青海某低品位銣礦中銣的賦存狀態及選礦工藝

白建海 ，趙玉卿 ，應永朋 ，王守敬 ，熊馨

（1.青海省地質調查院，青海 西寧 810012；2.青海省地質礦產測試應用中心，青海西寧 810008；3.中國地質科學院鄭州礦產綜合利用研究所，河南 鄭州 450006）

中國的銣資源廣泛分布在福建、甘肅、廣西、河南、湖北、湖南、江西、內蒙古、青海、陜西、四川、西藏、新疆等省（區），分為硬巖型銣礦資源和鹽湖型銣礦資源[1]。與國外資源相比，中國的銣資源具有低品位、開發利用難度大的特點[2]。針對硬巖型銣礦，根據銣的賦存狀態可分為云母型銣礦和長石型銣礦。目前，在中國已發現的銣礦資源中，除了江西宜春414、新疆可可托海等少數礦山中的銣資源主要賦存在云母中外，許多硬巖型銣礦資源主要賦存在長石中。由于長石型銣礦難以提取，因此國內研究和開發利用的主要是云母型銣礦。

本文主要闡述對青海某低品位銣礦石進行工藝礦物學研究和選礦工藝研究的結果，通過該研究查明了礦石中的銣主要分布在云母中，可選礦物為云母，并通過選礦工藝實驗進一步證明了該礦石具備綜合利用條件。

1 礦床地質概況

1.1 礦床地質

青海某低品位銣礦位于柴達木盆地東北緣，祁連山南坡，海拔3140～4068 m，出露地層屬東昆侖—中秦嶺地層分區，為南宗務隆山地層小區，隸屬于柴達木北緣Pb-Zn-Mn-Cr-Au-白云母成礦帶。礦區主要出露地層主要為古元古代達肯大坂（巖）群片巖—大理巖段。

區內達肯大坂（巖）群呈北西-南東向展布，普遍遭受了強烈的變質作用和深熔作用的疊加改造，同時由于受構造影響，該套地層整體表現出一種“有層無序”的特征[3]。根據前人資料將其劃分為三個巖性段，依次為大理巖段、片巖段、混合巖化片巖段[4-6]。其中，混合巖化片巖段主要巖性為灰黑夾肉紅色混合巖化黑云石英片巖，厚度超過2 km，巖石具混合巖化，肉紅色正長花崗巖基本沿巖石片理貫入，少量斜交巖石片理[7]。與片巖多呈漸變過渡整合接觸，接觸界線不清晰，與大理巖多呈整合接觸。片巖段主要巖性為淺灰色黑云石英片巖，與大理巖段呈整合接觸。大理巖段主要巖性為灰白色厚層狀白云質大理巖、灰白色薄層狀白云質大理巖夾透閃石大理巖，與片巖段多呈斷層接觸。

1.2 礦體特征

礦區內共圈定出稀有金屬礦體20條礦體，多為多種稀有金屬元素共、伴生，其中銣礦體13條，銣鉭鈹礦體1條、銣鉭礦體3條、銣鈹礦體2條、鈹鉭礦體1條；礦體主要集中分布于區內9條花崗偉晶巖脈中，長度約58.5～280.08 m，真厚度約1.12～12.48 m，Rb2O最高品位0.258%、平均品位0.08%；BeO最高品位0.096%、平均品位0.05%；Ta2O5最高品位0.019%、平均品位0.007%。其中ρ4、ρ87偉晶巖脈長度及規模均較大，顯示出較好的找礦前景。

ρ4號白云母花崗偉晶巖：呈“囊”狀展布，地表出露長約480 m，寬約35～150 m，通過工程控制在其中圈定出SMⅥ銣礦體，共有9條單礦體組成（SMⅥ-1···9），礦體整體走向113°，出露長度約64.95～280.08 m，厚度1.12～12.48 m，賦礦巖性主要為白云母花崗偉晶巖，礦化蝕變為白云母化、鈉長石化。Rb2O最高品位0.24%，平均品位0.09%；在該礦體中同時發現鋰、鈹礦化，其中含鈹礦物為黑色、墨綠色針狀、星點狀綠柱石，BeO品位0.05%；含鋰礦物主要為淺粉紫色鋰云母，LiO品位0.82%；該偉晶巖脈北東側發育區內最主要斷裂構造，巖脈展布方向與主構造方向一致，導致礦體受構造控制明顯。

ρ87白云母花崗偉晶巖：呈不規則狀展布，地表出露長約320 m，寬約40～90 m不等，通過工程揭露，在其中圈定出MⅤ稀有金屬礦體，共有2條單礦體組成（SMⅤ-1、2），礦體嚴格受偉晶巖脈的產出形態控制，整體走向近東西，傾向近南，形態不規則。賦礦巖性為白云母花崗偉晶巖，蝕變主要為高嶺土化、鉀化；礦化蝕變主要為鈉長石化、白云母化，白云母多呈片狀展布，局部呈板狀；礦體地表長度120～400 m，厚度約9.39～12.27 m，Rb2O最高品位0.123%，平均品位0.082%；同時伴生鈹， BeO最高品位0.05%，平均品位0.042%。

2 礦石特征

2.1 礦物成分

為了確定礦石中礦物組成，對原礦試樣進行了MLA分析，分析結果見表1。分析結果表明礦石主要組成礦物為石英、鈉長石、白云母、鉀長石、金云母等。

表1 礦石礦物成分組成/%Table 1 Mineral composition of ores

2.2 化學成分

礦石化學成分分析見表2。由表2可以看出，該礦石中主要利用元素為銣，Rb2O含量為0.070%，鈮和鉭可考慮綜合利用。

表2 礦石化學成分分析結果/%Table 2 Analysis results of chemical composition in ores

2.3 主要礦物嵌布粒度

本次研究采用MLA分析方法詳細統計了主要礦物的粒度組成。從分析結果可以看出，礦石中石英、鈉長石、鉀長石和云母粒度均較粗。分析結果見表3。

表3 主要礦物嵌布粒度Table 3 Distribution size of main minerals

2.4 主要礦物的嵌布特征

（1）云母

云母在礦石中總含量為15.79%。顯微鏡觀察顯示云母主要呈自形、半自形片狀晶形（圖1），浸染狀分布、條帶形分布（圖2），粒度較粗，一般為0.1～0.3 mm。為了研究云母中有用元素含量，本次研究對云母進行了電子探針分析，分析結果見表4、5。

圖1 云母呈半自形片狀晶型Fig.1 Mica with hypidiomorphic lamellar crystal form

圖2 云母呈條帶型定向分布Fig.2 Mica distributed directionally in strip shape

表4 白云母電子探針分析結果/%Table 4 Electron microprobe analysis of muscovite

表5 金云母電子探針分析結果/%Table 5 Electron microprobe analysis of phlogopite

從電子探針分析結果可以看出，云母是礦石中主要的含銣礦物，包括白云母和金云母。云母中Rb2O含量變化較大，其中白云母中Rb2O含量范圍從0.57%到0.83%，平均0.67%；而金云母中Rb2O含量范圍從0.19%到0.40%，平均0.27%。

由于云母中Rb2O含量變化較大，本次研究采用單礦物分析法確定礦石中云母的銣含量。首先對挑選的單礦物云母進行了X衍射分析，分析結果表明該單礦物樣品中云母礦物含量為97%，石英為2%，其他礦物為1%。其次對該單礦物樣品進行化學分析，結果見表6。

表6 云母單礦物化學分析結果/%Table 6 Chemical analysis results of mica monomineral

分析結果顯示云母單礦物中Rb2O含量為0.37%，是礦石中主要的含銣礦物之一。由于礦石中云母粒度較粗，有利于其選礦富集。但也由此可知，若選礦過程中只選別云母精礦，則選礦精礦產品中Rb2O含量的上限為0.37%左右。

（2）鉀長石

鉀長石是礦石中主要礦物之一，其在礦石中的含量為8.97%。礦石中鉀長石多為浸染狀分布，半自形粒狀顆粒，粒度較粗。對鉀長石進行了電子探針分析，結果表明礦石中鉀長石銣含量較低，且變化不大，平均0.17%左右。電子探針分析結果見表7。

表7 鉀長石電子探針分析結果/%Table 7 Electron microprobe analysis of potash feldspar

（3）鈉長石

鈉長石是礦石中主要的脈石礦物之一，在礦石中含量為21.51%。礦石中的鈉長石主要呈自形板狀，粒度較粗。對鈉長石進行電子探針分析，結果表明鈉長石中不含銣。

（4）石英

石英是礦石中主要脈石礦物之一，在礦石中主要呈他形粒狀，其在礦石中含量達到52.35%。對石英進行了電子探針分析，結果表明石英中不含銣。

3 銣的賦存狀態

為了確定礦石中銣的賦存狀態，本次研究對原礦中的銣進行了金屬量平衡計算，計算結果見表8。經過計算，原礦石中Rb2O主要分布在云母中，占比達到82.26%，鉀長石中Rb2O含量則較低，占比為17.74%。由于鉀長石中的銣在后續冶煉中提取成本高、難度大，因此該礦選礦回收主要以回收云母礦物為主。

表8 原礦石中銣金屬量平衡計算Table 8 Equilibrium calculation of rubidium metal content in raw ore

4 選礦工藝研究

根據工藝礦物學研究結果，針對該礦石主要回收元素為銣，主要回收礦物為云母（鉀長石不做回收），并伴生回收鈮鉭礦物的選別特征，對該礦進行了磁選、重選、浮選單工藝和聯合工藝選別，最終確定采用碎礦-粗粒云母篩分-磁重聯合回收鉭鈮-尾礦浮選回收銣的選礦工藝流程見圖3。閉路實驗結果見表9。

圖3 閉路實驗流程Fig.3 Closed-circuit flotation flowsheet

表9 閉路流程技術指標Table 9 Technical index of closed circuit process

閉路實驗結果表明，原礦采用碎樣—粗粒云母篩分—磁重聯合回收鉭鈮—尾礦浮選回收銣的工藝流程，可獲得+2 mm含銣云母精礦、浮選銣精礦、鉭鈮粗精礦產品。含銣精礦產品中Rb2O總回收率為74.09%，含銣云母精礦和浮選銣精礦的品位均接近該礦中云母純礦物銣含量（0.37%），選別效果較好。

5 浮選精礦產品中鋰、銣、銫浸出探索實驗

本次研究對浮選銣精礦產品進行了鋰銣銫的浸出探索實驗，考查以云母為主的精礦產品中鋰銣銫的浸出效果。探索實驗所用銣精礦Li2O含量為0.41%，Rb2O含量為0.33%，Cs2O含量為0.037%。浸出探索實驗流程見圖4，實驗結果見表10。

圖4 浸出探索實驗流程Fig.4 Process of exploratory test of leaching process

表10 浸出探索實驗結果Table 10 Test results of leaching exploration

浸出探索實驗結果表明，經硫酸熟化處理后，再用水浸出，銣精礦中鋰、銣、銫的可浸性較好。隨著熟化溫度的升高，浸出率逐漸增加，經230 ℃硫酸熟化，鋰、銣、銫的作業浸出率均達82%左右，可浸性較好。但銣精礦品位較低，浸出成本很高。

6 結 論

（1）礦石中Rb2O含量為0.080%，是主要有用元素。銣主要賦存在云母和鉀長石中，以云母為主，且白云母中銣含量較高。研究結果表明，該礦云母中Rb2O含量為0.37%，分布率為82.26%；鉀長石中Rb2O含量為0.17%，分布率為17.74%。

（2）云母在礦石中礦物含量為18.49%，礦石中大部分銣分布在云母中，所以銣在礦石中呈較為集中狀態分布。由于鉀長石中銣含量較低，且鉀長石中的銣在后續冶煉中提取成本高、難度大，因此確定選礦的主要回收礦物為云母。

（3）礦石中云母粒度較粗，一般為0.1～0.3 mm，較為易選。

（4）礦石中云母單礦物分析顯示Ta2O5含量為56.6 g/t，Nb2O5含量為407 g/t，但電子探針分析顯示其不含鈮鉭，主要是由于云母中包裹了少量的微細粒鉭鈮礦物造成的。

（5）選礦工藝研究結果表明，原礦采用碎樣—粗粒云母篩分—磁重聯合回收鉭鈮—尾礦浮選回收銣的工藝流程，可獲得+2 mm含銣云母精礦（Rb2O品位0.37%）、浮選銣精礦（Rb2O品位0.33%）、鉭鈮粗精礦產品。全流程Rb2O總回收率為74.09%。

（6）對含Li2O 0.41%，含Rb2O 0.33%，含Cs2O 0.037%銣精礦進行鋰銣銫的浸出探索實驗，經230℃硫酸熟化，鋰、銣、銫的作業浸出率均達82%左右，可浸性較好。但銣精礦品位較低，浸出成本很高。

（7）通過本次研究，查明了該礦中的伴生元素鋰、鈮、鉭均能得到可綜合利用的產品。