首页 > 论文范文 > 自然科学论文 > 地质学论文 > 矿物学论文 > 某伟晶岩型锂铍矿工艺矿物学研究

某伟晶岩型锂铍矿工艺矿物学研究

2023-10-27 193 上传者：管理员

摘要：这是一篇工艺矿物学领域的论文。运用光学显微镜、化学多元素分析、化学物相分析、X射线衍射、扫描电镜—能谱仪等综合手段，对某伟晶岩型锂铍矿工艺矿物学特征展开研究。查明了矿石中矿物组成、化学性质、矿物的共生关系、主要矿物的粒度分布和连生特征等。在此基础上阐述了矿石中锂、铍等有价元素的赋存状态和影响矿石中锂、铍等有价元素回收的矿物学因素，为该矿的选矿工作提供了依据。

关键词：
嵌布特征
工艺矿物学
绿柱石
赋存状态
锂辉石
加入收藏

锂作为一种新型且重要的能源战略金属，在锂电池，新能源汽车，可控核聚变等领域发挥着显著的作用[1,2,3]。到目前为止，自然界中发现的锂矿床最主要的有3种类型：卤水型、伟晶岩型和沉积岩型[4]。国内关于锂多金属矿的系统工艺矿物学研究报道极少[5]，因此希望运用工艺矿物学原理和方法[6]，利用X射线衍射仪、扫描电镜和矿物自动分析系统等测试分析技术[7]，通过研究该伟晶岩型锂铍矿石工艺矿物学，为矿石的选冶实验提供依据。

1、矿石的化学性质

矿石的主要化学成分见表1。

表1 矿石多元素分析结果/%

2、矿石的矿物组成

通过薄片鉴定、扫描电镜和X射线衍射等综合分析方式，确定了矿石中的主要矿物组成及含量（表2），研究表明矿石中的透明矿物主要由石英、钠长石、正长石、锂辉石和白云母等组成，金属矿物主要由、褐铁矿、磁铁矿、黄铁矿和闪锌矿等组成。

表2 矿石的矿物组成及含量/%

3、重要矿物的嵌布特征

锂辉石是矿石中最主要的含锂矿物，结晶程度较高，以自形-半自形结构为主，多呈柱状产出，内部解理和裂理均较为发育。锂辉石主要以单体形式存在，其次与钠长石、石英及钾长石等脉石矿物毗邻镶嵌（图1），其共生边界多较为平整，有少量锂辉石内部分布有这些微细粒的脉石矿物而呈包晶结构（图2）；有时可见锂辉石边缘及裂隙蚀变成白云母（图3）。

图1 锂辉石与钠长石连生

图2 锂辉石内部包裹有微细粒的石英

图3 锂辉石边缘蚀变成白云母

锂绿泥石在矿石中含量较少，常为锂辉石蚀变而来。X-射线能谱分析显示该矿物中常含少量的Fe或者Mn，由于Fe2+、Mn4+是致色离子，使得部分含Fe的锂绿泥石呈绿色、部分含Mn的锂绿泥石呈红色。锂绿泥石多呈片状集合体产出，常沿锂辉石边缘交代呈残余结构（图4），在锂绿泥石内有时能见到残余的锂辉石；其次可见锂绿泥石常与石英、钾长石、钠长石镶嵌连生。

图4 锂辉石边缘被锂绿泥石交代

磷铝锂石为含锂的磷酸盐矿物，其中Li2O的理论含量为10.16%，也见少量磷铝锂石中含钠，系磷铝锂石中的锂被钠以类质同相的形式置换所致。其中磷铝锂石主要呈自形-半自形粒状结构产出。

白云母主要呈挠曲片状、鳞片状集合体形式产出。白云母多为单体，少量与石英、钠长石和钾长石等脉石矿物连生，偶见白云母沿锂辉石边缘及裂隙交代呈残余结构。

绿柱石是矿石中最主要的含Be矿物，粒度较粗，主要分布于0.100～0.400 mm。其中Be O的理论含量为14.1%。绿柱石常呈柱状或者粒状产出，自形-半自形结构，多以单体形式存在，部分与钠长石、石英等紧密镶嵌在一起（图5）。

图5 绿柱石中包裹细粒的钠长石

铌钽铁矿的分子式为（Fe Mn)(Nb Ta)2O6，其粒度主要分布于0.040～0.100 mm。铁与锰、铌与钽是完全类质同象，常有钛、锡、钨、锆、铝、铀等的混入，按成分可划分为铌铁矿、钽铁矿、铌锰矿、钽锰矿等四个亚种。为了了解矿石中铌钽铁矿的成分，通过扫描电镜及X射线能谱对矿石中的铌钽铁矿成分进行了分析，确认矿石中的铌钽铁矿为铌锰矿和钽锰矿。矿石中铌锰矿和钽锰矿的含量很少，二者多呈自形-半自形粒状嵌布于脉石矿物中（图6），少量以单体形式产出（图7）。

图6 铌钽铁矿分布于石英中

图7 铌钽铁矿呈单体分布

钠长石是矿石中含量最高的矿物，主要以柱状或者粒状产出，自形-半自形结构，多发育有聚片双晶。钠长石主要以单体形式产出，少量与石英、钾长石、白云母及锂辉石等镶嵌在一起。钠长石的粒度较粗，多在+0.150 mm。

钾长石常呈长柱状或者厚板状，自形-半自形结构，常发育有卡氏双晶。钾长石主要以单体形式存在，少量与钠长石、石英、锂辉石等矿物紧密共生在一块。钾长石的粒度很粗，多分布在+0.200 mm。

石英含量较多，主要呈粒状产出，自形-半自形结构。石英主要以单体形式产出，部分与钠长石、钾长石、锂辉石等矿物共生关系密切。石英的粒度较粗，多分布在0.150 mm以上，部分可达数毫米。

4、矿石中锂、铍等有价元素的赋存状态

通过挑选单矿物获得锂辉石和白云母两个富集样，为了查明富集样的纯度，通过矿物自动测量手段对二产品进行矿物定量测试。结果显示，锂辉石富集产品中锂辉石的含量94.21%，白云母1.11%，其他杂质矿物主要为钠长石、石英和钾长石等；白云母富集产品中白云母含量99.30%，锂辉石含量0.22%，其他杂质矿物含量很少。对富集的锂辉石和白云母富集样进行化学元素分析，获得二产品中Li2O含量的含量分别为6.54%和0.19%。再通过计算获得该矿石中锂辉石和白云母中Li2O的理论含量分别为6.94%和0.17%。磷铝锂石中的Li2O理论含量10.16%，进而推算出锂绿泥石中Li2O的林论含量为2.43%。

通过锂的配分平衡计算，确认矿石中的锂绝大部分赋存在锂辉石中，其占有率为95.19%，磷铝锂石和白云母中的占有率分别为1.35%和1.45%，锂绿泥石中占有率为2.01%。锂的平衡配分见表3。

表3 锂在不同矿物中的平衡配分

矿石中的伴生有价元素铍和钽、铌均主要以独立矿物的形式存在，其中，铍基本上都赋存于绿柱石中；铌、钽主要赋存于铌钽铁矿中。

5、重要矿物的嵌布粒度

为了解矿石中重要矿物的粒度分布特性，以便确定合理的磨矿细度，故对矿石中锂辉石和绿柱石的粒度进行测试，结果见表4。

结果表明，矿石中锂辉石和绿柱石的粒度均相对较粗。其中，锂辉石在+0.074 mm粒级的占有率高达91.06%，其粒度主要分布于0.147～0.589 mm。绿柱石的粒度分布比较均匀，集中分布于0.074～0.417 mm，在该粒级范围的占有率达到84.15%。

通过上述两种矿物的粒度分布规律可知，由于其结晶粒度均较粗，在较粗的磨矿细度下，这些矿物即可实现较好的解离。

6、矿石中锂、铍矿物的连生特征

为了解矿样中锂辉石和绿柱石的连生特征，对其单体解离度及连生状态进行了系统的测定，其结果见表5。

表4 锂辉石和绿柱石的粒度分布

表5 矿石中重要矿物的连生特征

由表5可知，锂辉石和绿柱石的单体解离度较高，二者的单体占有率分别84.49%和71.43%。其连生体中，锂辉石主要与长石连生，其次与云母连生，还有少量与石英、磷灰石等脉石连生；绿柱石也主要与长石连生，其次与石英连生，少量与云母等脉石连生。故在较粗的磨矿细度下，锂辉石和绿柱石解离效果好，但是由于粗粒锂辉石在浮选过程中不易上浮，因此，在磨矿过程中要选择合适的磨矿细度，保证磨矿的均匀程度，以利于锂辉石和绿柱石的回收。

7、影响矿石中锂、铍等有价元素回收的矿物学因素

锂的赋存状态研究表明，矿石中的锂绝大部分赋存于锂辉石中，且锂辉石中Li2O的含量达到6.94%，对锂的回收指标有利。但是，矿石中有1.35%的锂赋存于磷铝锂石中，虽然该矿物中的Li2O的含量高达10.16%，但其内磷的含量也较高，若对其进行回收，有可能导致锂精矿中磷超标，所以要尽量避免该矿物进入锂精矿。此外，还有少量锂分布于白云母和锂绿泥石中，基本无回收价值。

锂辉石的粒度整体较粗，其在+0.074 mm粒级中的占有率高达90%以上，有利于锂辉石的磨矿解离和分选，但也有少量锂辉石内部包裹微细粒的脉石矿物，在一般磨矿细度下不易解离，在浮选过程中容易随锂辉石进入到锂精矿产品而影响精矿的品质。

矿石中锂辉石与石英、长石以及云母等硅酸盐矿物浮游性能相似，要实现它们的彼此分离以获得高品质的精矿产品，将会存在一定的难度。

矿石中的铍基本都赋存于绿柱石中，绿柱石粒度较粗，对其磨选有利。

铌、钽均分布于铌钽铁矿中，但其粒度相对较细，如果要对其进行回收，尚需对矿石进行细磨。同时，由于矿石中还存在一定量的磷铁锰矿、铁铝榴石、磷灰石等比重较大或者具有磁性的矿物，在对铌、钽矿物的磁选或者重选过程中，容易随之进入到铌钽精矿进而影响精矿品位，后续需要进一步采取手段对粗精矿进行分选以获得合格铌钽精矿。

矿石中含有一定量的磷，磷主要分布于磷灰石、磷铁锰矿和磷铝锂石中，在酸性选别条件下，磷灰石和磷铝锂石可浮性较好，在对锂辉石的选别过程中容易进入到锂精矿中。故在对锂矿物的选别过程中，要重点加强这些含磷矿物的关注，防止精矿产品中磷超标。

8、结论

(1）矿石中Li2O的含量为0.75%，是最主要的回收对象。此外，矿石中还存在少量的Be、Ta、Nb、Rb和Cs，可以考虑综合回收。

(2）矿石中的含锂矿物主要为锂辉石，另有少量的锂绿泥石、磷铝锂石和白云母；铍矿物主要为绿柱石；铌钽矿物主要为铌钽铁矿。其他矿物主要为石英、钾长石和钠长石，另有少量磷铁锰矿、磷灰石、铁铝榴石、黑云母和方解石等。

(3）锂、铍的赋存状态表明，矿石中的锂绝大部分赋存于锂辉石中，且锂辉石中Li2O的含量达到6.94%，铍也基本分布于绿柱石中，对锂、铍的回收指标有利。矿石中锂辉石、绿柱石与其他脉石矿物之间的共生边界较为平整，嵌布关系比较简单，而且这些矿物的粒度整体较粗，在+0.074 mm粒级中的占有率分别达到91.06%和84.15%，也有利于目的矿物的解离。

(4）铌、钽主要赋存于铌钽铁矿中，由于其粒度整体较细，在磨矿过程不易解离；同时，矿石中还存在一定量磷灰石、磷铁锰矿和铁铝榴石等比重较大或者具有磁性的矿物，在对铌钽铁矿的磁选或者重选过程中，不易与这些矿物分离，会对精矿品位造成一定的影响。

(5）矿石中存在大量的钠长石、钾长石以及石英，这些矿物纯度较高，杂质元素（如Fe）含量低，可以考虑综合回收。

(6）矿石中存在一定量的磷，磷主要分布于磷灰石、磷铁锰矿和磷铝锂石中，这些含磷矿物由于具有比重大、弱磁性或者可浮性好的特点，在对铌钽矿物的重选、磁选以及对锂矿物的浮选过程中，容易随之进入到铌钽精矿以及锂精矿中，造成精矿产品中的磷超标，故在选别过程中要予以重视。

(7）综上所述，锂作为矿石中最重要的有价元素，绝大部分赋存于锂辉石中，从锂辉石的锂含量、粒度、嵌布关系等工艺矿物学特征来看，通过浮选应该可以获得高品质的锂精矿。建议采取适中的磨矿细度，保证磨矿的均匀程度，避免锂辉石过磨；同时采取合适的药剂制度，强化锂辉石与长英质矿物的分离效果，最终取得理想的选锂指标。

参考文献:

[1]吴西顺,王登红,黄文斌,等.全球锂矿及伴生铍铌钽的采选冶技术发展趋势[J].矿产综合利用,2019(1):1-6.

[2]吴西顺,孙艳,王登红,等.国际锂矿开发技术现状､革新及展望[J].矿产综合利用,2020(6):110-120.

[3]程仁举,李成秀,刘星,等.川西某伟晶岩型锂辉石矿浮选试验研究[J].矿产综合利用,2020(6):148-152.

[4]刘丽君,王登红,刘喜方,等.国内外锂矿主要类型､分布特点及勘查开发现状[J].中国地质,2017,44(2):263-278.

[5]周乐光.工艺矿物学[M].北京:冶金工业出版社,2002:268-310.

[6]汪灵,陈磊,李彩侠,等.四川峨边五渡钾长石矿工艺矿物学研究[J].矿物岩石,2011,31(4):1-6.

[7]赵开乐,王昌良,邓伟,等.四川某锂多金属矿工艺矿物学特性研究[J].矿物岩石,2014,34(1):10-15.

文章来源:应永朋,赵玉卿,熊艳等.青海某伟晶岩型锂铍矿工艺矿物学研究[J].矿产综合利用,2023(05):75-79.