海城菱鎂礦工藝礦物學(xué)研究

李曉安，郭小飛，代淑娟

（遼寧科技大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，遼寧 鞍山114051）

菱鎂礦由于具有較高的耐火性、粘結(jié)性及其他優(yōu)良的物化特性，而被廣泛用于冶金、建材、化工及金屬鎂提煉等領(lǐng)域。我國菱鎂礦資源豐富，已探明的菱鎂礦儲(chǔ)量31.18×108t，占世界探明儲(chǔ)量的31%左右，居世界之首。遼寧的菱鎂礦儲(chǔ)量、產(chǎn)量約占全國總儲(chǔ)量的90%以上，其中遼寧南部的大石橋至海城一帶，菱鎂礦儲(chǔ)量占全國的85%以上，且絕大多數(shù)為層控晶質(zhì)菱鎂礦，極少數(shù)為隱晶質(zhì)菱鎂礦[1]。

隨著開采深度的不斷增加，高品質(zhì)的菱鎂礦資源不斷減少。面對(duì)品位越來越低的菱鎂礦，只有深入研究菱鎂礦的工藝礦物學(xué)特性，進(jìn)一步優(yōu)化菱鎂礦的加工工藝和條件，才能保證菱鎂礦選礦過程能夠獲得高品位和高回收率的精礦，為開發(fā)利用低品位菱鎂礦資源提供技術(shù)支持和保障[2]。本文采用顯微鏡、X射線衍射等分析手段對(duì)遼寧海城地區(qū)的菱鎂礦礦石進(jìn)行了工藝礦物學(xué)研究。采用的樣品由海城鎂礦耐火材料總廠提供，具有較充分的代表性。

1 礦石的化學(xué)組成

對(duì)菱鎂礦原礦進(jìn)行了EDS能譜分析，結(jié)果見圖1，顯示主要雜質(zhì)為Ca、Si和Fe。據(jù)此對(duì)菱鎂礦原礦進(jìn)行了化學(xué)多元素分析，結(jié)果見表1。由結(jié)果可知，海城菱鎂礦礦石組成相對(duì)簡單。主要有價(jià)成分為 MgO，主要雜質(zhì)為CaO、Fe2O3、SiO2，并含量少量硫、磷等。

表1 菱鎂礦原礦主要元素分析結(jié)果

2 礦石的礦物組成

對(duì)菱鎂礦進(jìn)行了X射線衍射分析，結(jié)果如圖2所示。

圖1 菱鎂礦原礦EDS能譜分析

通過X’Pert High score Plus軟件分析，結(jié)合偏光顯微鏡的鑒定結(jié)果可知，菱鎂礦原礦中主要礦物為菱鎂礦，雜質(zhì)礦物主要為滑石、白云石和石英，另外還存在著鐵浸染菱鎂礦、鎂鐵礦、鐵白云石、方解石和橄欖石的晶形，以及極少量的含Al、P、Mn、Pb、Cu、Ti的多種礦物晶形。還可見不同比例的Fe－O 晶相體，如 Fe0.922O，F(xiàn)e0.914O，F(xiàn)e0.902O 等。

使用實(shí)驗(yàn)室型破碎機(jī)將原礦破碎至2mm以下，有代表性選取破碎后礦石進(jìn)行粒級(jí)篩析，并進(jìn)行成分化驗(yàn)，結(jié)果如表2所示。由表中結(jié)果可知，各粒級(jí)中MgO的含量均＞45%，隨著菱鎂礦粒度的變細(xì)，雜質(zhì)成分含量越高，其中－0.075mm粒級(jí)中MgO含量45.03%，CaO 含量1.65%，SiO2含量2.78%，Al2O3含量0.28%，F(xiàn)e2O3含量0.72%。

圖2 菱鎂礦原礦XRD圖譜

3 石中主要礦物的產(chǎn)出特征

菱鎂礦及其主要雜質(zhì)礦物的在偏光顯微鏡下的特征如圖3所示[3－5]。

1）菱鎂礦：MgCO3?；瘜W(xué)組成：MgO47.81%，CO252.19%。常含鈣、錳和鐵，有時(shí)含鎳和鈷。礦石中菱鎂礦的浸染粒度較粗，是以粗粒嵌布為主，不均勻分布，細(xì)粒很少。菱鎂礦的浸染粒度統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表3所式，累計(jì)＋0.074mm粒級(jí)分布率為96.82%，－0.074mm 粒級(jí)分布率為3.18%，其中－0.037mm粒級(jí)分布率僅為0.28%，所以該礦石菱鎂礦浸染粒度是很粗的，菱鎂礦易單體解離。

表2 菱鎂礦礦石的各粒級(jí)化學(xué)成分／%

表3 菱鎂礦浸染粒度統(tǒng)計(jì)結(jié)果

圖3 菱鎂礦礦石主要礦物的鑒定圖

菱鎂礦在礦石中以粒狀、不規(guī)則狀及其集合體產(chǎn)出，菱面體解理比較發(fā)育。在菱鎂礦的裂隙中有白云石脈充填穿插（圖3（a））；在菱鎂礦裂隙中常夾雜石英（蛋白石）（圖3（b））；同時(shí)在菱鎂礦的孔隙中有斜綠泥石分布（圖3（c））。因此可知菱鎂礦與其他礦物均有一定程度的接觸關(guān)系。

2）滑石：Mg3（Si4O10）（OH）2。化學(xué)組成：MgO 31.72%，SiO263.52%，H2O 4.76%。

滑石在礦石中多以葉片狀、放射狀和纖維狀及其集合體產(chǎn)生（圖3（d）），并在菱鎂礦的裂隙和顆粒間隙充填膠結(jié)，同時(shí)對(duì)菱鎂礦有交替作用，甚至包裹菱鎂礦和石英顆粒，滑石與菱鎂礦緊密共生，與其他礦物接觸較少。

3）白云石：CaMg（CO3）2。化學(xué)組成：CaO 30.41%，MgO 21.86%，CO247.73%。

白云石在礦石中多以粒狀、不規(guī)則狀以及集合體產(chǎn)出，并沿菱鎂礦裂隙以脈狀充填穿插，對(duì)菱鎂礦有交替作用，二者接觸邊緣不規(guī)則，呈彎曲狀，說明具有交替作用發(fā)生（圖3（a）），白云石在礦石中產(chǎn)出不多，分布不普遍。

4）石英（蛋白石）：SiO2。石英在礦石中多以他形粒狀、短脈狀產(chǎn)出，分布在菱鎂

礦的粒間或裂隙處，充填和膠結(jié)菱鎂礦（圖3（b））；石英在礦石中產(chǎn)出不多，分布不甚普遍。

5）斜綠泥石：（Mg，Al，F(xiàn)e）12[（Si，Al）8O20]（OH）16。斜綠泥石在礦石中以鱗片狀、纖維狀和蠕蟲狀及其集合體產(chǎn)出，主要分布在菱鎂礦的孔隙中，對(duì)菱鎂礦具有交代作用，二者邊緣接觸呈鋸齒狀，證明二者有交代作用發(fā)生（圖3（c））；斜綠泥石在礦石中局部較集中產(chǎn)出，分布不甚普遍。

6）獨(dú)立鐵礦物。由顯微鏡觀察可以看到，原生的金屬礦物主要有黃鐵礦、磁黃鐵礦、磁鐵礦及赤鐵礦，而經(jīng)過風(fēng)化作用，絕大部分黃鐵礦均轉(zhuǎn)變?yōu)楹骤F礦，硫化物只作為殘余物出現(xiàn)。

4 討論

根據(jù)檢測(cè)結(jié)果可知，礦石中主要回收的目標(biāo)礦物為菱鎂礦（MgCO3）。菱鎂礦呈較粗粒度分布，細(xì)粒較少，分布不均。粒度分析結(jié)果表明，粒度越細(xì)，雜質(zhì)礦物的含量越高。因此選礦過程中宜采用階段磨礦流程避免過磨，同時(shí)也能使雜質(zhì)礦物得到充分解離。雜質(zhì)礦物的脫除可以有針對(duì)性的進(jìn)行，通過浮選可以降低Ca、Si、Al等的含量，而含F(xiàn)e的雜質(zhì)礦物可以通過強(qiáng)磁設(shè)備加以脫除。

5 小結(jié)

1）海城菱鎂礦礦石的礦物組成除主要礦物菱鎂礦外，存在少量的雜質(zhì)礦物如滑石、白云石、石英、斜綠泥石等。另見很少量的黃鐵礦及其風(fēng)化產(chǎn)物褐鐵礦，還有極少量的磁黃鐵礦、磁鐵礦和赤鐵礦。

2）菱鎂礦礦石中的雜質(zhì)礦物按類型大致劃分如下：硅來自石英，另見很少量綠泥石；鈣來自白云石、磷灰石；鐵來自黃鐵礦及其風(fēng)化產(chǎn)物褐鐵礦，另見很少量的磁鐵礦等。

3）礦石中菱鎂礦的浸染粒度較粗，是以粗粒嵌布為主，不均勻分布，細(xì)粒很少。累計(jì)＋0.075mm粒級(jí)分布率達(dá)96.82%，菱鎂礦極易單體解離。在顯微鏡下觀察，菱鎂礦與其他礦物均有一定的接觸關(guān)系。

4）采用階段磨礦的方法有利于菱鎂礦選礦過程的進(jìn)行，礦石中的Ca、Si、Al等雜質(zhì)元素可以通過浮選降低，含F(xiàn)e雜質(zhì)則可以通過強(qiáng)磁設(shè)備脫除。

[1]成田亮.菱鎂礦工業(yè)[M].北京：地質(zhì)出版社，1959：47－48.

[2]李志鋒.遼寧低品位菱鎂礦的綜合開發(fā)利用研究[J].國土資源，2008（S1）：78－79.

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