青海某石英巖型石墨工藝礦物學研究

陳攀 熊馨 劉玉川 應永朋

摘 要

通過對青海省某石英巖型石墨礦進行工藝礦物學研究，查明了礦石中石墨的賦存狀態(tài)，并就影響選礦指標的礦物學因素進行分析。工藝礦物學研究結果表明，該石墨礦屬于微細粒鱗片狀石墨，單體解離難度大，選別過程需要細磨和多次精選。

關鍵詞

鱗片石墨;工藝礦物學;石墨的賦存狀態(tài);石英

中圖分類號： TD97 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.16.113

0 前言

石墨作為重要的非金屬礦產(chǎn)資源，由于其特殊的碳原子sp2雜化方式與層狀結構，使其具有耐高溫性、抗熱震性、導電導熱性、潤滑性、化學穩(wěn)定性、密封性等眾多的優(yōu)異性能[1]，被廣泛應用于冶金、機械、化工、電子、輕工、航天和核工業(yè)等領域。中國石墨資源儲量位居世界第一，約為世界總量的77%，達到5500萬t。石墨是“十三五”規(guī)劃的戰(zhàn)略資源，也是我國的優(yōu)勢礦種。本文通過對青海省某石英巖型石墨礦進行工藝礦物學研究，全面了解了該礦石的化學組成、礦物組成及相對含量、礦石的結構構造、礦石類型以及目的礦物石墨的賦存狀態(tài)和嵌布粒度，為該地區(qū)石墨礦的可選性研究與綜合利用提供了必要的基礎[2]。

1 礦石工藝礦物學研究

1.1 礦石化學成分

原礦化學多項分析結果見表1。

1.2 礦石的礦物組成及相對含量

礦石中主要金屬礦物為磁鐵礦和黃鐵礦，其次含少量褐鐵礦。非金屬礦物為石墨。主要脈石礦物為石英、云母類、斜長石和方解石等。礦石中主要礦物相對含量見表2。

2 礦石礦物組成特征

2.1 礦石的結構構造

2.1.1 礦石的結構

他形粒狀結構：礦石中脈石礦物石英、方解石及少量金屬礦物磁鐵礦、黃鐵礦在巖石中呈他形粒狀結構，構成巖石的半自形-他形粒狀結構。自形粒狀結構：礦石中個別黃鐵礦呈自形的四邊形晶，構成巖石的自形粒狀結構。顯微細小鱗片狀、纖維狀結構：礦石中石墨呈顯微細小鱗片狀、鱗片狀、纖維狀，構成巖石的顯微細小鱗片狀、纖維狀結構。隱晶質(zhì)結構：礦石中部分石墨粒度極為細小，呈隱晶質(zhì)土狀石墨集合體，構成巖石的隱晶質(zhì)結構。揉皺結構：部分巖石中石墨鱗片受后期動力作用影響，發(fā)生塑性變形，彎曲成褶曲狀，構成巖石的揉皺結構。交代結構：部分礦石中黃鐵礦后期輕微被少量褐鐵礦交代，有些石英內(nèi)部被云母類交代穿插，構成巖石的交代結構。

2.1.2 礦石的構造

細脈狀構造：部分巖石中石墨沿巖石定向構造分布，構成巖石的細脈狀構造。稀疏浸染狀構造：部分礦石中石墨呈稀疏浸染狀分布，構成巖石的稀疏浸染狀構造。星點狀構造：巖石中磁鐵礦與黃鐵礦含量較少，在巖石中呈星點狀零星分布，構成巖石的星點狀構造[3]。

2.2 礦石中石墨的嵌布特征

礦石中石墨的平均含量在8%。呈彎曲的針片狀、顯微細小鱗片狀、纖維狀，或隱晶質(zhì)的土狀石墨集合體等，多以顯微細小鱗片狀集合體形式產(chǎn)出，沿巖石片理分布，具定向性，石墨與脈石礦物的接觸關系較為簡單，呈稀疏浸染狀、條帶狀分布于脈石礦物中或脈石礦物之間。受后期動力作用影響，部分石墨彎折比較明顯，與脈石礦物呈港灣狀接觸。顆粒內(nèi)夾雜其他礦物較少，基本未見[4]。根據(jù)線測法，在顯微鏡下統(tǒng)計石墨鱗片的片徑，得到石墨的嵌布粒度特征，統(tǒng)計結果見表3。

由表3可知，石墨鱗片主要分布在-0.013 mm粒級，分布率高達87.05%。表明該石墨礦中石墨鱗片粒徑整體非常細小，僅極少量細小鱗片狀石墨。若要提高固定碳含量的同時保證較高的回收率，必須增加磨礦細度使石墨鱗片充分解離。

2.3 鐵礦

礦石中鐵礦物主要為少量磁鐵礦和微量的黃鐵礦，其次含褐鐵礦。其中磁鐵礦在巖石中主要呈他形不規(guī)則粒狀，粒度大小一般在0.01mm-0.10mm之間，部分<0.01mm呈針點狀出現(xiàn)，零星分布于石墨間隙或脈石礦物中。黃鐵礦在巖石中多呈他形粒狀，個別呈較自形的四邊形切面，粒度極為細小，巖石中局部偶見。褐鐵礦主要交代黃鐵礦產(chǎn)出，局部偶見于黃鐵礦邊緣，含量極少。

2.4 石英

礦石中石英主要呈他形不規(guī)則粒狀產(chǎn)出，粒度大小在：0.03mm-1.00mm之間，內(nèi)部干凈無蝕變，部分內(nèi)部被纖維細小鱗片狀云母穿插交代，彼此之間緊密鑲嵌狀分布。

2.5 云母類

礦石中云母主要為細小鱗片狀絹云母及少量白云母，主要呈細小鱗片狀、鱗片狀集合體分布于石英、斜長石間隙，部分穿插進石英、斜長石中。

2.6 其他脈石礦物

礦石中還有一些斜長石、方解石，呈他形不規(guī)則粒狀或微粒集合體狀，零星散狀分布于石英間隙。

3 礦石中影響選礦指標的礦物學因素

1）礦石中石墨嵌布粒度極為細小，大部分石墨在-0.013 mm粒級，完全單體解離難度極大，需細磨和多次精選，極易損失在尾礦中，對石墨的回收產(chǎn)生很大影響。

2）礦石中礦物種類較少，但脈石礦物中含有較多的云母類礦物，其具有較好的浮游性能，在浮選過程中需加強抑制[5]。

4 結論

1）礦石中總碳含量為9.11%，固定碳含量為8.86%，其大部分以石墨的形式產(chǎn)出，礦石中金屬礦物主要有磁鐵礦和黃鐵礦，脈石礦物為石英、云母類、斜長石及方解石等。

2）礦石中石墨嵌布粒度較為細小，大部分石墨粒度在-0.013mm粒級，單體解離困難，回收難度較大。此外由于脈石礦物中含有部分云母類礦物，因此在浮選過程中需加強抑制。

本課題在研究過程中得到“青海學者”的專項資助，在此表示感謝！

參考文獻

[1]陳蔚然.石墨的晶體結構[J].炭素技術，1990（04）：39-40.

[2]張立，賀愛平，尤大海，張晉，李國棟.湖北隨縣微細粒石墨礦工藝礦物學研究[J].礦冶，2018，27（04）：114-119.

[3]應永朋，蘇世杰，熊馨，孫曉華，趙玉卿.青海某含黃鐵礦石墨礦床工藝礦物學研究[J].中國金屬通報，2019，（12）：122-124.

[4]張凌燕，王浩，管俊芳，李向益，邱楊率.四川南江石墨工藝礦物學研究[J].礦冶，2013，22（01）：95-110.

[5]王金玲，方明山，勞德平，劉海營.黑龍江某石墨礦工藝礦物學研究[J].中國礦業(yè)，2015，24（增刊2）：86-188.