牦牛坪西部礦區(qū)稀土礦工藝礦物學(xué)研究

耿志強(qiáng)，曾令明，戴智飛，張紅華

（1.江西銅業(yè)集團(tuán)有限公司，江西 南昌 330096；2.江西銅業(yè)技術(shù)研究院有限公司，江西 南昌 330096）

1 引言

我國是世界稀土資源最為豐富的國家，礦種和稀土元素齊全，其中重稀土主要分布在江西贛南、福建龍巖等地，輕稀土主要分布在內(nèi)蒙白云鄂博、四川涼山、山東微山等地［1-4］。四川涼山是我國重要的稀土分布區(qū)域，其中又以冕寧牦牛坪超大型輕稀土礦床最大，其礦床規(guī)模僅次于美國芒廷帕斯和白云鄂博，是世界第三大稀土礦床，我國第二大輕稀土基地［5-8］。牦牛坪西部礦區(qū)儲量較大，風(fēng)化程度較高，稀土含量較高，主要礦物為重晶石、螢石、氟碳鈰礦等［9］。在2010 年以前，牦牛坪稀土礦主要采用磨礦-重選-干式磁選的工藝進(jìn)行生產(chǎn)，開采無序，且資源浪費(fèi)較大［10-13］。該工藝稀土回收率僅為45%左右，工作環(huán)境惡劣，且其他有價(jià)礦物沒有得到回收。

本研究旨在查明該礦的稀土工藝礦物學(xué)性質(zhì)，檢測礦物嵌布粒度、單體解離度等礦物學(xué)特性，以期為后續(xù)的選礦方案和工藝流程的研究提供理論依據(jù)［14］。

2 礦石成分分析

2.1 原礦化學(xué)組成

采用化學(xué)分析方法對該礦石進(jìn)行多元素分析，結(jié)果見表1 所示。該礦石成分復(fù)雜，元素種類較多，可供選礦回收的主要元素是稀土元素，總稀土氧化物（TREO）的品位為6.91%。其中BaSO4的含量為18.92%，CaF2的含量為12.65%，可作為綜合回收的考慮對象。

表1 礦石化學(xué)多元素分析結(jié)果

2.2 原礦礦物組成

礦石中主要礦物組成及含量見表2。由表2 可知其主要礦物是氟碳鈰鑭礦、獨(dú)居石，其次重晶石、螢石及微量的磷釔礦和磷鋁鈰礦。其他礦物以長石、石英為主，其次是云母、角閃石及褐鐵礦、赤鐵礦，并含少量綠泥石、磷鋁石。

表2 礦石礦物組成分析結(jié)果

2.3 原礦稀土元素配分

分析原礦中稀土元素配分情況以及稀土元素在不同礦物中的分配情況如表3、4 所示。由表3 可知稀土精礦主要以鑭、鈰、鐠、釹四種輕稀土元素為主，其中這四種稀土元素氧化物L(fēng)a2O3、CeO2、Pr6O11、Nd2O3配分之和為98%以上。

表3 原礦稀土元素配分

表4 原礦中稀土元素在不同礦物中的分布情況

綜上結(jié)果表明，礦石是以氟碳鈰鑭礦為主的輕稀土礦石。礦石中的稀土元素主要賦存于氟碳鈰鑭礦和獨(dú)居石中，分配率分別為90.18%和9.82%，此部分的稀土元素可望通過選礦方法回收。

3 礦石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造

通過在顯微鏡下觀察光片和薄片，發(fā)現(xiàn)礦石的結(jié)構(gòu)主要為半自形－他形粒狀結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)、膠狀結(jié)構(gòu)。

半自形-他形粒狀結(jié)構(gòu)：氟碳鈰鑭礦、重晶石、螢石等有價(jià)礦物多為半自形-他形粒狀結(jié)構(gòu)。

包含結(jié)構(gòu)：部分氟碳鈰礦內(nèi)部包裹細(xì)粒的長石、石英等脈石礦物；部分重晶石內(nèi)部包裹細(xì)粒氟碳鈰鑭礦、獨(dú)居石、螢石等礦物；構(gòu)成包含結(jié)構(gòu)。

膠狀結(jié)構(gòu)：部分褐鐵礦、赤鐵礦呈膠狀集合體產(chǎn)出，而呈膠狀結(jié)構(gòu)。

4 主要礦物的性質(zhì)與嵌布特征

4.1 嵌布粒度分析

由表5 可以看出：礦石中氟碳鈰鑭礦、重晶石、螢石具不均勻中細(xì)粒嵌布的特征，當(dāng)粒級為+0.037mm 時，氟碳鈰鑭礦、重晶石及螢石的正累計(jì)分布率分別為80.16%、84.48%及80.03%。單純從嵌布粒度來看，欲使95%以上的氟碳鈰鑭礦、重晶石及螢石等礦物均獲得較充分的解離，處理區(qū)內(nèi)礦石時以選擇-0.019mm 的磨礦細(xì)度較為適宜。

表5 主要礦物的嵌布粒度 %

4.2 稀土礦物解離度分析

為了進(jìn)一步了解含稀土元素礦物的特征，針對來樣粒度為-1mm 的礦石，對其中主要稀土礦物氟碳鈰鑭礦的解離度進(jìn)行測定，測得氟碳鈰鑭礦的解離度約 91.2%，如下表6 所示。

表6 原礦中稀土礦物解離度分析結(jié)果 %

4.3 礦物嵌布特征

（1）氟碳鈰鑭礦。礦樣中主要的稀土礦物為氟碳鈰鑭礦，一部分氟碳鈰鑭礦呈細(xì)粒片狀、板狀分布，此部分的氟碳鈰鑭礦粒徑小于0.03mm，一部分氟碳鈰鑭礦呈不規(guī)則粒狀分布，此部分粒徑較大，介于0.03～0.8mm 之間。其主要連生情況為：主要與石英、長石、重晶石等連生；多數(shù)為氟碳鈰鑭礦內(nèi)部包裹一些細(xì)粒長石、石英或重晶石內(nèi)部包裹細(xì)粒氟碳鈰鑭礦；少數(shù)為氟碳鈰鑭礦與長石、石英等礦物貧連生。總體而言，氟碳鈰鑭礦的嵌布特征是中-細(xì)粒級嵌布。

圖1 氟碳鈰礦與其它礦物嵌布特征

（2）重晶石。重晶石為該礦石中的主要礦物之一，重晶石為斜方晶系，一般呈白色，晶形為板狀、柱狀，多數(shù)為不規(guī)則粒狀集合體分布，粒徑粗細(xì)不一，介于0.001～2.00mm，顆粒內(nèi)部常包裹氟碳鈰鑭礦、獨(dú)居石、螢石、長石等礦物，且其內(nèi)部的包裹體細(xì)小繁多，將會導(dǎo)致選礦磨礦時重晶石顆粒難以單體解離。

圖2 重晶石與其它礦物嵌布特征

（3）螢石。礦石中螢石晶形為不規(guī)則狀，偶見立方體狀，正八面體及菱形十二面體狀，菱形解理發(fā)育。螢石礦物主要與重晶石、石英等連生，多屬于簡單連生，礦石中螢石粒度大小差異較大，主要粒徑介于0.05～0.8mm，最大者能達(dá)1.5mm。

圖3 螢石與其它礦物嵌布特征（螢石（F1）主要呈不規(guī)則粒狀與重晶石、石英等連生）

5 結(jié)論

（1）牦牛坪西部礦區(qū)稀土礦中REO 含量為6.9%，屬高價(jià)值稀土礦。可供綜合回收的對象是BaSO4、CaF2，其含量分別為18.92%、12.65%。

（2）原礦中稀土元素主要以輕稀土為主，其中鑭、鈰、鐠、釹的配分總和為98%以上，雜質(zhì)元素主要是硅、鋁、鐵、鈣等。

（3）稀土礦物種類主要為氟碳鈰鑭礦，并含少量獨(dú)居石。其他礦物主要為重晶石、螢石、長石和石英等，其次是云母、角閃石及褐鐵礦、赤鐵礦，并含少量綠泥石、磷鋁石等。

（4）礦石中氟碳鈰鑭礦、重晶石、螢石具不均勻中細(xì)粒嵌布的特征，處理區(qū)內(nèi)礦石時以選擇-0.019mm 的磨礦細(xì)度較為適宜，但要防止過磨泥化。

（5）稀土元素主要賦存于氟碳鈰鑭礦和獨(dú)居石中，由于其并未見某項(xiàng)物理性質(zhì)遠(yuǎn)高于其他礦物，故對其中稀土的回收應(yīng)采取重選-磁選-浮選等多種選礦方法進(jìn)行回收。