廟溝菱鎂礦礦物學特征研究及工藝推薦

孫良全

(新疆天華礦業(yè)有限責任公司)

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)域均有廣泛應用，并且菱鎂礦是我國戰(zhàn)略儲備的主要礦種。為滿足國民經(jīng)濟發(fā)展的需要，振興遼寧老工業(yè)基地，開展菱鎂礦的開發(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)有限責任公司承擔了該公司菱鎂礦開發(fā)利用項目研究。通過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，為進一步開展菱鎂礦的應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

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

表1 各鉆孔試樣成分分析結(jié)果 %

由表1可知，4個鉆孔試樣中的MgO含量均在46.00%以上，而前3個鉆孔試樣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個試樣按質(zhì)量比為1∶1∶1進行配礦，做為最終試驗樣品。

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行化學分析。

圖1 試樣制備流程

2 菱鎂礦礦物學特征

2.1 礦石性質(zhì)

原礦多元素分析結(jié)果見表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，局部見有巨粒粒狀、細粒粒狀結(jié)構(gòu)。此外，菱鎂礦石中還見有鮞狀和球粒狀結(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、中粒結(jié)晶質(zhì)菱鎂礦組成，致密堅硬，有時可見縫合線和疊層石。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)礦相學分析，礦石礦物成分較簡單，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，呈碎細狀或碎斑狀分布，粒徑1～5 mm，含量為94%(見圖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。單光下無色，正低凸起，表面干凈，粒徑為0.05～0.2 mm，石英含量3%(見圖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%(見圖4)。

(4)白云石呈白色、灰白色，細粒，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，細粒，中細粒粒狀變晶結(jié)構(gòu)，單偏光下無色，具閃突起，正交偏光下干涉色高級白，一軸晶負光性，粒徑為2～5 mm(見圖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，或呈細脈分布裂隙中，粒徑為0.02～0.1 mm，分布不均勻(見圖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)果見表3。

表3 原礦(-2 mm)粒度篩析試驗結(jié)果

4 原礦可磨度測定

相對可磨度試驗所用標準礦石為文登界河金礦。文登界河金礦現(xiàn)場磨機采用1臺MQG1530格子型球磨機，球磨機有效容積為4.4 m3，每天工作3班，每班8 h，處理量為5.63 t/h，磨礦細度為-0.074 mm 60%。按新生成-0.074 mm粒級計算，球磨機的生產(chǎn)能力為0.64 t/(m3·h)。試驗室采用XMQφ240 mm×90 mm錐型球磨機。

標準礦石和試驗礦石粒度為0～2 mm，每個入磨礦樣重量為500 g，加水500 mL。相對可磨度試驗結(jié)果見表4。

試驗礦樣相對可磨度系數(shù)K按下式計算：

式中，T0為標準礦樣磨至-0.074 mm粒級含量為70%所需時間，min；T為試驗礦樣磨至-0.074 mm粒級含量為70%所需時間，min。

表4 相對可磨度測定結(jié)果

從試驗結(jié)果看，磨至相同細度時，試驗礦樣用的時間比標準礦樣短。因此，試驗礦樣比標準礦樣易磨。

5 菱鎂礦選礦探索試驗

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

圖7 反浮選—正浮選流程探索試驗流程

圖8 單一反浮選探索試驗流程

表5 反浮選—正浮選流程探索試驗結(jié)果 %

表6 單一反浮選探索試驗結(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。為此，推薦采用單一(1粗2掃開路)反浮選工藝流程實現(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，呈碎細狀或碎斑狀分布，粒徑1～5 mm，含量為94%。

(2)與標準礦樣相比較，該礦屬易磨型，相對可磨度系數(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，推薦選礦試驗重點可從單一(1粗2掃)開路反浮選工藝流程進行開展。

參 考 文 獻

[1] 李曉安，郭小飛，代淑娟.海城菱鎂礦工藝礦物學研究[J].中國礦業(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] 周樂光.工藝礦物學[M].2版.北京：冶金工業(yè)出版社，2002.

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

[5] 張志雄.礦石學[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2000.