甘肅某稀土多金屬礦工藝礦物學研究

柳生祥

（甘肅省地質礦產勘查開發局第三地質礦產勘查院，甘肅 蘭州 730050）

甘肅省某稀土多金屬礦是近幾年發現的大型稀土礦床，該稀土礦床的礦石中不僅含有豐富的稀土元素，并共（伴）生有銅、鉛、銀等金屬元素和螢石、重晶石等非金屬可供綜合利用。由于礦石結構及組成、礦物嵌布關系較復雜等因素，極大的影響稀土礦選冶和綜合利用[1]。本文通過化學成分分析、電鏡掃描能譜分析、光學顯微鏡鑒定等手段，從工藝礦物學角度出發，研究稀土礦物的化學組成及嵌布特征等工藝礦物學參數，為開發利用提供依據。

1 礦石化學成分

礦石的化學成分分析結果見表1，稀土配分結果見表2。由分析結果可知，礦石中有用成分主要為稀土，總量約為2.1%。另據稀土元素配分析結果，稀土元素主要為鑭系元素鈰、鑭，其次有少量釹、鐠，微量Dy、Sm、Tm、Eu、Gd、Tb、Y、Lu、Ho，礦石中伴生有鈮、鉭、銀、鉛等金屬礦物，主要雜質成分為硅、鋇、鎂、錳及鐵礦物等。

表1 原礦化學成分分析結果（%）

2 礦石礦物組成

稀土礦成分較為復雜，礦物種類較多，礦石礦物組成見表2。礦石中選礦回收的主要稀土礦物為氟碳鈣鈰礦、氟碳鈰礦、獨居石和榍石，重晶石、螢石、方鉛礦、黃銅礦為具有綜合利用價值的礦物[2]。

表2 礦石礦物組成

3 主要稀土礦物特征

采用電鏡能譜掃描對稀土礦物進行了區分，其中氟碳鈣鈰礦是主要稀土礦物，其次為氟碳鈰礦，獨居石含量微少，礦石中還有微量稀土以類質同像存在于磷灰石、榍石、鐵礦物集合體中、螢石、天青石或含U和Ti的礦物中。

3.1 氟碳鈣鈰礦

晶體通常呈長柱狀自形晶，或者微細粒放射狀集合體。無色、黃色或褐色，條痕淡黃色，具有放射性、弱磁性，透光下無色，硬度4.5，密度4.3g/cm3～4.4g/cm3。

薄片中常見外圍被鐵染，氟碳鈣鈰礦粒徑差別很大，晶體最長超過1mm，最短不足10μm，一般長度0.06mm～0.20mm，寬度一般在0.006mm～0.06mm，長寬比例差別很大，從2:1到10:1均有。常產出在長石、方解石顆粒之間，少量沿綠泥石間隙生長，但是以穿插在長石中的部分為主。有部分細粒氟碳鈣鈰礦被長石包裹。長石質硬，不易磨細，而很難解離。氟碳鈰鑭礦某點能譜分析數據見表3，圖1。

氟碳鈣鈰礦稀土配分以鈰族為主，鈰被鑭、鐠、釹、釤等稀土元素替代。電子探針分析，氟碳鈰鑭礦看含TR2O350%左右。普遍含P2O5，含有少量Y2O3、MgO、SrO、SiO2、FeO等。

圖1 氟碳鈣鈰礦能譜掃描（細晶集合體嵌布在石英和方解石中）

表3 氟碳鈣鈰礦點能譜分析數據（%）

3.2 獨居石

多呈自形、半自形和他形晶體，板狀，有時為柱、錐、粒狀，呈黃褐色、棕色、紅色，間或有綠色，半透明至透明，具有強玻璃光澤，硬度5.0～5.5，性脆，比重4.9～5.5。粒徑大小不等，粗粒者可達0.15mm，一般顆粒長度小于0.05mm，寬度多的不到0.01mm。

獨居石幾乎與所有礦物都有相互連接、相互穿插和相互嵌布等共生關系。常見呈微細粒稠密浸染狀或稀疏浸染狀嵌布于長石、石英、綠泥石顆粒之間，也常與霓輝石、氧化鐵礦物等連生，或者被長石和綠泥石包裹。該礦石中礦物硬度差別較大，石英、長石等較硬而綠泥石等礦物質很軟，細磨很容易泥化，但是其中也包含細粒獨居石，礦石這種性質會影響稀土礦物的回收。

獨居石成分變化很大，電子探針分析，礦物成分中稀土氧化物含量可達50%～68%，類質同象混入物有Ca、Y、Th、F、Sr、Fe等。 含Ce2O319%～26%，La2O38%～18%，Nd2O37%～12%。

4 稀土礦物嵌布特征及對選礦工藝的影響

稀土礦物在礦石中嵌布形式復雜，以單晶或單晶集合體形式存在。單晶呈大米粒狀、桶狀、竹節狀、板狀、柱狀、針柱狀等，單晶集合體粒間往往有脈石嵌布。稀土集合體呈不規則星點狀、細短脈狀、纖維團簇狀、不規則蛛網狀、條帶狀、斑雜狀嵌布在方解石、石英、長石、螢石等脈石礦物中或其接觸面上，單晶細者僅幾微米，偶見粗者達100um，粒徑集中在20um～50um。

稀土元素類質同像替代現象普遍。單晶顆粒較粗者，粒間脈石和稀土有明確的界限，單晶較細者，稀土粒間脈石跟稀土礦物界限不清晰，即使放大到很高倍，稀土礦物跟脈石邊界仍不明確。

稀土礦物的這種結晶形態和嵌布特性直接影響選礦的磨礦作業，細磨解離度不夠高，超細磨解離度雖有所改善，但絕大部分仍呈連生狀態，單體解離受到局限，同時惡化浮選和磁選條件。

因此，礦物的工藝性質決定了該礦石無論采用單一重選還是磁選方法均難獲得理想分離效果。

5 結論

該稀土礦礦石為低品位稀土礦石。礦石中主要稀土礦物為氟碳鈣鈰礦，次為氟碳鈰礦和微量獨居石。

在一些磷灰石、螢石、天青石、榍石等礦物中也少量分布。礦石中的稀土礦物顆粒單晶細小，絕大部分因粒度過于細小而與脈石構成極為復雜的嵌布關系，即使超細磨絕大多數也難以解離，細磨還易造成泥化，惡化浮選和磁選，屬較難處理的礦石類型。

同時，稀土礦物的比重與鐵礦物、重晶石相近，磁性則與褐鐵礦、黑云母、角閃石等弱磁性礦物相近，另外，稀土元素的原子、離子半徑較大，稀土礦物的金屬離子與重晶石、螢石等堿金屬礦物的離子半徑相近，而可浮性與含鈣、鋇的螢石、方解石、磷灰石、重晶石相近。

因此，稀土的選別應以稀土富連體作為選別的對象，而不是單晶。