江西某含鋰瓷石礦的工藝礦物學(xué)特征

劉建偉 曾曉建 黃 磊 魯詩陽 彭蜀濤

（1.宜春市礦業(yè)有限責(zé)任公司；2.江西有色地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)院）

鋰（Li）作為自然界中最輕的金屬，亦是金屬活潑性最強的金屬，是21世紀(jì)的新興戰(zhàn)略金屬，在高能鋰電池、受控?zé)岷朔磻?yīng)等方面得到了廣泛的應(yīng)用?？v觀我國鋰礦資源，以硬巖型和鹵水型為主，其中硬巖型鋰礦的主要含鋰礦物鋰輝石常被認(rèn)為是鋰的主要礦物來源。近年來，隨著瓷石礦（含鋰）地質(zhì)勘查工作的不斷突破，發(fā)現(xiàn)瓷石與鋰云母亦是重要的提鋰硬巖型礦物。

本文將介紹對江西某含鋰瓷石礦石開展工藝礦物學(xué)研究的情況，主要內(nèi)容包括礦物的物質(zhì)組成、嵌布特征、嵌布粒度及賦存狀態(tài)等信息，以便為該礦石的選礦工藝研究提供基礎(chǔ)依據(jù)［1-4］。

1 礦石的巖石學(xué)特征

礦石的主要巖性為細(xì)中粒白云母花崗巖（圖1）、中粒二云二長花崗巖（圖2）、中粗粒似斑狀白云母二長花崗巖等，受后期氣液變質(zhì)交代作用，巖石具不同程度的淺色云母化、鈉長石化，少量云英巖化。

2 礦石的組成分析

2.1 礦石的化學(xué)成分分析

礦石的主要化學(xué)成分見表1。

由表1可知，礦石的化學(xué)成分滿足江西省地方標(biāo)準(zhǔn)《瓷土、瓷石礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范》（DB 36/T1157—2019）中日用及建筑陶瓷用瓷石的化學(xué)成分要求，對照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范稀有金屬類》（DZ/T 0203—2020），礦石中的Li2O、Rb2O含量達到堿性長石花崗巖類礦床伴生綜合回收工業(yè)指標(biāo)要求。

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2.2 礦石的礦物成分

由于礦石中的鋰云母和鋰白云母鏡下十分相似，難以區(qū)分，且物理化學(xué)性質(zhì)也基本相同，故在進行主要礦物組成統(tǒng)計時將鋰云母和鋰白云母合稱為淺色云母。礦石的主要礦物組成見表2。

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由表2 可知，礦石的主要組成礦物為斜長石、石英、淺色云母、鉀長石，綠泥石、黑云母、螢石和高嶺土等少量。

3 主要礦物的嵌布特征

（1）云母類。鋰以類質(zhì)同象的形式與Al互換，鋰云母的Li2O 含量為3.3%～7.0%，當(dāng)Li2O 含量小于3.3%時，屬于鋰白云母，故把鋰云母、白云母統(tǒng)稱為淺色云母。淺色云母常以片狀或鱗片集合體形狀出現(xiàn)，片徑一般0.04～1 mm；少部分為細(xì)小鱗片狀，以集合體的形式產(chǎn)出，片徑一般0.01～0.02 mm。云母和長石、石英等礦物嵌布緊密，細(xì)小鱗片狀云母包含于長石或石英晶體中。礦石中淺色云母分2種，一種是花崗巖中的原生云母，包括原生淺色云母（主要為白云母）和原生黑云母蝕變白云母化的產(chǎn)物；另一種為后期氣液變質(zhì)作用，淺色云母化或云英巖化新生的淺色云母。2 種云母嵌布特征的區(qū)別：①原生云母主要呈半自形片狀，晶形較好，兩端面規(guī)則，結(jié)晶片徑相對更大，主要片徑為0.5～1 mm，多分布于石英、長石的粒間或與這些礦物嵌連（圖3）。②新生淺色云母多呈細(xì)小片狀、鱗片狀、放射狀或束狀集合體等，結(jié)晶多不規(guī)則，片徑相對較小，主要在0.04～0.2 mm，多交代長石、石英，部分包裹于長石、石英晶粒中（圖4、圖5），少部分沿長石、石英裂隙或解理縫充填嵌布；另見新生云母沿原生云母邊緣生長（圖6）。

（2）鉀長石。鉀長石主要為正長石，次為條紋長石，少量微斜長石，呈半自形—他形板狀［5］，粒徑一般為0.5～20 mm，主要為1～3 mm；少數(shù)礦石中粒徑較粗大（＞10 mm）的鉀長石為斑晶；礦石中鉀長石普遍具弱高嶺石化，由于氣液變質(zhì)作用（淺色云母化、鈉長石化和云英巖化），在鉀長石中常見鈉長石、淺色云母和少量石英交代嵌布，其中鈉長石呈細(xì)小板狀或板條狀，粒徑一般為0.05～0.5 mm；淺色云母呈微細(xì)片狀或鱗片狀，片徑多在0.02～0.2 mm，交代嵌布于鉀長石中（圖7、圖8）。由此可見，長石中含少量鋰可能和其中難以分離的淺色云母有關(guān)。

（3）斜長石。斜長石主要為鈉長石和更長石，主要呈自形—半自形板狀、板條狀，少量為他形粒狀或糖粒狀，粒徑一般為0.02～15 mm，主要粒徑為1～3 mm，少數(shù)礦石中粒徑較粗大（＞10 mm）的斜長石為斑晶。

（4）鈉長石。鈉長石分為2種：其一，原巖斜長石經(jīng)鈉長石化作用形成（圖9），鈉長石多為板狀、寬板狀，粒徑較粗大，主要在1～3 mm；其二，新生鈉長石，鈉長石主要呈板條狀或糖粒狀，粒徑相對細(xì)小，一般為0.02～1 mm，主要交代嵌布于鉀長石中，部分與淺色云母共生產(chǎn)出（圖10）。

（5）石英。石英主要呈他形粒狀，粒徑一般為0.05～20 mm，主要為1～3 mm，少數(shù)粒徑較粗大（＞10 mm）的石英為斑晶。礦石中的石英主要有原生石英和熱液蝕變石英2 種，原生石英主要呈他形晶粒，以填隙狀分布于長石、云母晶粒間，普遍具波狀消光，少數(shù)裂隙發(fā)育，常見鈉長石、淺色云母交代嵌布其中（圖11）；熱液蝕變石英主要呈鑲嵌粒狀，多與淺色云母一起交代原巖中的鉀長石、斜長石等，部分與淺色云母互相交代（圖12）。

（6）黑云母。黑云母呈褐色—淺黃褐色，多色性明顯，片狀，片徑長一般在0.1～1.5 mm，大部分黑云母已水化褪色，少量已分解為高嶺石，析出鐵質(zhì)和少量金紅石，部分黑云母已白云母化（色調(diào)變淡）或弱綠泥石化，殘余的黑云母已較少。

（7）其他礦物。其他礦物還有螢石、高嶺石、綠泥石等。高嶺石主要來自鉀長石次生蝕變，少量熱液充填；綠泥石呈鱗片狀，片徑一般為0.02～0.05 mm，局部充填分布（圖13）；螢石呈不規(guī)則形，粒徑一般為0.01～0.2 mm，主要嵌布于斜長石中，少量微脈狀充填裂隙。

4 淺色云母的嵌布粒度

在顯微鏡下采用測網(wǎng)法測定淺色云母的嵌布粒度，結(jié)果見表3。由表3 可知，淺色云母嵌布粒度主要在0.045～1 mm。

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5 礦石中鋰、銣的賦存狀態(tài)

礦石中的含鋰礦物除了淺色云母，還有微量礦物磷鋰鋁石，較之淺色云母中所含鋰可以忽略不計；銣作為稀散金屬，目前自然界尚未發(fā)現(xiàn)銣礦物。

礦石中淺色云母為鋰、銣的主要載體礦物，長石也是銣的載體礦物，考慮淺色云母在礦石中的賦存狀態(tài)，常見淺色云母呈細(xì)小鱗片狀被包含于長石或石英晶體中，故考慮各礦物的物理化學(xué)性質(zhì)和可分離性，將鋰、銣的礦石礦物成分分為淺色云母類、長石類、石英及其他類。通過顯微鏡下統(tǒng)計，3 類礦物含量見表4，各類礦物鋰銣含量見表5。

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由表4、表5可知，絕大多數(shù)的鋰和大多數(shù)的銣分布于淺色云母中，長石和石英中含有少量，但并不能說明這部分鋰、銣完全賦存于長石和石英的晶格中，還需要考慮到，有部分微細(xì)云母包含在長石及石英晶體中，沒有完全解離。

根據(jù)礦石中各礦物含量及含益組分鋰和銣的含量，金屬量平衡計算結(jié)果見表6。

注：Li2O 和Rb2O 的品位平衡系數(shù)為0.350%和0.170%，分布率的平衡系數(shù)分別為1.02%和1.20%。

由表6 可知，鋰銣的平衡系數(shù)分別為1.02 和1.20，說明礦物量統(tǒng)計和單礦物含量分析基本可靠，計算的分布率基本反映了礦石的實際情況，鋰主要存在于云母中，銣主要存在于云母和長石中。

6 結(jié) 論

（1）江西某含鋰瓷石礦石化學(xué)成分滿足《瓷土、瓷石礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范》（DB 36/T1157—2019）中日用及建筑陶瓷用瓷石的化學(xué)成分要求；同時原礦Li2O、Rb2O 含量達到堿性長石花崗巖類礦床伴生綜合回收工業(yè)指標(biāo)要求。

（2）礦石中的礦物成分主要為斜長石、鉀長石、石英及淺色云母等，次要礦物為黑云母、綠泥石等，局部可見少量或微量的螢石、高嶺土等。

（3）淺色云母含量為16%，嵌布粒度主要在0.045～1 mm。

（4）礦石中淺色云母分2 種，一種是花崗巖中的原生云母，包括原生淺色云母（主要為白云母）和原生黑云母蝕變白云母化的產(chǎn)物；另一種為后期氣液變質(zhì)作用，淺色云母化或云英巖化新生的淺色云母；淺色云母常以片狀或鱗片集合體形狀出現(xiàn)。