廟溝菱鎂礦礦物學(xué)特征研究及工藝推薦

孫良全

(新疆天華礦業(yè)有限責(zé)任公司)

菱鎂礦主要用作耐火材料，還可作提取金屬鎂的原料，也可用于制造含鎂水泥，同時(shí)在化工、冶金、陶瓷、食品、紡織及農(nóng)牧業(yè)等領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用，并且菱鎂礦是我國(guó)戰(zhàn)略儲(chǔ)備的主要礦種。為滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，振興遼寧老工業(yè)基地，開(kāi)展菱鎂礦的開(kāi)發(fā)利用意義重大。

受遼寧某礦業(yè)公司委托，新疆天華礦業(yè)有限責(zé)任公司承擔(dān)了該公司菱鎂礦開(kāi)發(fā)利用項(xiàng)目研究。通過(guò)將菱鎂礦樣品切割并磨制成光片、光薄片，在透光、反光顯微鏡下進(jìn)行研究，用XRD研究菱鎂礦主要礦物組成、結(jié)晶度及晶粒大小，并開(kāi)展了反浮選—正浮選和單一反浮選兩種工藝流程的研究探索，為進(jìn)一步開(kāi)展菱鎂礦的應(yīng)用研究提供參考借鑒。

1 試樣的采取與制備

1.1 試樣的采取

試驗(yàn)樣品取自遼寧某礦業(yè)公司，共采集了4個(gè)鉆孔試樣，編號(hào)分別為ZK0-1、ZK3-4、ZK4-3、ZK8-1。各鉆孔樣品成分分析結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 各鉆孔試樣成分分析結(jié)果 %

由表1可知，4個(gè)鉆孔試樣中的MgO含量均在46.00%以上，而前3個(gè)鉆孔試樣SiO2含量均在1%以上，僅ZK8-1鉆孔試樣中的SiO2含量為0.48%，根據(jù)該分析結(jié)果，決定將前3個(gè)試樣按質(zhì)量比為1∶1∶1進(jìn)行配礦，做為最終試驗(yàn)樣品。

1.2 試樣的制備

各鉆孔樣品分別按圖1破碎縮分流程加工至 -2 mm，再經(jīng)混勻縮分后，取代表性樣品磨至所需粒度進(jìn)行化學(xué)分析。

圖1 試樣制備流程

2 菱鎂礦礦物學(xué)特征

2.1 礦石性質(zhì)

原礦多元素分析結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 原礦多元素分析結(jié)果 %

由表2可知，原礦中主要有價(jià)元素為鎂，MgO的含量為46.35%，主要雜質(zhì)為SiO2，其含量為1.56%。

經(jīng)X射線衍射定性分析，該菱鎂礦石的自然類型為菱鎂巖，礦石工業(yè)類型確定為菱鎂礦石[1-2]。原礦中主要礦物為菱鎂礦，主要雜質(zhì)礦物為石英、滑石、方解石、白云石、綠泥石、赤鐵礦等。

2.2 礦石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造

菱鎂礦石均為晶質(zhì)菱鎂礦，按菱鎂礦晶體顆粒的大小不同，將其分為細(xì)粒、中粒、粗粒和巨晶(粒)4種，總體以中粒粒狀結(jié)構(gòu)、中粗粒粒狀結(jié)構(gòu)為主，局部見(jiàn)有巨粒粒狀、細(xì)粒粒狀結(jié)構(gòu)。此外，菱鎂礦石中還見(jiàn)有鮞狀和球粒狀結(jié)構(gòu)，鮞粒的核為石英，鮞粒由菱鎂礦或白云石及方解石構(gòu)成。該礦石的構(gòu)造可分為薄層狀構(gòu)造、致密塊狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造、放射狀或菊花狀構(gòu)造[3-5]。

薄層狀構(gòu)造菱鎂礦結(jié)晶受層理控制，層面上往往有滑石或炭質(zhì)薄膜。致密塊狀構(gòu)造主要由細(xì)、中粒結(jié)晶質(zhì)菱鎂礦組成，致密堅(jiān)硬，有時(shí)可見(jiàn)縫合線和疊層石。條帶狀構(gòu)造下部菱鎂礦體下部礦石具有條帶狀構(gòu)造，條帶黑白相間，白色條帶由菱鎂礦及少量白云石組成，條帶寬1～5 mm，黑色條帶由菱鎂礦、綠泥石及炭質(zhì)組成，條帶寬0.2～1 mm。放射狀(菊花狀)構(gòu)造由粗粒和巨粒菱鎂礦組成，結(jié)晶較好，晶體較粗大，晶面有條紋，晶體聚集成放射狀和菊花狀。

2.3 礦物嵌布特征及賦存狀態(tài)

經(jīng)礦相學(xué)分析，礦石礦物成分較簡(jiǎn)單，主要為菱鎂礦及少量石英、滑石、白云石、方解石、綠泥石、赤鐵礦等。

(1)菱鎂礦粒狀分布呈白色、灰白色，少部分為肉紅色，高級(jí)白干涉色，閃突起，自形粒狀變晶結(jié)構(gòu)，礦物晶形完好，菱面體解理和晶形較為發(fā)育，玻璃光澤，硬度為5左右，一軸晶，負(fù)光性。菱鎂礦與滑石、石英等分布在一起，有的受力作用發(fā)生破碎，呈碎細(xì)狀或碎斑狀分布，粒徑1～5 mm，含量為94%(見(jiàn)圖2)。

圖2 菱鎂礦顯微結(jié)構(gòu)特征

(2)石英呈白色及灰白色，他形粒狀分布菱鎂礦礦粒間，或呈細(xì)脈分布于菱鎂礦及白云大理巖層面及解理、裂隙中。單光下無(wú)色，正低凸起，表面干凈，粒徑為0.05～0.2 mm，石英含量3%(見(jiàn)圖3)。

圖3 石英嵌布特征

(3)滑石呈灰白色、粉紅色、灰綠色，呈薄膜狀、透鏡狀、鱗片狀、團(tuán)塊狀、柱狀及不規(guī)則形狀，交代了菱鎂礦，分布于菱鎂礦顆粒間，具有油脂光澤，單光下無(wú)色，正低突起，近平行消光，硬度為1，二軸晶，正光性，2V=10°，含量在1%(見(jiàn)圖4)。

(4)白云石呈白色、灰白色，細(xì)粒，可分為原生白云石和后期白云石化的產(chǎn)物，白云石分布在菱鎂礦的顆粒間，其光性方位與菱鎂礦呈脈狀或網(wǎng)格狀分布，脈狀白云巖內(nèi)具有晶洞。

圖4 滑石顯微結(jié)構(gòu)特征

(5)方解石呈灰白色、白色，細(xì)粒，中細(xì)粒粒狀變晶結(jié)構(gòu)，單偏光下無(wú)色，具閃突起，正交偏光下干涉色高級(jí)白，一軸晶負(fù)光性，粒徑為2～5 mm(見(jiàn)圖5)。

(6)綠泥石呈鱗片狀或聚鱗片狀，可分為斜綠泥石和葉綠泥石。葉綠泥石呈云母假象，含量較少，僅在局部地段礦體中的夾層及頂、底板白云大理巖中。斜綠泥石為淺綠色的鱗片狀或聚鱗片狀。一般為白色及淺綠色，含量不定，局部地段分布在主礦體夾層及底板白云大理巖中，并交代了滑石和菱鎂礦。

圖5 方解石粒狀變晶結(jié)構(gòu)

(7)赤鐵礦呈粒狀分布于菱鎂礦粒間，或呈細(xì)脈分布裂隙中，粒徑為0.02～0.1 mm，分布不均勻(見(jiàn)圖6)。

圖6 赤鐵礦分布菱鎂礦粒間

3 原礦(-2 mm)粒度篩析結(jié)果

原礦粒度篩析結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 原礦(-2 mm)粒度篩析試驗(yàn)結(jié)果

4 原礦可磨度測(cè)定

相對(duì)可磨度試驗(yàn)所用標(biāo)準(zhǔn)礦石為文登界河金礦。文登界河金礦現(xiàn)場(chǎng)磨機(jī)采用1臺(tái)MQG1530格子型球磨機(jī)，球磨機(jī)有效容積為4.4 m3，每天工作3班，每班8 h，處理量為5.63 t/h，磨礦細(xì)度為-0.074 mm 60%。按新生成-0.074 mm粒級(jí)計(jì)算，球磨機(jī)的生產(chǎn)能力為0.64 t/(m3·h)。試驗(yàn)室采用XMQφ240 mm×90 mm錐型球磨機(jī)。

標(biāo)準(zhǔn)礦石和試驗(yàn)礦石粒度為0～2 mm，每個(gè)入磨礦樣重量為500 g，加水500 mL。相對(duì)可磨度試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

試驗(yàn)礦樣相對(duì)可磨度系數(shù)K按下式計(jì)算：

式中，T0為標(biāo)準(zhǔn)礦樣磨至-0.074 mm粒級(jí)含量為70%所需時(shí)間，min；T為試驗(yàn)礦樣磨至-0.074 mm粒級(jí)含量為70%所需時(shí)間，min。

表4 相對(duì)可磨度測(cè)定結(jié)果

從試驗(yàn)結(jié)果看，磨至相同細(xì)度時(shí)，試驗(yàn)礦樣用的時(shí)間比標(biāo)準(zhǔn)礦樣短。因此，試驗(yàn)礦樣比標(biāo)準(zhǔn)礦樣易磨。

5 菱鎂礦選礦探索試驗(yàn)

根據(jù)該菱鎂礦的礦物學(xué)特征并結(jié)合當(dāng)前選別技術(shù)，該研究從反浮選—正浮選和單一反浮選兩種工藝流程進(jìn)行了探索試驗(yàn)，試驗(yàn)流程及藥劑條件分別見(jiàn)圖7、圖8，試驗(yàn)結(jié)果分別見(jiàn)表5、表6。

圖7 反浮選—正浮選流程探索試驗(yàn)流程

圖8 單一反浮選探索試驗(yàn)流程

表5 反浮選—正浮選流程探索試驗(yàn)結(jié)果 %

表6 單一反浮選探索試驗(yàn)結(jié)果 %

由表5、表6可知，采用反浮選—正浮選流程，即反浮選為1次粗選1次掃選，正浮選為1次粗選，可獲得產(chǎn)率為69.34%，MgO含量為47.53%，SiO2含量為0.31%的菱鎂礦精礦，SiO2的去除率為86.34%，但SiO2含量還是較高；采用單一反浮選流程，即1次粗選2次掃選，可獲得產(chǎn)率為55.33%，MgO含量為47.41%，SiO2含量為0.27%的菱鎂礦精礦，SiO2的去除率為90.48%，其SiO2去除率要好于反浮選—正浮選工藝流程，且工藝流程可操作性強(qiáng)。為此，推薦采用單一(1粗2掃開(kāi)路)反浮選工藝流程實(shí)現(xiàn)該菱鎂礦的除雜提純。

6 結(jié) 論

(1)廟溝菱鎂礦中主要有價(jià)元素為鎂，MgO含量為46.35%，主要雜質(zhì)為SiO2，其含量為1.56%。該礦中主要礦物為菱鎂礦，粒狀分布，呈白色、灰白色，與滑石、石英等分布在一起，有的受力作用發(fā)生破碎，呈碎細(xì)狀或碎斑狀分布，粒徑1～5 mm，含量為94%。

(2)與標(biāo)準(zhǔn)礦樣相比較，該礦屬易磨型，相對(duì)可磨度系數(shù)K為1.34。

(3)根據(jù)該礦石的性質(zhì)特征和工藝流程探索研究，推薦選礦試驗(yàn)重點(diǎn)可從單一(1粗2掃)開(kāi)路反浮選工藝流程進(jìn)行開(kāi)展。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 李曉安，郭小飛，代淑娟.海城菱鎂礦工藝礦物學(xué)研究[J].中國(guó)礦業(yè)，2014，23(10):125-127，137.

[2] 范香蓮，彭方洪，田忠鋒.新疆鄯善縣尖山菱鎂礦地質(zhì)特征與成因初探[J].新疆有色金屬，2012，35(S1):9-12.

[3] 周樂(lè)光.工藝礦物學(xué)[M].2版.北京：冶金工業(yè)出版社，2002.

[4] 北京礦冶研究總院.化學(xué)物相分析[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1976.

[5] 張志雄.礦石學(xué)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2000.