湖北省興山縣白果園銀釩礦工藝礦物學(xué)研究

李方會，姚 燕，楊剛忠，廖宗明，何洪濤，余立新

(1.湖北省宜昌地質(zhì)勘探大隊，湖北宜昌 443100;2.湖北省地質(zhì)科學(xué)研究所，湖北武漢 430034;3.湖北省鄂西北地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查所，湖北襄陽 441002)

0 引言

湖北省興山縣白果園銀釩礦包括白果園、茅草坪、安家河三個礦段。面積9.82 km2，其中白果園礦段3.00 km2，茅草坪礦段 4.20 km2，安家河礦段 2.62 km2。三個礦段以白果園礦段成礦最佳，礦體規(guī)模和厚度較大，V2O5、Ag及Se品位較高。

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，礦石的提釩工藝和銀釩分離技術(shù)更加先進(jìn)，選冶工藝上對水、氣、渣的處理已能達(dá)到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求，《湖北省礦產(chǎn)資源規(guī)劃》將興山白果園銀釩礦列為優(yōu)先支持的勘查開發(fā)綜合利用的對象，通過近幾年對白果園銀釩礦地質(zhì)勘查和工藝礦物學(xué)研究，為反浮選脫鈣連續(xù)擴(kuò)大試驗選礦流程和選礦設(shè)計以及開發(fā)利用提供了科學(xué)的技術(shù)依據(jù)。

1 銀釩礦礦石學(xué)基本特征

湖北省興山縣白果園銀釩礦為產(chǎn)于震旦系下統(tǒng)陡山沱組頂部黑色頁巖中，賦存AV1、AV2二個銀釩礦層。AV1礦層中的AV21是主要工業(yè)銀釩礦層，礦體呈層狀，分布連續(xù)，厚度穩(wěn)定，有用組份含量均勻;礦體平均厚度 3.48 m，平均含 Ag100.77 × 10－6，V2O51.004%［1］。

1.1 礦石類型

礦石按有用組分銀、釩的含量劃分兩個工業(yè)類型;按含礦巖石的自然組構(gòu)特征劃分四個自然類型(表1)。

1.2 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

1.2.1 礦石結(jié)構(gòu)

礦石的結(jié)構(gòu)主要有泥質(zhì)結(jié)構(gòu)、鑲嵌結(jié)構(gòu)、半自形—自形粒狀結(jié)構(gòu)、它形粒狀結(jié)構(gòu)、草莓結(jié)構(gòu)、半自形變晶結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)等。以泥質(zhì)結(jié)構(gòu)、鑲嵌結(jié)構(gòu)為特點。銀釩礦石中的假像結(jié)構(gòu)、鑲邊結(jié)構(gòu)較之釩礦石中更加發(fā)育。

表1 礦石工業(yè)與自然類型分類表Table 1 Classification scheme of commercial type of ore and natural type of ore

1.2.2 礦石構(gòu)造

銀大多以微米級的銀礦物顯微包體存在于黃鐵礦中，故按含銀黃鐵礦在含礦巖石中的分布排列劃分為浸染狀構(gòu)造、紋層狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造、板片狀構(gòu)造。銀釩礦石中以浸染狀構(gòu)造為主，銀釩含量高;釩礦石中以紋層狀構(gòu)造為主，銀釩含量均較低。

1.3 礦石物質(zhì)組成與成分

礦石主要礦物是伊利石、白云石、火山凝灰(球);次要礦物有黃鐵礦、含釩伊利石、石英、輝銀礦—螺狀硫銀礦、輝硒銀礦、硒銀礦、硫銀鍺礦等。

礦石含有銀、釩、磷、金、硫、有機(jī)質(zhì)等成分(表2、表3)。礦石中CaO含量高達(dá)8.68% ～12.08%，MgO含量為7.12% ～8.15%，屬高鈣鎂型礦石。Al2O3+K2O+CaO+MgO+CO2+SiO2在礦石中的含量占84.69%，反映礦石的礦物成分主要是粘土礦物和鎂質(zhì)碳酸鹽礦物。Ag、V2O5含量與 Al2O3、K2O含量呈正相關(guān)，與CaO、MgO含量呈反相關(guān)。

2 銀釩礦賦存狀態(tài)

2.1 銀的賦存狀態(tài)及富集特征

經(jīng)過對主要載銀礦物(含銀黃鐵礦)電子探針分析、電子顯微鏡觀察及穆斯堡爾參數(shù)測定，表明銀不是呈類質(zhì)同像存在于礦物中，而是以獨立礦物的形式出現(xiàn)，主要以微米級銀礦物呈顯微包體存在于黃鐵礦中。含銀黃鐵礦按形態(tài)劃分為三種:矛狀黃鐵礦、立方體黃鐵礦、草莓狀黃鐵礦。

表2 銀元素在各礦物中的分配及集中量Table 2 Distribution and concentrated variable of silver elements in various mineral

2.2 釩的賦存狀態(tài)及富集特征

釩的地球化學(xué)行為中，高價釩(V5+)可構(gòu)成釩的獨立礦物，如礬石(V2O5)、綠硫釩礦(V2S5)、釩鉛礦〔Pb5Cl(VO4)2〕等，多以混入物的形式存在;而低價釩(V3+、V4+)多以類質(zhì)同象形式取代其他三價或四價元素進(jìn)入到其它礦物晶格中，甚少構(gòu)成釩的獨立礦物，而主要呈原子分散態(tài)。

本次白果園礦區(qū)銀釩礦石的選冶流程探索試驗中，湖南有色金屬研究院對釩的價態(tài)和物相進(jìn)行了分析［2］，結(jié)果見表3、表4。

表3 釩的價態(tài)分布Table 3 Valence distribution of vanadium 單位:%

表4 釩的化學(xué)物相分析結(jié)果Table 4 Analysis results of chemical phases of vanadium 單位:%

化驗結(jié)果表明:樣品中的釩主要以低價釩(V3+、V4+)的形式存在，約占總釩量的90.64%;V5+高價釩約占9.36%。礦石中的釩主要以類質(zhì)同象的形式存在。

炭質(zhì)頁巖中的釩一般賦存于三類礦物中。釩的物相分析，一般將釩分為三相:氧化鐵礦物和高嶺土等粘土礦物為一相;云母類礦物為一相;電氣石、石榴子石為一相。

化學(xué)物相分析表明，原礦中釩主要賦存于云母類礦物(伊利石)中，約占總釩量的73.83%，其次為褐鐵礦等氧化鐵礦物及高嶺石等粘土礦物中的釩，約占23.37%，電氣石、石榴子石等硅酸鹽礦物中的釩約占2.8%。有機(jī)質(zhì)中也含有少量釩。

3 結(jié)語

(1)白果園銀釩礦礦石中主要化學(xué)成分是SiO2、CaO、Al2O3、MgO、K2O、Fe、C、S 等，少量 Ba、Ti、P 等，有價組分釩(以 V2O5計)含量為 0.96%，Ag為113.73 g/t，Se34 g/t。

(2)釩主要賦存于云母類礦物中，約占總釩量的73.83%，其次為褐鐵礦等氧化鐵礦物及高嶺石等粘土礦物中的釩，約占23.37%，電氣石、石榴子石等硅酸鹽礦物中的釩約占2.8%。白云石、方解石等礦物中基本上不含釩，加上伊利石與微晶石英、蛋白石、高嶺石、炭質(zhì)物、褐鐵礦等結(jié)合緊密，呈顯微緊密互嵌結(jié)構(gòu)，并聚合呈微層狀與白云石、方解石等互層。這些對反浮選脫鈣時釩的回收有利，但隱晶質(zhì)蛋白石與云母類礦物、高嶺石等粘土礦物嵌生緊密，不易排除在選礦釩精礦之外，將是影響精礦釩品位的主要因素。

(3)銀的分布較分散，主要以硫化銀的形式存在，約占42.86%;其次賦存于石英、長石等硅酸鹽礦物中，約占25%;賦存于黃鐵礦等硫化物中的銀，約占18.75%;自然銀約占12.5%;碳酸銀及角銀礦等含量甚微。石英及硅酸鹽礦物中的銀約占25%，這部分銀難以隨著硫化物回收進(jìn)入到銀精礦中。礦石中主要的載銀、載硒礦物是黃鐵礦，其次是褐鐵礦，黃鐵礦和褐鐵礦嵌布粒度細(xì)小，粒度多在0.03mm以下，分布也不均勻，呈各種不同疏密程度的浸染狀分布，偶見呈脈狀、團(tuán)塊狀分布，這些因素將影響銀的回收(指選礦回收)。

(4)硒礦物在光學(xué)顯微鏡下未見。本次試驗研究中，僅在掃描電鏡下見到輝硒銀礦，嵌于黃鐵礦中，粒徑在1μm±或以下。從硒的分散率測定看，硒主要在黃鐵礦及褐鐵礦、赤鐵礦中，同銀類似，由于黃鐵礦、褐鐵礦嵌布粒度細(xì)小，硒的選礦回收率將會較低。

［1］ 李方會.湖北省興山縣白果園礦區(qū)銀釩礦勘探地質(zhì)報告(2008年3月—2012年5月)［R］.宜昌:湖北省宜昌地質(zhì)勘探大隊，2012.

［2］ 魏黨生，方金東.湖北興山縣白果園銀釩礦選冶聯(lián)合提取銀釩試驗研究報告［R］.武漢:湖北省地質(zhì)實驗研究所，2010.