海城菱鎂礦工藝礦物學研究

李曉安，郭小飛，代淑娟

（遼寧科技大學礦業工程學院，遼寧 鞍山114051）

菱鎂礦由于具有較高的耐火性、粘結性及其他優良的物化特性，而被廣泛用于冶金、建材、化工及金屬鎂提煉等領域。我國菱鎂礦資源豐富，已探明的菱鎂礦儲量31.18×108t，占世界探明儲量的31%左右，居世界之首。遼寧的菱鎂礦儲量、產量約占全國總儲量的90%以上，其中遼寧南部的大石橋至海城一帶，菱鎂礦儲量占全國的85%以上，且絕大多數為層控晶質菱鎂礦，極少數為隱晶質菱鎂礦[1]。

隨著開采深度的不斷增加，高品質的菱鎂礦資源不斷減少。面對品位越來越低的菱鎂礦，只有深入研究菱鎂礦的工藝礦物學特性，進一步優化菱鎂礦的加工工藝和條件，才能保證菱鎂礦選礦過程能夠獲得高品位和高回收率的精礦，為開發利用低品位菱鎂礦資源提供技術支持和保障[2]。本文采用顯微鏡、X射線衍射等分析手段對遼寧海城地區的菱鎂礦礦石進行了工藝礦物學研究。采用的樣品由海城鎂礦耐火材料總廠提供，具有較充分的代表性。

1 礦石的化學組成

對菱鎂礦原礦進行了EDS能譜分析，結果見圖1，顯示主要雜質為Ca、Si和Fe。據此對菱鎂礦原礦進行了化學多元素分析，結果見表1。由結果可知，海城菱鎂礦礦石組成相對簡單。主要有價成分為 MgO，主要雜質為CaO、Fe2O3、SiO2，并含量少量硫、磷等。

表1 菱鎂礦原礦主要元素分析結果

2 礦石的礦物組成

對菱鎂礦進行了X射線衍射分析，結果如圖2所示。

圖1 菱鎂礦原礦EDS能譜分析

通過X’Pert High score Plus軟件分析，結合偏光顯微鏡的鑒定結果可知，菱鎂礦原礦中主要礦物為菱鎂礦，雜質礦物主要為滑石、白云石和石英，另外還存在著鐵浸染菱鎂礦、鎂鐵礦、鐵白云石、方解石和橄欖石的晶形，以及極少量的含Al、P、Mn、Pb、Cu、Ti的多種礦物晶形。還可見不同比例的Fe－O 晶相體，如 Fe0.922O，Fe0.914O，Fe0.902O 等。

使用實驗室型破碎機將原礦破碎至2mm以下，有代表性選取破碎后礦石進行粒級篩析，并進行成分化驗，結果如表2所示。由表中結果可知，各粒級中MgO的含量均＞45%，隨著菱鎂礦粒度的變細，雜質成分含量越高，其中－0.075mm粒級中MgO含量45.03%，CaO 含量1.65%，SiO2含量2.78%，Al2O3含量0.28%，Fe2O3含量0.72%。

圖2 菱鎂礦原礦XRD圖譜

3 石中主要礦物的產出特征

菱鎂礦及其主要雜質礦物的在偏光顯微鏡下的特征如圖3所示[3－5]。

1）菱鎂礦：MgCO3?；瘜W組成：MgO47.81%，CO252.19%。常含鈣、錳和鐵，有時含鎳和鈷。礦石中菱鎂礦的浸染粒度較粗，是以粗粒嵌布為主，不均勻分布，細粒很少。菱鎂礦的浸染粒度統計結果如表3所式，累計＋0.074mm粒級分布率為96.82%，－0.074mm 粒級分布率為3.18%，其中－0.037mm粒級分布率僅為0.28%，所以該礦石菱鎂礦浸染粒度是很粗的，菱鎂礦易單體解離。

表2 菱鎂礦礦石的各粒級化學成分／%

表3 菱鎂礦浸染粒度統計結果

圖3 菱鎂礦礦石主要礦物的鑒定圖

菱鎂礦在礦石中以粒狀、不規則狀及其集合體產出，菱面體解理比較發育。在菱鎂礦的裂隙中有白云石脈充填穿插（圖3（a））；在菱鎂礦裂隙中常夾雜石英（蛋白石）（圖3（b））；同時在菱鎂礦的孔隙中有斜綠泥石分布（圖3（c））。因此可知菱鎂礦與其他礦物均有一定程度的接觸關系。

2）滑石：Mg3（Si4O10）（OH）2?；瘜W組成：MgO 31.72%，SiO263.52%，H2O 4.76%。

滑石在礦石中多以葉片狀、放射狀和纖維狀及其集合體產生（圖3（d）），并在菱鎂礦的裂隙和顆粒間隙充填膠結，同時對菱鎂礦有交替作用，甚至包裹菱鎂礦和石英顆粒，滑石與菱鎂礦緊密共生，與其他礦物接觸較少。

3）白云石：CaMg（CO3）2。化學組成：CaO 30.41%，MgO 21.86%，CO247.73%。

白云石在礦石中多以粒狀、不規則狀以及集合體產出，并沿菱鎂礦裂隙以脈狀充填穿插，對菱鎂礦有交替作用，二者接觸邊緣不規則，呈彎曲狀，說明具有交替作用發生（圖3（a）），白云石在礦石中產出不多，分布不普遍。

4）石英（蛋白石）：SiO2。石英在礦石中多以他形粒狀、短脈狀產出，分布在菱鎂

礦的粒間或裂隙處，充填和膠結菱鎂礦（圖3（b））；石英在礦石中產出不多，分布不甚普遍。

5）斜綠泥石：（Mg，Al，Fe）12[（Si，Al）8O20]（OH）16。斜綠泥石在礦石中以鱗片狀、纖維狀和蠕蟲狀及其集合體產出，主要分布在菱鎂礦的孔隙中，對菱鎂礦具有交代作用，二者邊緣接觸呈鋸齒狀，證明二者有交代作用發生（圖3（c））；斜綠泥石在礦石中局部較集中產出，分布不甚普遍。

6）獨立鐵礦物。由顯微鏡觀察可以看到，原生的金屬礦物主要有黃鐵礦、磁黃鐵礦、磁鐵礦及赤鐵礦，而經過風化作用，絕大部分黃鐵礦均轉變為褐鐵礦，硫化物只作為殘余物出現。

4 討論

根據檢測結果可知，礦石中主要回收的目標礦物為菱鎂礦（MgCO3）。菱鎂礦呈較粗粒度分布，細粒較少，分布不均。粒度分析結果表明，粒度越細，雜質礦物的含量越高。因此選礦過程中宜采用階段磨礦流程避免過磨，同時也能使雜質礦物得到充分解離。雜質礦物的脫除可以有針對性的進行，通過浮選可以降低Ca、Si、Al等的含量，而含Fe的雜質礦物可以通過強磁設備加以脫除。

5 小結

1）海城菱鎂礦礦石的礦物組成除主要礦物菱鎂礦外，存在少量的雜質礦物如滑石、白云石、石英、斜綠泥石等。另見很少量的黃鐵礦及其風化產物褐鐵礦，還有極少量的磁黃鐵礦、磁鐵礦和赤鐵礦。

2）菱鎂礦礦石中的雜質礦物按類型大致劃分如下：硅來自石英，另見很少量綠泥石；鈣來自白云石、磷灰石；鐵來自黃鐵礦及其風化產物褐鐵礦，另見很少量的磁鐵礦等。

3）礦石中菱鎂礦的浸染粒度較粗，是以粗粒嵌布為主，不均勻分布，細粒很少。累計＋0.075mm粒級分布率達96.82%，菱鎂礦極易單體解離。在顯微鏡下觀察，菱鎂礦與其他礦物均有一定的接觸關系。

4）采用階段磨礦的方法有利于菱鎂礦選礦過程的進行，礦石中的Ca、Si、Al等雜質元素可以通過浮選降低，含Fe雜質則可以通過強磁設備脫除。

[1]成田亮.菱鎂礦工業[M].北京：地質出版社，1959：47－48.

[2]李志鋒.遼寧低品位菱鎂礦的綜合開發利用研究[J].國土資源，2008（S1）：78－79.

[3]周樂光.工藝礦物學[M].北京：冶金工業出版社，2002：163－164.

[4]馬鴻文.工業礦物與巖石[M].北京：地質出版社，2002：217－218.

[5]彭真萬，劉青憲，徐明.礦物學基礎[M].北京：地質出版社，2008：224.