解，此时，自然铜也全部溶解。因此，当试样中含自然铜时，必须先将自然铜浸出后，再浸取铜的硫化物。
在铜矿物的物相分析中，其他溶剂如含硫脲的1N盐酸溶液浸取3小时，次生硫化铜可全部溶解，而原生硫化铜几乎不溶。或选择氰化钾作溶剂同样可使生硫化铜溶解，而原生硫化铜不起反应。用硫酸铁—硫酸作溶剂时，可以使辉铜矿溶解一半，而赤铜矿、金属铜全部溶解。
氧化物铜、硫化物铜和结合氧化铜的测定
2008-8-19 15:39:28 中国选矿技术网 浏览 679 次 收藏 我来说两句
试样用含亚硫酸钠的5%硫酸溶液浸取，使铜的氧化物矿物（主要是孔雀石）选择溶解，转入溶液中，在溶液中测定氧化物铜的含铜量，在不溶残渣中测定硫化物铜和结合铜的含铜量。

加亚硫酸钠是为了防止试样中的铁与硫酸作用生成硫酸高铁而使辉铜矿，黝铜矿溶解。
若试样含自然铜，本法不适用。因为自然铜不溶于稀硫酸溶液中，会使硫化物铜的结果偏高。
少部分结合铜亦可能被稀硫酸溶解，但应用此方案避免了氰化钾及氟化氢铵对玻璃器皿的腐蚀。
赤铜矿（Cu2O）在含亚硫酸钠的5%硫酸溶液中溶解约50%，因此当试样中赤铜矿含量高时，应用此法会使氧化物铜的结果偏低，硫化物铜的结果偏高。遇此情况则用以下方法进行：
取试样，用固体碳酸铵及氨水处理，溶液测定氧化铜（包括自然铜），残渣用过氧化氢—冰乙酸混合液在沸水浴上加热1小时浸取，溶液测定硫化物铜，残渣经王水溶解，测定结合氧化铜中铜的含量。其流程为：

分析手续
一、氧化铜中铜的测定
称取0.5～1克试样，置于250毫升锥瓶中，加1克亚硫酸钠及5%硫酸100毫升，塞上带有小孔的橡皮塞，在振荡器中振摇1小时。用塞有棉花加纸浆的漏斗过滤，滤液以250毫升烧杯承接，残渣用5%硫酸溶液（含少许亚硫酸钠）洗涤4次，再用水洗2～3次，残渣保存作硫化物铜及结合氧化铜的测定。
溶液供测定氧化物铜，将烧杯置于电热板上蒸发至冒三氧化硫白烟冒尽，取下冷却，加几滴盐酸、2～3滴30%过氧化氢及10毫升水，加热使可溶性盐类溶解。取下冷却，用氨水中和至氢氧化物沉淀刚析出，移入盛有15毫升氨底液的50毫升容量瓶中，加入0.5%动物胶溶液1毫升及20%无水亚硫酸钠溶液3毫升，用水稀释至刻度，摇匀。用极谱法测定铜。
二、氧化铜及自然铜中铜的测定（含赤铜矿及自然铜适用）
称取0.5试样，置于250毫升锥瓶中，加2克碳酸铵，摇匀，放置2小时（经常摇动）加入1∶1氨水20毫升，塞上带小孔的像皮塞，在振荡器上振摇半小时，用塞有棉花和纸浆的漏斗过滤，滤液以250毫升烧杯承接，用水洗涤锥瓶及漏斗各4次（残渣作硫化物铜及结合氧化铜的测定）。烧杯置电热板上加热，浓缩体积至10毫升，加硝酸1毫升，冷却，用氨水中和，移入盛有15毫升氨底液的50毫升容量瓶中，以下手续同氧化铜中铜的测定。
三、硫化铜中铜的测定
将浸取氧化铜后的残渣连同漏斗中的棉花纸浆全部转移至原锥瓶中，加入过氧化氢—乙酸（2∶1）混合液100毫升，置沸水浴中浸取1小时（如作用剧烈，从水浴上取下，待剧烈作用停止后，再置于水浴上浸取）。取下，用滤纸过滤，滤液以250毫升烧杯承接，用水洗涤烧杯及漏斗各4次（残渣保留作结合氧化铜的测定），往滤液中加入硝酸10毫升及1∶1硫酸10毫升，置于电热板上加热，并蒸发至三氧化硫白烟冒尽，以下手续同氧化铜中铜的测定。
四、结合氧化铜中铜的测定
浸取硫化物铜后的残渣连同滤纸，在瓷坩埚中灰化，移入烧杯中，王水溶解，以下手续同氧化铜中铜的测定。
次生硫化铜和原生硫化铜的测定
2008-8-19 15:43:45 中国选矿技术网 浏览 571 次 收藏 我来说两句
分析手续
一、次生硫化铜中铜的测定
分离氧化铜后的残渣连同滤纸全部移至原锥形瓶中，加10克硫脲及1N盐酸溶液50毫升，振摇3小时，取下。用滤纸过滤，滤液以400毫升烧杯承接，用水洗烧杯及漏斗各4次（残渣测定原生硫化铜）。溶液加水稀释至200毫升，加1%酚酞指示剂2滴，用12%氢氧化钠溶液中和至红色，并过量5毫升，煮沸20分钟取下，在室温下放置1小时。用慢速定性滤纸过滤，用水洗烧杯及滤纸4～6次。将沉淀连同滤纸放入瓷坩埚内，灰化，沉淀移入250毫升烧杯中，王水溶解，并蒸至近干，取下冷却，加几滴盐酸及2～3滴过氧化氢溶液，加水10毫升，以下手续同氧化铜的测定。
二、原生硫化铜中铜的测定
分离次生硫化铜后的残渣连同滤纸移入瓷坩埚中灰化，取出冷却，沉淀移入250毫升烧杯中，王水溶解，以下同次生硫化铜中铜的测定。

单体氧化铜和结合氧化铜的测定
2008-8-19 15:46:20 中国选矿技术网 浏览 441 次 收藏 我来说两句
结合氧化铜矿物，不溶于氰化钾溶液，而单体氧化铜矿物则溶解。在一份称样中测定结合氧化铜的含量。单体氧化铜矿物与结合氧化铜矿物均能溶解于含氟化氢铵的稀硫酸溶液中，因此在另一份称样中可测定单体氧化铜和结合氧化铜的总量，然后以差减法求得单体氧化铜的含量，分析流程为：

由二次称样中求得
单体氧化铜＝C—B。
铜的硫酸盐矿物的测定
2008-8-19 15:48:25 中国选矿技术网 浏览 396 次 收藏 我来说两句
在含铜的矿物中，能够溶于水的仅有硫酸盐一种，借此特性，可用水浸取，使铜的硫酸盐与氧化铜矿物分离。但是如果试样中含有其他硫化物（如闪锌矿），盐基性物（如氧化钙、氧化镁、氧化铅等）以及还原性游离金属（如铁盐）时，则铜的硫酸盐浸取不完全，甚至浸取不出来。
用水浸取法虽有上述缺点，但由于操作简便快速，特别在配合选矿浮选试验时，仅需某矿中水溶性的铜盐的含量时，可普遍采用。
另一个分离测定硫酸盐矿物的方法是使黑药钠盐（二乙基二硫代磷酸钠）与硫酸铜作用，而生成不溶于水的黑药铜盐，然后用有机溶剂（如苯）将黑药铜盐萃取出来。采用此法时，可避免上述影响水浸取的物质的影响。但由于这个方法操作手续较繁，除非特殊要求，通常不用。
分析手续
一、水浸取法：称取0.5克试样，置于200毫升烧杯中，加水50毫升，加热至80～90°并保持2小时，不时加以搅拌，取下冷却，用致密滤纸过滤，滤液用100毫升容量瓶承接，残渣用水洗5次。加氨底液30毫升于100毫升容量瓶中，加0.5%动物胶溶液2毫升和20%无水亚硫酸钠溶液6毫升，用水稀释至刻度，摇匀，用极谱法测定铜。
二、黑药钠盐法：于250毫升锥瓶中，加100毫升水，然后加入0.1～0.2克黑药钠盐（按硫酸铜含量计算，0.001克铜需用0.065克黑药钠盐）。称取1～2克试样倒入上述溶液中，用带有活塞的橡皮塞塞好，振摇1小时，加入20～30毫升苯，再振摇半小时，抽气过滤，倾泻法使残渣留在烧杯中，用少量苯洗涤几次，滤液移入250毫升烧杯中，置沸水浴上将苯蒸发除去（勿用明火电炉），加5～8毫升硝酸，蒸发至近干，反复几次破坏有机物，用极谱法或化学法测定铜。