豫西南某微細(xì)鱗片石墨礦石工藝礦物學(xué)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(shù)有限公司）

石墨是一種重要的非金屬礦產(chǎn)資源，具有耐高溫、耐腐蝕、耐酸堿、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、化學(xué)穩(wěn)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(qū)［5-6］。該地區(qū)石墨多為細(xì)鱗片石墨，嵌布粒度細(xì)，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(fā)利用該地區(qū)的石墨礦，對該地區(qū)典型石墨礦進(jìn)行了詳細(xì)的工藝礦物學(xué)研究，查明了礦物的賦存狀態(tài)，各主要礦物之間的共生關(guān)系，礦石化學(xué)組成和有益、有害元素的賦存狀態(tài)，有用礦物和雜質(zhì)礦物的嵌布狀態(tài)，為下一步選礦試驗(yàn)提供了指導(dǎo)意義。

1 礦石物質(zhì)組成

1.1 礦石化學(xué)成分分析

礦石化學(xué)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(dá)不到綜合回收標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 礦石礦物組成

根據(jù)XRD 物相分析（圖1）、EDS、結(jié)合鏡下的系統(tǒng)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(jié)構(gòu)構(gòu)造

根據(jù)巖石組構(gòu)定名為含石墨云母石英片巖，變晶結(jié)構(gòu)，鱗片狀構(gòu)造。

2.1 礦石的結(jié)構(gòu)

礦石的結(jié)構(gòu)有以下幾種：①鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)，石墨呈鱗片狀分布在脈石礦物粒間呈定向分布；②碎裂結(jié)構(gòu)，石墨受后期構(gòu)造作用發(fā)生碎裂，脈石礦物充填在裂隙中；③條帶狀結(jié)構(gòu)，石墨與脈石礦物互層成條帶狀產(chǎn)出；④包含結(jié)構(gòu)，細(xì)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(guī)律，或者石墨中包含細(xì)小的脈石礦物；⑤揉皺狀結(jié)構(gòu)，石墨、脈石礦物受后期構(gòu)造變形作用發(fā)生揉皺；⑥半自形—他形晶粒狀結(jié)構(gòu),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(gòu)造

礦石的構(gòu)造有以下幾種：①片狀構(gòu)造，石墨、云母等片狀礦物連續(xù)而平行排列，形成平行、密集紋理；②條帶狀構(gòu)造，石墨與脈石礦物呈條帶狀產(chǎn)出；③脈狀構(gòu)造，碎裂的石墨呈脈狀產(chǎn)出于脈石礦物中；④浸染狀構(gòu)造，石墨、黃鐵礦呈星散狀分布在脈石礦物中。礦石以片狀構(gòu)造為主，個別見條帶狀構(gòu)造，金屬礦物具稀疏浸染狀構(gòu)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(guī)則狀、鱗片狀，黑色不透明。由于受后期構(gòu)造作用，鱗片狀石墨多發(fā)生揉皺，石墨賦存狀態(tài)分為2 類：①石墨鱗片及石墨集合體主要呈條帶狀或細(xì)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(guān)系極為復(fù)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(xì)小的不規(guī)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(jìn)行了粒度測量，結(jié)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(dá)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(xì)粒為主。由此可見，該礦中石墨為微細(xì)粒的晶質(zhì)石墨，但是結(jié)晶程度較低，片狀結(jié)構(gòu)發(fā)育不好，嵌布關(guān)系多樣，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，這種結(jié)構(gòu)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(tài)：①石英呈他形粒狀聚集分布，定向拉長，強(qiáng)烈波狀消光（圖4）；②石英呈不規(guī)則粒狀，小顆粒集合體狀分布，具粒化重結(jié)晶現(xiàn)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(qiáng)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(gòu)造，解離縫分布有片狀的石墨，與石墨共生關(guān)系最為密切（圖7）。黑云母呈褐色細(xì)小鱗片狀，具氧化現(xiàn)象。絹云母呈無色微細(xì)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(tài)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(zhì)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(zhì)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(fā)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(jié) 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(xì)粒晶質(zhì)石墨，粒徑主要集中在0.025～0.150 mm，但是結(jié)晶程度較低，片狀結(jié)構(gòu)發(fā)育不好，與脈石礦物嵌布關(guān)系多樣，結(jié)構(gòu)復(fù)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(xì)，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(gòu)造，解離縫分布有片狀石墨，與石墨共生關(guān)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(xì)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(shè)備和磨礦時間非常重要。