内蒙古某铷矿工艺矿物学研究.pdf

第 卷第期 年月矿冶M I N I N GAN D ME TA L L UR G YV o l ,N o A u g u s t d o i:/j i s s n 内蒙古某铷矿工艺矿物学研究陈巧妹姜楚灵欧阳林莉(长沙矿山研究院有限责任公司,长沙 ;长沙矿冶研究学院有限责任公司,长沙 )摘要:采用化学多元素分析、光学显微镜分析、扫描电镜分析和矿物参数自动分析系统(ML A)等分析手段对内蒙古自治区某铷矿的石化学成分、矿物组成及含量、嵌布特征、粒度分布、铷元素的赋存状态等进行研究.结果表明:矿石中R bO含量为 ,铷矿石的主要矿物为钠长石、石英、钾长石、云母、高岭石,铷主要以类质同象的形式存在于云母和钾长石中,云母中含R bO ,分布率为 ,钾长石含R bO ,分布率为 ;矿石中的石英粒度最大,钾长石和钠长石的嵌布粒度较接近,为 mm,云母粒度主要分布在 mm,微细粒云母和穿插在长石或被长石包裹中的云母较难实现单体解离,也较易产生泥化,不利于铷的选矿回收.关键词:工艺矿物学;含铷矿物;赋存特征中图分类号:T D 文献标志码:A文章编号:()P r o c e s sm i n e r a l o g yo far u b i d i u mm i n e i nI n n e rM o n g o l i aCHE NQ i a o m e i J I ANGC h u l i n gOU YANGl i n l i(C h a n g s h aI n s t i t u t eo fM i n i n gR e s e a r c hC o L t d,C h a n g s h a ,C h i n a C h a n g s h aR e s e a r c hI n s t i t u t eo fM i n i n ga n dM e t a l l u r g yC o L t d,C h a n g s h a ,C h i n a)A b s t r a c t:T h ec h e m i c a lc o m p o s i t i o n,m i n e r a lc o m p o s i t i o na n dc o n t e n t,d i s s e m i n a t i o nc h a r a c t e r i s t i c s,p a r t i c l es i z ed i s t r i b u t i o n,a n do c c u r r e n c es t a t eo fr u b i d i u me l e m e n to far u b i d i u mo r ei nI n n e rM o n g o l i aA u t o n o m o u s R e g i o n w e r es t u d i e d b y m e a n so fc h e m i c a l m u l t i e l e m e n ta n a l y s i s,o p t i c a l m i c r o s c o p ea n a l y s i s,s c a n n i n g e l e c t r o n m i c r o s c o p e a n a l y s i s a n d ML A(a u t o m a t i c a n a l y s i s s y s t e m o f m i n e r a lp a r a m e t e r s)T h er e s u l t ss h o wt h a tR bOc o n t e n t i n t h eo r e i s T h em a i nm i n e r a l so f t h e r u b i d i u mo r ea r ea l b i t e,q u a r t z,K f e l d s p a r,m i c aa n dk a o l i n i t e R u b i d i u m m a i n l ye x i s t s i nm i c aa n dK f e l d s p a r i nt h ef o r m o fi s o m o r p h i s m M i c ac o n t a i n s R bO,w i t h a d i s t r i b u t i o nr a t eo f ,a n dK f e l d s p a rc o n t a i n s R bO,w i t had i s t r i b u t i o nr a t eo f T h ep a r t i c l es i z eo fq u a r t z i nt h eo r e i s t h e l a r g e s t T h ee m b e d d e dp a r t i c l es i z eo fp o t a s hf e l d s p a ra n da l b i t ei sc l o s e,mm T h ep a r t i c l e s i z eo fm i c a i sm a i n l yd i s t r i b u t e d i n mm I t i sd i f f i c u l t t os e p a r a t e t h e f i n em i c aa n d t h em i c a i n t e r s p e r s e di nf e l d s p a ro rw r a p p e di nf e l d s p a r,a n di t i sa l s oe a s yt op r o d u c em u d,w h i c hi sn o tc o n d u c i v e t ot h eb e n e f i c i a t i o na n dr e c o v e r yo f r u b i d i u m K e yw o r d s:p r o c e s sm i n e r a l o g y;r u b i d i u m m i n e r a l;o c c u r r e n c ec h a r a c t e r i s t i c s收稿日期:第一作者:陈巧妹,工程师,主要从事工艺矿物学研究.E m a i l:u s c l c y c o m铷是一种银白色轻金属,系亲石分散元素,随着现代化 电子工业的 高速发 展,稀 散 元 素 铷越来越多 的 应 用 于 制 造 电 子 器 件、激 光 冷 却、光电池、能 源、特 种 玻 璃、核 医 学、陶 瓷 等 领域.但是,到目 前 为 止,自 然 界 中 仍 未 见 铷的独立矿物,铷 一 般 赋 存 于 云 母、卤 水 中 或 钾长石 中,仅 作 为 其 他 矿 产 综 合 回 收 的 伴 生 元陈巧妹等:内蒙古某铷矿工艺矿物学研究素 .我国 铷 资 源 具 有 品 位 低、独 立 矿 床 少、分布广和 开 发 难 度 大 的 特 点,实 现 含 铷 云 母、长石的预富 集是 合 理 利 用 铷 资 源 的 关 键.内蒙古自治区某地花岗岩中R b O含量达 ,且岩体规模 大.为合理评 价该铷 矿 体 的 地 质 意义,本文从工 艺矿物学角 度对该 矿 石 进 行 分 析研究,查明矿石的化学组成、矿物组成及含量、铷的载体 矿 物 及 嵌 布 特 征、粒 度 分 布 情 况 等,确定了 影 响 该 矿 床 铷 回 收 的 主 要 矿 物 学 因 素,为选矿试验研究提供指导.矿石的化学成分参考原矿石荧光光谱分析结果,对原矿石中的 种元素进行了化学多元素分析,结果见表.矿石中可 供 回 收 的 有 价 元 素 是 铷,其R bO品 位为 .表矿石的化学多元素分析结果T a b l eM u l t i e l e m e n t a n a l y s i sr e s u l t so f t h eo r e/成分R bOL iOS i OA lON aOKOM g O含量 成分F eSC a OWON bOS nT aO含量 成分Z nP bC uT i OM n含量 注:N bO、S n、T aO含量单位为g/t.矿石的矿物组成经光学显微鉴定、扫描电镜分析和M L A分析相结合,综合查明了该矿石的矿物组成及含量,见表.矿石主要由石英、长石、云母、高岭石、黄玉等矿物组成,蒙脱石、方解石、萤石等矿物含量较低.表矿石中矿物组成和含量T a b l eM i n e r a l c o m p o s i t i o na n dc o n t e n to f t h eo r e/矿物名称石英钾长石钠长石钙长石云母高岭石含量 矿物名称黄玉蒙脱石方解石针铁矿黝帘石烧绿石含量 矿物名称萤石(赤)褐铁矿石榴子石磷灰石锆石其他含量 主要矿物的嵌布特征及粒度特征 云母类矿石 中 存 在 三 种 类 型 的 云 母,分 别 为 白 云母、铁 锂 云 母 和 绢 云 母,三 者 含 量 合 计 为 .根据各云母的粒度和结晶程度分为两种产出形式:一种为结晶程度高,粒度偏粗,呈板状、片状或叶片状的铁锂云母和白云母,粒度多分布于 mm,常沿石英、钾长石和钠长石的粒间充填,少量铁锂云母穿插到石英或长石中(图),这种云母较难解离;另一种为结晶程度低较低,呈鳞片状或细小叶片状产出的绢云母集合体,常包裹在石英或长石晶体内部,粒度偏细小,粒度主要处于 mm,这类云母易泥化(图).图铁锂云母嵌布在石英和长石粒间()F i g F e r r o l i t h i o l i t e i se m b e d d e d i nq u a r t za n df e l d s p a rg r a i n s()钾长石矿石中钾长石含量约为 ,含铷量低于云母,是铷的次要载体矿物.钾长石多呈半自形板矿冶图白云母、微细粒绢云母集合体()F i g M u s c o v i t ea n df i n es e r i c i t ea g g r e g a t e s状、柱状或不规则粒状,常与石英、钠长石紧密镶嵌,共同 构 成 矿 物 嵌 布 基 底.钾 长 石 粒 径 多 在 mm,局部被钠长石、石英交代,并包含于钾长石颗粒中,少量钾长石发生弱蚀变形成绢云母或高岭石等(图).图半自形板状钾长石表面发生弱云母化,局部见细小石英包裹于钾长石中()F i g W e a km i c am i n e r a l i z a t i o no c c u r r e do nt h es u r f a c eo f t h es e m i d i o m o r p h i cp l a t e l i k ep o t a s s i u mf e l d s p a r,a n df i n eq u a r t zw a s f o u n dl o c a l l yw r a p p e d i nt h e f e l d s p a r()钠长石矿石中钠长石含量约为 ,不含铷元素,是主要脉石矿物之一.钠长石多呈半自形板状、柱状,少量呈不规则粒状,自形程度高于钾长石,常与石英、钾长石紧密镶嵌,共同构成矿物嵌布基底(图).钠长石粒径一般在 mm,可交代钾长石,并包含于钾长石颗粒中.石英矿石中石英含量约为 ,和长石共同构图板状钠长石与石英、钾长石紧密镶嵌,可见钠长石与钾长石相互穿插()F i g P l a t ea l b i t e i sc l o s e l y i n l a i dw i t hq u a r t za n dp o t a s s i u mf e l d s p a r,s h o w i n gt h a t a l b i t ea n dp o t a s s i u mf e l d s p a ra r e i n t e r s p e r s e dw i t he a c ho t h e r()建矿石的主体骨架,是主要的脉石矿物之一,呈它形粒状、自形半自形粒状,常与钾长石、钠长石紧密镶嵌,构成矿物嵌布基底,粒间则有云母等矿物嵌 布,少 部 分 晶 体 内 部 包 裹 微 细 粒 云 母 或长石(图).镜下可见,部分石英呈六边形,证明成岩成矿过程为高温环境.矿石中,石英粒度大部分分布于 mm.图不规则粒状石英中包裹板状钠长石()F i g T h e i r r e g u l a rg r a n u l a rq u a r t z i sc o a t e dw i t hp l a t ea l b i t e 主要矿物嵌布粒度测定采用ML A对破碎至mm原矿石中主要矿物的嵌布粒度进行了统计,结果见表.由表可知,矿石中石英粒度相对最大,粒度主要分布在 mm,钾长石和钠长石的嵌布粒度较接近,主要分布在 mm,云母粒度相对较小,主要分布在 mm.陈巧妹等:内蒙古某铷矿工艺矿物学研究表原矿中主要矿物粒度测定结果T a b l eD e t e r m i n a t i o nr e s u l t so fp a r t i c l es i z eo fm a i nm i n e r a l s i nt h er a wo r e粒径/mm石英云母钾长石钠长石分布率/累计/分布率/累计/分布率/累计/分布率/累计/铷元素赋存状态及其在矿物相中的分布计算为了查明云母、钾长石、钠长石中有用元 素铷的 含 量,利 用 扫 描 电 镜 对 云 母、钾 长 石、钠长石进行了能 谱微区成分 分析,并 对 矿 石 中 的铷矿进行了金属量平衡计算,分析结果见表、表.表云母、钾长石、钠长石能谱微区成分分析结果T a b l eA n a l y s i sr e s u l t so fm i c r o c o n s t i t u e n t so fm i c a,p o t a s s i u mf e l d s p a ra n da l s p a rb ye n e r g ys p e c t r u m/序号R bOFON aOA lOS i OKOT i OM n OF eOC a O云母 平均值 钾长石 平均值 钠长石 平均值 矿冶表铷的元素平衡计算结果T a b l eE l e m e n tb a l a n c ec a l c u l a t i o nr e s u l t so f r u b i d i u m/矿物名称矿物含量R bO含量铷分布率云母 钾长石 钠长石 其他矿物 合计 由表可知,铷主要赋存在云母、钾长石中,钠长石不含铷.由表可知,矿石中云母、钾长石的含铷量分别为 、,云母和钾长石为主要含铷矿物,约 的铷分布于云母中,约 的铷分布于钾长石中.云母的载铷量为钾长石的 倍.因此,选矿过程中应优先富集云母.影响铷回收的矿物学因素矿石中的铷主要以类质同象形式交代云母和钾长石中的K而存在,这两种载铷矿物中铷的含量分别为 、,钠长石中不含铷,属于需要除去的脉石矿物.通过选矿的方法富集云母和钾长石,可实现铷的选矿回收,抛出部分脉石矿物,降低后续冶炼成本.由于脉石矿物钠长石与主要目的矿物钾长石的物理化学性质相近,且两者共生关系较为复杂,现阶段难以通过选矿的方法实现两者高效分离,会导致最终选矿铷精矿品位偏低.云母主要分布在石英、长石等粒间,少部分穿插在长石或被长石包裹,后者较难单体解离,也较易产生泥化,不利于铷的选矿回收.钾长石,性脆,在磨矿时易产生过磨而泥化,并且部分钾长石局部发生绢云母化,泥化现象会加剧,这将给铷的选矿回收带来不利影响.显微镜下可知,少量石英交代长石呈包含结构,同时亦可见一些大颗粒石英包裹少量细粒长石,这类呈包含结构的石英、长石较难解离.云母与钾长石、钠长石的嵌布粒度存在较大区别,钾长石和钠长石的嵌布粒度主要集中在 mm,属于中粒嵌布范畴,部分云母的粒度处于 mm,属细中粒嵌布范畴.想要充分回收矿石中的铷,理论上需要一个合适且偏高的磨矿细度,这需要结合选矿试验确定.综上,该矿中R bO品位为 ,处于最低工业品位要求下限,属于低品位铷矿.高岭石、蒙脱石等黏土矿物易泥化,对云母、长石浮选过程产生较大干扰,需要进行预先脱泥.因此,铷的主要选别思路为:物理脱泥,降低泥质矿物对云母、长石浮选的不利影响;酸性环境下抑制石英,浮选云母和部分可浮性较好的长石;添加长石活化剂,酸性环境下浮选可浮性较差的长石.因此,推荐工艺方案为:脱泥混合浮选云母和部分长石浮选剩余长石.结论)矿石中R bO品位为 ,是主要可回收有价组分.矿石的主要化学组分为S i O,其次为A lO、KO和N aO;主要矿物为石英、长石、云母、高岭石,少量黄玉、蒙脱石、方解石、萤石等,矿石粒度主要分布在 mm,属中粒嵌布范畴.)云母是主要载铷矿物,大部分呈板状、片状或叶片状,沿石英和长石的粒间充填,少量包裹在石英或长石内部,或与石英以集合体形式分布在矿石中.次要含铷钾长石,多呈半自形板状、柱状或不规则粒状,常与石英紧密镶嵌,部分钾长石局部发生高岭土化、绢云母化.)矿石中铷在云母、钾长石中的分布率分别为 、.云母和钾长石是矿石中铷的有效载体矿物,含R bO分别为 、.参考文献邢鹏,王成彦,马保中,等铷云母矿资源的综合利用J工程科学学报,():X I N G P,WANGCY,MAB Z,e t a l C o m p r e h e n s i v eu t i l i z a t i o no fr u b i d i u m m i c ao r eJC h i n e s e J o u r n a l o fE n g i n e e r i n g,():熊玉旺云南某地蚀变玄武岩型铷铯矿工艺矿物学研究J矿产综合利用,():X I ONGY WR e s e a r c ho nm i n e r a l o g yf o ra na l t e r e db a s a l t t y p er u b i d i u ma n dc e s i u mo r ei nY u n n a nJM u l t i p u r p o s e U t i l i z a t i o n o f M i n e r a l R e s o u r c e s,():胡永兴,宿虎,张红斌,等工艺矿物学研究在甘肃某 铷 矿 应 用 J矿 产 综 合 利 用,():陈巧妹等:内蒙古某铷矿工艺矿物学研究 ,HU 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h e n s i v eu t i l i z a t i o no f m i n e r a lr e s o u r c e sMB e i j i n g:S c i e n c eP r e s s,王濮,潘 兆 橹,翁 玲 宝,等系统矿物学M北京:地质出版社,WAN G P,P AN Z L,WE N G L B,e t a l S y s t e m a t i cm i n e r a l o g yMB e i j i n g:G e o l o g yP r e s s,中国地质科学院矿产所金属矿物显微镜鉴定M北京:地质出版社,I n s t i t u t eo fM i n e r a lR e s o u r c e s,C h i n e s eA c a d e m yo fG e o l o g i c a l S c i e n c e s M i c r o s c o p i c i d e n t i f i c a t i o n o fm e t a l l i cm i n e r a l sMB e i j i n g:G e o l o g yP r e s s,周乐光工艺矿物学M北京:冶金工业出版社,Z HOU L G P r o c e s s m i n e r a l o g yM B e i j i n g:M e t a l l u r g i c a l I n d u s t r yP r e s s,(编辑:王爱平)