豫西南某微細鱗片石墨礦石工藝礦物學研究*

李榮改 孫景敏 李彥令 周 晶 倪青青

（1.河南省巖石礦物測試中心；2.河南天泰工程技術有限公司）

石墨是一種重要的非金屬礦產資源，具有耐高溫、耐腐蝕、耐酸堿、導熱性、導電性、化學穩定性及高溫下的抗熱等性能［1-4］。河南省石墨資源儲量非常豐富，位居全國第五，主要分布在豫西南地區［5-6］。該地區石墨多為細鱗片石墨，嵌布粒度細，可浮性較差，通過浮選難以獲得高品位的石墨精粉。為有效、合理地開發利用該地區的石墨礦，對該地區典型石墨礦進行了詳細的工藝礦物學研究，查明了礦物的賦存狀態，各主要礦物之間的共生關系，礦石化學組成和有益、有害元素的賦存狀態，有用礦物和雜質礦物的嵌布狀態，為下一步選礦試驗提供了指導意義。

1 礦石物質組成

1.1 礦石化學成分分析

礦石化學成分分析見表1。

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由表1可以看出，礦石中有回收價值的元素為固定碳，其他元素均達不到綜合回收標準。

1.2 礦石礦物組成

根據XRD 物相分析（圖1）、EDS、結合鏡下的系統鑒定，確定組成礦石的礦物組成及大致含量見表2。

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由圖1、表2可以看出，礦石的組成礦物主要為石墨、石英、斜長石、云母、綠泥石和角閃石等。

2 礦石的結構構造

根據巖石組構定名為含石墨云母石英片巖，變晶結構，鱗片狀構造。

2.1 礦石的結構

礦石的結構有以下幾種：①鱗片粒狀變晶結構，石墨呈鱗片狀分布在脈石礦物粒間呈定向分布；②碎裂結構，石墨受后期構造作用發生碎裂，脈石礦物充填在裂隙中；③條帶狀結構，石墨與脈石礦物互層成條帶狀產出；④包含結構，細粒的石墨晶體在大顆粒的石英、白云母、斜長石和石榴子石中呈包體，石墨分布沒有規律，或者石墨中包含細小的脈石礦物；⑤揉皺狀結構，石墨、脈石礦物受后期構造變形作用發生揉皺；⑥半自形—他形晶粒狀結構,黃鐵礦呈自形—半自形粒狀、褐鐵礦等呈他形粒狀分布在礦石中。

2.2 礦石的構造

礦石的構造有以下幾種：①片狀構造，石墨、云母等片狀礦物連續而平行排列，形成平行、密集紋理；②條帶狀構造，石墨與脈石礦物呈條帶狀產出；③脈狀構造，碎裂的石墨呈脈狀產出于脈石礦物中；④浸染狀構造，石墨、黃鐵礦呈星散狀分布在脈石礦物中。礦石以片狀構造為主，個別見條帶狀構造，金屬礦物具稀疏浸染狀構造零星分布在礦石中。

3 主要礦物的嵌布特征

3.1 石 墨

石墨是該礦石中的有用礦物，多為不規則狀、鱗片狀，黑色不透明。由于受后期構造作用，鱗片狀石墨多發生揉皺，石墨賦存狀態分為2 類：①石墨鱗片及石墨集合體主要呈條帶狀或細脈狀集合體與石英、云母相間分布，沿層理延伸定向排列，部分石墨和白云母、石英密切共生，石墨和白云母定向排列（圖2）；②石墨與脈石礦物嵌布關系極為復雜，主要嵌布在石英、斜長石、云母、閃石等脈石礦物粒間（圖3），部分呈細小的不規則狀星散或浸染狀分布在脈石礦物中，少量石墨被包裹在脈石礦物中。

對礦石中的石墨進行了粒度測量，結果見表3。

由表3 可以看出，礦石中石墨的粒度大小分布不均勻，最大的可達0.3 mm 以上，粒徑主要集中在0.025～0.150 mm，其中-0.15 mm 占92.86%，以微細粒為主。由此可見，該礦中石墨為微細粒的晶質石墨，但是結晶程度較低，片狀結構發育不好，嵌布關系多樣，結構復雜，這種結構決定了石墨單體解離較為困難。

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3.2 其他礦物的嵌布特征

（1）石英。石英有2 種形態：①石英呈他形粒狀聚集分布，定向拉長，強烈波狀消光（圖4）；②石英呈不規則粒狀，小顆粒集合體狀分布，具粒化重結晶現象（圖5）。石英與長石、云母、石墨相互接觸密切共生。粒徑范圍以0.02～0.40 mm為主，占整體95%以上，其余粒級含量較少。

（2）斜長石。呈半自形—他形板狀，分布不均勻，顆粒粒徑較石英、云母大，強烈被黏土礦物、絹云母交代（圖6）。粒徑范圍以0.05～0.80 mm 為主，占整體95%以上，其余粒級含量較少。

（3）云母。主要是白云母，還有少部分黑云母和絹云母。白云母呈鱗片狀，相互交織，沿片理排列分布，具揉皺構造，解離縫分布有片狀的石墨，與石墨共生關系最為密切（圖7）。黑云母呈褐色細小鱗片狀，具氧化現象。絹云母呈無色微細鱗片狀，大多為斜長石的蝕變礦物。粒徑范圍以0.02～0.4 mm 為主，占整體99%以上，其余粒級含量極少。

（4）金紅石。金紅石的嵌布狀態可以分為2 種：①被其他礦物包裹，主要見石榴子石包裹；②分布在礦物粒間，可以是石榴子石粒間、長英質礦物粒間。粒度變化范圍較大，0.05～0.8 mm 占90%以上。小顆粒一般被石榴子石包裹，較大顆粒者分布在石榴子石和長英質礦物粒間。

（5）石榴子石。石榴子石為錳鋁榴石（Mn3Al2［SiO4］3）、鈣鐵榴石（Ca3Fe2［SiO4］3）和鈣鋁榴石（Ca3Al2［SiO4］3）。分布不均勻，裂紋發育。少部分石榴子石被黑云母、金紅石完全交代呈假象；大部分無蝕變，較新鮮。粒度90%以上集中在0.4～3.2 mm，其余粒級含量較少。

4 結 論

（1）礦石中石墨固定碳含量為8.95%，主要有用礦物為石墨，主要脈石礦物為石英、白云母、斜長石等。

（2）礦石中石墨為微細粒晶質石墨，粒徑主要集中在0.025～0.150 mm，但是結晶程度較低，片狀結構發育不好，與脈石礦物嵌布關系多樣，結構復雜，使得石墨單體解離較為困難。

（3）礦石中脈石礦物粒度微細，且與石墨緊密共生。其中白云母呈鱗片狀，相互交織，沿片理排列分布，具揉皺構造，解離縫分布有片狀石墨，與石墨共生關系最為密切，95%以上粒徑在0.02～0.40 mm，難以單體解離，影響石墨的提純。

（4）礦石屬微細粒難選石墨礦，建議采用階段磨礦階段選別的浮選流程，在精選再磨的時候，既要防止過磨泥化，又要確保單體解離，因此選擇合適的磨礦設備和磨礦時間非常重要。