蘭坪金頂白草坪礦區(qū)天青石工藝礦物學(xué)特征及可選性研究

張俊花，陳春燕，樂智廣，楊社平，王世濤

(國土資源部昆明礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測(cè)中心，昆明 650218)

天青石是制取各種鍶化合物的主要原料[1]，隨著電子和空間技術(shù)的發(fā)展，鍶的需求量將會(huì)越來越大，天青石資源開發(fā)具有廣闊前景。我國天青石礦主要分布于山東、重慶、江蘇、貴州、甘肅等省區(qū)，已發(fā)現(xiàn)的天青石礦床均產(chǎn)于穩(wěn)定陸塊或卷入造山帶中的微陸塊之內(nèi)，大部賦存于中、新生代蓋層之中[2]。天青石工業(yè)儲(chǔ)量所占比例相對(duì)較少，品位(以SrSO4計(jì))不高，以中低品位居多，含量一般低于60%，大都需要進(jìn)行選礦富集。因此，除加強(qiáng)探礦工作擴(kuò)大資源量外，還應(yīng)加強(qiáng)選礦加工技術(shù)研究，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本，使難選與低品位資源開發(fā)利用成為可能。

云南蘭坪縣金頂白草坪天青石礦位于滇西蘭坪金頂鉛鋅礦田南西部，是一個(gè)大型天青石礦床。處于較為特殊的推覆構(gòu)造中，上三疊統(tǒng)三合洞組灰?guī)r推覆體疊置于白堊系和古新統(tǒng)云龍組之上。單一鍶礦的礦石礦物以天青石為主，主要產(chǎn)于蒸發(fā)沉積礦床中。

天青石礦的可選性及選礦過程中的行為與其礦物學(xué)性質(zhì)緊密相關(guān)，本文主要針對(duì)云南蘭坪金頂天青石礦從工藝礦物學(xué)、可選性等進(jìn)行分析研究，查明礦物的賦存狀態(tài)，對(duì)選礦工藝流程設(shè)計(jì)研究提供依據(jù)。

1 礦石的化學(xué)成分

據(jù)云南蘭坪縣金頂白草坪礦區(qū)天青石原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果表明(表1)，原礦SrSO4含量為43.29%，換算為Sr含量為 20.65%，達(dá)到礦產(chǎn)資源工業(yè)利用邊界品位，具有工業(yè)利用價(jià)值，是選礦回收的目的元素；需要選礦排除、降低的組分主要為CaO、SiO2、CO2，含量分別為16.91%、14.76%、CO212.64%；有害元素鋇品位為700×10-6、含量較低，有利于提高鍶精礦產(chǎn)品的質(zhì)量。

表1 原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果表

2 礦物組成及相對(duì)含量

經(jīng)偏光顯微鏡觀察，礦石結(jié)構(gòu)有柱粒狀結(jié)構(gòu)、泥微晶結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)等。經(jīng)X射線衍射分析、掃描電鏡能譜分析、光薄片鏡下鑒定確定、結(jié)合礦物中特征元素(組分)含量、化學(xué)多元素分析結(jié)果等，礦石中礦物種類和含量見表2。

表2 礦石礦物組成及其相對(duì)含量分析結(jié)果表

3 礦石中主要礦物特征

礦石主要由天青石、方解石、硬石膏及石膏、石英等組成。對(duì)鍶元素精礦指標(biāo)影響較大的礦物為天青石、方解石、石英。

天青石：主要礦石礦物，選礦回收的目的礦物。天青石常沿(001)發(fā)育成板狀、柱狀，通常為粒狀、它形粒狀，其化學(xué)成分為SrSO4，Sr常被少量Ba2+和Ca2+替代，可與重晶石構(gòu)成類質(zhì)同象系列。嵌布粒度主要在0.2～1.0mm之間，屬于中-粗粒級(jí)，嵌布粒度分布圖見圖1。

圖1 天青石的嵌布粒度分布圖

礦石中天青石或相互聚集分布或與方解石、石英、硬石膏等連生，見圖2a和圖2b，可見部分天青石顆粒內(nèi)包裹有方解石、硬石膏和少量水云母，嵌布關(guān)系復(fù)雜，對(duì)天青石品位提高影響較大，且方解石和石英等脈石礦物的嵌布粒度多<0.2mm，嵌布粒度較細(xì)，在磨礦過程中天青石與脈石礦物難以充分解離，會(huì)影響最終鍶精礦品位和回收率提高。

圖2 天青石顯微照片(透射正交偏光)

鍶元素主要賦存在天青石中，未見含鍶元素較高的其它礦物。礦石中天青石無序分布，電鏡下呈雜亂分布，其中鍶元素平均含量為50.24%，少部分成分中Sr被Ba2+、Ca2+替代，見表3，圖3、4。

圖3 天青石背散射電子圖和能譜圖

表3 天青石能譜分析結(jié)果表

方解石：主要脈石礦物之一，多呈它形粒狀、其余呈泥微晶狀，少數(shù)以粒屑(砂屑)形式產(chǎn)出，與天青石、硬石膏等混雜分布。方解石主要粒度<0.2mm，少數(shù)粒度在0.2mm～0.4mm之間。在磨礦過程中，與天青石連生或顆粒細(xì)小者難以充分解離，影響最終鍶精礦品位提高。

石英：主要脈石礦物之一，呈它形粒狀，主要以砂狀碎屑形式產(chǎn)出，砂狀碎屑粒度大小相對(duì)均勻，粒間由天青石、方解石等填隙；少數(shù)呈隱晶質(zhì)狀，相對(duì)聚集產(chǎn)出、局部交代方解石呈殘余狀；與天青石、方解石等混雜分布。石英粒度多數(shù)<0.15mm，少數(shù)粒度小于0.02mm，含量較少，對(duì)于選礦影響小。

圖4 天青石中含Ba2、Ca2+的背散射電子圖和能譜圖

4 礦石入選細(xì)度對(duì)鍶回收率的影響

根據(jù)礦物種類和嵌布特征、粒度等工藝特性，對(duì)礦石進(jìn)行重選條件實(shí)驗(yàn)，適宜的入選細(xì)度可使天青石與方解石、石英等礦物相互分離，有利于天青石中鍶元素的回收與富集；為了確定礦石適宜的入選細(xì)度，分別入選細(xì)度為-0.30mm、-0.20mm和-0.10mm對(duì)天青石分選效果的影響。結(jié)果顯示，入選細(xì)度的變化對(duì)天青石礦選別指標(biāo)影響較大，當(dāng)入選細(xì)度從-0.30mm提高至-0.2mm時(shí)，總鍶精礦SrSO4品位從83.98%提高至89.76%，回收率從48.65%提高至52.09%；提高入選細(xì)度至-0.10mm時(shí)，總鍶精礦SrSO4品位提高至90.73%，回收率則大幅下降，說明已經(jīng)“過磨”。綜合考慮鍶精礦品位、回收率及磨礦成本等因素，較佳的入選細(xì)度為-0.2mm。

5 天青石精礦鍶品位及解離特征

在-0.2mm的入選細(xì)度下，獲得天青石精礦主要化學(xué)分析結(jié)果見表4。精礦中SrSO4含量 88.85%，CaO 1.14%、BaO 0.38%、SiO20.96%，據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(HG/T2251-1991)，SrSO4含量≥65%達(dá)到商品鍶精礦，該精礦產(chǎn)品達(dá)到了商品鍶精礦質(zhì)量要求。

表4 精礦主要化學(xué)成份分析結(jié)果表

天青石精礦產(chǎn)品中礦物成分主要由天青石組成，含量占85%～90%，次為方解石，含量占3%～5%，少數(shù)為硬石膏、水云母、褐鐵礦等組成；主要粒度在0.05mm～0.15mm之間，少數(shù)粒度在0.01mm～0.05mm。天青石解離度約90%，未解離者粒度在0.01mm～0.1mm之間不等，與微細(xì)粒方解石、硬石膏和少量水云母緊密連生及包裹連生，這是制約天青石精礦品位和回收率進(jìn)一步提高的主要因素。

6 結(jié)論

(1)蘭坪金頂天青石礦SrSO4品位為43.29%，含Sr 20.65%，鍶元素含量達(dá)到礦產(chǎn)資源工業(yè)利用邊界品位，具有工業(yè)利用價(jià)值，是選礦回收的目的元素；鍶元素主要賦存在天青石中，礦石中通過回收天青石即可有效富集礦石中的鍶；需要選礦排除、降低的組分主要為CaO、SiO2，原礦中含量分別為16.91%、14.76%，鍶精礦中含量分別為1.14%、0.96%，含量降低明顯；原礦中有害元素鋇含量較低，有利于提高鍶精礦產(chǎn)品的質(zhì)量。

(2)礦石中天青石大多為柱狀、它形粒狀，嵌布粒度主要在0.2mm～1.0mm之間，屬于中-粗粒級(jí)，適合重選富集，但有部分天青石顆粒內(nèi)包裹有方解石、硬石膏和少量水云母，對(duì)精礦品位提高影響較大。方解石、石英等主要脈石礦物嵌布粒度粗細(xì)不均勻，多數(shù)嵌布粒度較細(xì)，與天青石相互連生或包裹，對(duì)于天青石選礦的影響較大，主要影響精礦品位的提高。

(3)通過分級(jí)搖床重選流程選別后發(fā)現(xiàn)，適宜的入選細(xì)度-0.2mm可使天青石與方解石、石英等礦物相互分離。而與方解石、石英等緊密連生及包裹連生的天青石不可選，這是制約天青石精礦品位和回收率進(jìn)一步提高的主要因素。

(4)在詳細(xì)的工藝礦物學(xué)研究基礎(chǔ)上，采用搖床重選工藝，在最佳分選磨礦細(xì)度-0.2mm下，原礦經(jīng)分級(jí)搖床重選流程選別后，可獲得SrSO4品位88.85%的指標(biāo)，目的元素鍶得到了較好的回收。

(5)蘭坪金頂白草坪礦區(qū)天青石礦可用重選法回收。