四川德昌大陸槽某稀土尾礦工藝礦物學(xué)分析

陳福林 楊曉軍 何 婷 劉志剛

(1.四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局成都綜合巖礦測(cè)試中心；2.稀有稀土戰(zhàn)略資源評(píng)價(jià)與利用四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室)

四川省擁有我國(guó)第二大稀土資源，以輕稀土為主，主要分布于涼山州的冕寧縣、德昌縣，其中德昌縣大陸槽輕稀土礦為特大型稀土礦[1-2]，是四川西部較為重要的輕稀土礦成礦帶—攀西稀土成礦帶的重要組成部分，該成礦帶是我國(guó)單一氟碳鈰礦成礦區(qū)及內(nèi)生堿性巖熱液型稀土成礦帶[3]。德昌大陸槽稀土礦區(qū)處于南北向和北東向構(gòu)造的復(fù)合部位，多組斷裂匯聚于礦區(qū)。稀土礦呈灰白色，細(xì)—中粒結(jié)構(gòu)，似片麻狀、塊狀構(gòu)造，主要礦物為中長(zhǎng)石、普通角閃石、石英、少量黑云母，局部見(jiàn)纖閃石[4]。礦區(qū)內(nèi)與稀土礦化有關(guān)的圍巖類(lèi)型多、范圍廣，主要有螢石化、重晶石化、碳酸鹽化、綠泥石化、絹云母化、黃鐵礦化、褐鐵礦化等，在礦床氧化帶。氟碳鈰礦以物理風(fēng)化為主，呈碎粒、碎粉狀。該區(qū)稀土礦選礦工藝主要為粗磨—重選—重選精礦干式磁選，REO回收率僅30%～35%，大量有價(jià)組分進(jìn)入尾礦外排，造成資源浪費(fèi)。為考察德昌大陸槽稀土尾礦再利用的可能性，對(duì)其進(jìn)行工藝礦物學(xué)分析。

1 樣品制備

樣品取自德昌大陸槽某選礦廠輕稀土尾礦庫(kù)，粒度-2 mm。由于尾礦庫(kù)堆存和樣品運(yùn)輸過(guò)程中混入較多的塑料膜、煙頭、鐵絲和廢石等雜質(zhì)，因此將各采樣點(diǎn)樣品晾干、混合后用2 mm篩隔渣，丟棄篩上物，篩下混勻、縮分作為試驗(yàn)樣。

2 樣品組成

稀土尾礦樣品化學(xué)多元素分析結(jié)果見(jiàn)表1，各粒級(jí)礦物組成見(jiàn)表2。

表1 稀土尾礦樣品化學(xué)多元素分析結(jié)果 %

注：ThO2、U含量單位為g/t。

表2 各粒級(jí)礦物組成

由表1可知，稀土尾礦樣品REO含量2.42%，含量較高，具有再次回收價(jià)值；CaF2、BaSO4、SrSO4等含量相對(duì)較高，可以考慮綜合回收；Al2O3、Fe2O3、CaCO3、K2O等含量相對(duì)較高，說(shuō)明該鋁硅酸鹽、含鐵礦物含量偏高，泥和碳酸鹽含量較大，使得樣品中稀土、鍶、鋇及螢石的綜合回收難度較大。

由表2可知，樣品中脈石礦物以長(zhǎng)石(鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石)為主，且呈粒度越細(xì)、含量越低的態(tài)勢(shì)；石英和碳酸鹽礦物(方解石和白云石)次之，白云母、黑云母在粗粒級(jí)中較少，但在-0.15 mm粒級(jí)中含量較高；有用礦物為氟碳鈰礦、鍶鋇礦物(重晶石和天青石)及螢石，粒度越細(xì)，有用礦物含量越高。

人工重砂淘洗、萊卡實(shí)體顯微鏡鏡下觀察發(fā)現(xiàn)，脈石礦物中含有少量的褐鐵礦、角閃石、輝石、綠泥石，微量電氣石，偶見(jiàn)磷灰石和鋯石；重礦物主要為粒度相對(duì)較細(xì)的氟碳鈰礦、顆粒中等的重晶石及天青石、顆粒較為粗大的石英和碳酸鹽礦物，偶見(jiàn)氧化較不完全的黃鐵礦。

3 粒度分析

稀土尾礦樣品粒度分析結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 稀土尾礦樣品粒度分析結(jié)果

從表3可以看出，樣品粒度分布較為不均，+0.074 mm粒級(jí)占66.14%，-0.038 mm粒級(jí)占22.98%，細(xì)泥含量較多；REO、Fe2O3、BaSO4、CaF2、SrSO4在0.15～0.25 mm和-0.038 mm粒級(jí)中呈較為集中的分布現(xiàn)象。

4 主要礦物嵌布特征

(1)氟碳鈰礦。樣品中氟碳鈰礦粒度分布不均，呈單體存在或零星散布，在+0.15 mm各粒級(jí)中均見(jiàn)有較多的氟碳鈰礦與碳酸鹽礦物、長(zhǎng)石、石英、重晶石或天青石和螢石組成的連生體(圖1)；0.043～0.10 mm粒級(jí)中見(jiàn)有少量的氟碳鈰礦與碳酸鹽礦物組成的連生體，偶見(jiàn)與重晶石或天青石組成的連生體(圖2)；即使在0.038～0.043 mm粒級(jí)中仍見(jiàn)個(gè)別氟碳鈰礦顆粒與碳酸鹽礦物連生。

(2)鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石廣泛呈粒狀存在，鉀長(zhǎng)石相對(duì)較多，部分見(jiàn)格子狀雙晶，部分斜長(zhǎng)石可見(jiàn)聚片雙晶，可見(jiàn)黏土化、絹云母化蝕變，蝕變程度一般較弱，少量見(jiàn)強(qiáng)烈絹云母化蝕變，個(gè)別強(qiáng)烈黏土化蝕變，較粗粒級(jí)中見(jiàn)鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石與氟碳鈰礦連生體。

(3)石英廣泛呈粒狀存在，較粗粒級(jí)中有石英與氟碳鈰礦、重晶石和天青石連生現(xiàn)象。

(4)云母呈鱗片狀，零星可見(jiàn)，基本以單體形式存在。以黑云母為主，偶見(jiàn)白云母。黑云母見(jiàn)綠泥石化、水黑云母化蝕變。

(5)方解石、白云石廣泛呈粒狀存在，以方解石為主，偶見(jiàn)白云石，在較大粒級(jí)范圍內(nèi)碳酸鹽礦物與氟碳鈰礦、天青石、重晶石和螢石均有連生現(xiàn)象。

(6)重晶石、天青石單體廣泛可見(jiàn)，部分與碳酸鹽礦物或石英、螢石組成連生體。

(7)螢石廣泛存在，個(gè)別為紫色螢石。多以單體產(chǎn)出，并可見(jiàn)于碳酸鹽礦物組成的連生體(圖3)，或與石英、氟碳鈰礦、重晶石或天青石組成連生體。

圖1 長(zhǎng)石、石英集合體顆粒中存在細(xì)小柱狀氟碳鈰礦

圖2 氟碳鈰礦、螢石、重晶石或天青石、碳酸鹽礦物相互連生

5 再選工藝選擇

稀土尾礦主要有用礦物氟碳鈰礦、重晶石和天青石及螢石主要分布于細(xì)粒級(jí)中，但彼此相互連生，連生體多分布在+0.15 mm較粗粒級(jí)中。為防止過(guò)磨，可進(jìn)行預(yù)先篩分，篩上產(chǎn)品再磨后與篩下產(chǎn)品合并，然后采用強(qiáng)磁選預(yù)先富集稀土礦，強(qiáng)磁精礦浮選回收稀土礦(氟碳鈰)—浮選尾礦與強(qiáng)磁尾礦合并后重選、浮選聯(lián)合工藝回收重晶石、天青石—重選尾礦浮選回收螢石。

圖3 螢石與方解石或白云石組成的連生體

6 結(jié) 論

(1)德昌縣大陸槽輕稀土尾礦REO品位2.42%，主要有用礦物為氟碳鈰礦、鍶鋇礦物(重晶石和天青石)及螢石，在0.15～0.25 mm和-0.038 mm粒級(jí)中相對(duì)集中分布；脈石礦物以鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、石英、碳酸鹽礦物(方解石和白云石)，褐鐵礦、輝石及角閃石少量。

(2)有用礦物與主要脈石礦物長(zhǎng)石、石英、碳酸鹽礦物等嵌布關(guān)系復(fù)雜，氟碳鈰礦與碳酸鹽礦物、長(zhǎng)石、石英、重晶石或天青石和螢石組成的連生體多分布于+0.15 mm粒級(jí)中。為實(shí)現(xiàn)有用礦物的充分單體解離，需研究確定適宜的磨礦工藝，在有用礦物與脈石礦物充分解離的同時(shí)，又不致過(guò)磨。

(3)稀土尾礦粒度分布粗細(xì)不均，粗粒級(jí)、細(xì)粒級(jí)較多，中間粒級(jí)少。含鐵礦物及碳酸鹽礦物是影響氟碳鈰礦、重晶石和天青石和螢石綜合回收的主要因素，可采用強(qiáng)磁選—浮選聯(lián)合工藝回收利用該稀土尾礦中的稀土礦，回收稀土后的尾礦采用重選—浮選聯(lián)合工藝回收重晶石及天青石，重選尾礦浮選回收螢石礦物。