《武汉工程大学学报》 2013年05期
32-37
出版日期：2013-05-31
ISSN:1674-2869
CN:42-1779/TQ
栗木钽铌钨锡矿石工艺矿物学研究
0引言原栗木锡矿在2002年被上级主管部门列为政策性关闭破产企业，之前是国有大型二类企业，是一个有近70年开采历史的老矿山企业\[1\]，也是我国三大钽铌矿原料基地之一.自矿山转为地下开采以来，企业一直处于亏损状态.亏损主要原因是产品单一，只回收钽、铌、锡、钨资源，且选矿回收率低.随着近年来矿产资源市场的向好，广西有色金属集团规划栗木锡矿2013年复产.为提高栗木锡矿复产后抵御市场风险的能力，笔者对栗木锡矿复产矿山矿石进行工艺矿物学研究，为矿山资源综合利用方案的制定提供依据.1试验方法本研究所用样品由栗木锡矿提供，样品加工由中国有色桂林矿产地质研究院矿物加工组负责，光谱分析、化学测试及能谱测试委托有色金属桂林矿产地质测试中心进行.岩矿鉴定所用的显微镜为德国莱兹，型号为Leitz ORTHOLUXⅡ POL BK，图像分析软件由上海米厘特精密仪器有限公司特供.2矿石的工艺矿物学特征2.1矿石的化学成分矿石的半定量光谱分析结果见表1，矿石的多元素化学分析结果见表2.表1矿石的半定量光谱分析结果Table 1The semiquantitative spectral analysis result of the ore元素FeAlSnCaGaCuMnMgTiBiZnWw/%0.397.100.390.230.010.080.200.050.010.010.050.05元素AsPbBaNiCrSbCoLiSrBeCdVw/%0.030.01<0.05<0.05<0.05<0.05<0.05<0.05<0.01<0.05<0.05<0.05表2矿石的多元素化学分析结果 Table 2The chemical analysis results of the ore成分SiO2Al2O3K2ONa2OWO3SnCaO FeMnSPAsw/%70.0712.683.772.960.0580.370.300.380.180.110.0760.024成分Li2OCuZnZrPbRb2OTa2O5Nb2O5Cs2OBeOTiFw/%0.0090.0850.076<0.0050.0180.330.005 70.004 90.0030.0010.070<0.005以上分析表明，矿石中含量达到综合利用工业指标（DZ/T0201\|2002、DZ/T0203\|2002）要求\[2\]的元素有钽、铌、钨、锡、铷.2.2矿石的结构构造矿石的结构以自形-他形中～细粒致密镶嵌的花岗结构为主：钠长石、云母等多呈自形粒状、片状产出，钾长石、石英、黄玉、氟磷锰矿等呈他形与钠长石、云母紧密镶嵌产出；其次是交代及交代残余结构，主要表现为小板条钠长石以及鳞片状绢云母交代早期更钠长石、钾长石、云母成交代穿插、港湾、孤岛状结构（见图1、图2）；条纹结构是条纹长石中钠长石嵌晶与钾长石主晶形成的特有结构.图1细粒花岗结构 钠长石化花岗岩J150-2 1×10(+)Fig.1Fine\|grained granite structure,albitization granite图2云母交代长石 白(绢)云母化花岗岩J190-3-2 4×10(+)Fig.2Mica metasomatism feldspar（sericite）White mica granite第5期彭光菊，等：栗木钽铌钨锡矿石工艺矿物学研究武汉工程大学学报第35卷矿石的构造以致密块状、浸染状构造为主，局部见斑杂状构造、细脉状构造.主要矿物长石、石英、云母紧密镶嵌成致密块状；少量的锡石等金属矿物主要呈浸染状，偶尔聚集成颜色深的星点状、团斑状不规律地分布于浅色的致密花岗岩中；偶尔有云英岩细脉、绢（白）云母集合体细脉穿插于岩石中（见图3、图4）.图3网脉状锡石充填于钾长石、石英粒间或裂纹中J190-3-2 4×10(不完全正交光下)Fig.3Mesh\|vein cassiterite filled in intergranular or fissure between potash feldspar and quartz图4绢云母集合体成网脉状穿插交代钠长石化花岗岩ZK4001-6 4×10(+)Fig.4Albite\|granite penetrated and alternated by sericite aggregation in mesh\|vein2.3矿石的矿物组成及其含量矿石的主要矿物为钠长石、石英、钾长石，其次是云母、黄玉、氟磷锰矿、绢云母，少量的高岭石、锡石、黑钨矿、黄铁矿、闪锌矿等.矿石的矿物组成、粒度、含量见表3.2.4矿石的后期蚀变矿石的蚀变类型主要有：钠长石化、绢云母化、白云母化、云英岩化（图1～图4 ）.另外，钾长石普遍有较重的泥化（如图2）.表3栗木锡矿花岗岩锡（钨）钽铌矿石矿物组成、粒度Table 3Mineral composition and granularity of granite\|hosted Sn\|W TaNb ore from Limu tin mine矿物名称w/%粒度/mm最大最小一般形状钠长石351.60.060.1～0.8半自形-自形晶粒石英3850.080.5～2.5它形钾长石153.50.050.15～0.5它形黄玉32.50.030.1～0.5不规则粒状白云母440.010.1～1半自形绢云母2〖5〗<0.04它形氟磷锰矿22.50.020.04～0.5它形铁锂云母120.010.1～0.8半自形泥质1〖5〗0.003±毒砂<11.70.0050.03～0.5半自形绿泥石＜1〖5〗<0.04黝锡矿＜1〖5〗0.05～0.5±不规则粒状锡石＜1〖5〗0.03～0.09半自形黑钨矿＜1〖5〗0.03～0.1半自形白钨矿＜1〖5〗0.01～0.05细粒状钽铌矿系列＜10.080.010.03～0.08半自形锆石＜1〖5〗0.01±不规则粒状黄铜矿＜1〖5〗0.03±不规则粒状黄铁矿＜1〖5〗0.05±赤铁矿＜10.010.27～3.35褐铁矿＜10.17金红石＜1〖5〗0.003±闪锌矿＜1〖5〗0.16～0.5不规则粒状高岭石＜1〖5〗0.01±铁质＜1〖5〗0.003±氧化锰＜12.5有价金属元素的赋存状态2.5.1锡的赋存状态原矿中锡物相化学分析结果见表4.锡石、黝锡矿的X射线能谱成分见表5.表4矿石中锡物相化学分析结果Table 4Chemical phase analysis results of tin in the ore含锡矿物锡石中的锡黝锡矿中的锡合计锡含量w/%0.350.040.39占有率/%89.7410.26100.00表5矿石中锡石、黝锡矿X射线能谱成分Table 5The percentage of elements in cassiterite and stannite analyzed by X\|ray energy spectrum矿物及编号成分w/%SnNbTaAlSiFeCuZnSO锡石180.291.490.540.64〖11〗17.05锡石284.194.001.01〖6〗0.610.92〖11〗9.28锡石384.550.98〖5〗0.430.840.73〖11〗12.47黝锡矿23.37〖6〗0.845.7929.697.7827.694.84以上分析表明，矿石中锡主要以锡石形式存在（约占89.74%），另有10.26%存在于黝锡矿中.另外，锡石成分中一般都含有少量的铌、钽，黝锡矿中具有较高含量的铜.2.5.2钨及钽、铌的赋存状态表6是矿石的钨物相化学分析结果.表7为黑钨矿、铌钽矿物的X射线能谱成分.从表6表7分析可知，矿石中钨主要以黑钨矿的形式存在（约占63.75%），其次在白钨矿中（约占30.97%）、少量以钨华（约占5.28%）存在.黑钨矿中含少量的铌.表6矿石中钨的物相化学分析结果Table 6Chemical phase analysis results of tungstenin the ore含钨矿物黑钨矿中的钨白钨矿中的钨钨华中的钨合计钨含量w/%0.0350.0170.002 90.054 9占有率/%63.7530.975.28100.00表7黑钨矿、铌钽矿物的X射线能谱成分Table 7Wolframite, niobium tantalum minerals composition analyzed by X\|ray energy spectrum矿物测点数平均化学组成w/%Ta2O5Nb2O5MnOFeOTiO2SnO2WO3Al2O3黑钨矿3〖4〗1.4115.163.46〖9〗79.94钽铌铁矿\[3\]123.7436.81〖6〗11.40〖9〗18.669.38钽铌锰矿834.5143.6014.863.282.751.01铌钽锰矿153.6226.0313.132.742.511.97钽铁金红石516.136.520.264.6269.632.07矿石中钽铌矿物包括钽铌锰矿、钽铁金红石以及钽铌铁矿及铌钽锰矿，钽铌锰矿平均含Ta2O534.51%，含Nb2O543.60%；钽铁金红石平均含Ta2O516.13%，含Nb2O56.52%.钽铌铁矿及铌钽锰矿矿物含量相对较少.2.5.3铷的赋存状态铷的地球化学性质决定自然界没有独立的铷矿物产出，而是以类质同象的形式赋存于含钾矿物中\[4\].矿石中主要含钾矿物的能谱测试结果（见表8）显示，铷主要富集在云母和钾长石中.表8矿石中主要含钾矿物的能谱测试结果Table 8Main potassium\|bearing mineral analyzed by energy spectrometer矿物名称矿物数量成分w/%SiAlKNaRbFeCsMnTiMgO钾长石229.29.769.990.490.37〖13〗46.86钠长石236.9512.36〖6〗9.65〖13〗41.03白云母325.3221.459.510.150.342.530.020.650.080.143.85黑云母222.2617.918.170.510.366.970.042.4〖12〗0.76绢云母123.5120.878.87〖7〗0.41.320.040.42〖12〗0.2240.36有价金属矿物重选尾矿砂薄片矿物含量统计与分选的云母、长石、石英单矿物的铷含量化学分析结果（见表9）表明：铷含量最高的矿物是云母，达到0.37%，尾矿中铷在云母中的配分量为148 g/t，其次是长石，铷在钾、钠长石的混合精矿中含量为0.15%，富集不明显；其他矿物中铷含量很少，可忽略不计.表9重选尾矿中铷的分配情况Table 9Distribution of rubidium in the tailings名称w/%Rb品位/%Rb配分量/（g/t）Rb分配率/%云母40.3714815.42钾、钠长石520.1578081.25石英400.005 120.42.13其他40.02911.61.2重选尾矿1000.0969601002.6矿石工艺矿物学特征小结以上的研究表明，矿石具有以下特征：a.矿石的矿物组成相对较简单，主要由石英、钾长石、钠长石及云母组成，三者的含量合计约占矿石的95%，金属矿物含量很少.b.矿石的有价金属元素有钽、铌、钨、锡、铷.除铷外，都赋存于比重大的钽铌矿物、黑钨矿以及锡石中，可通过重选方式\[5-6\]与大宗非金属矿物分离.铷赋存在云母及钾长石中，可通过回收云母回收矿石中的部分铷元素.c.矿石结构以中～细粒花岗结构为主，且由于钠长石化，钾长石与钠长石穿插、包容，二者难以解离；石英呈他形粒状与其他矿物镶嵌，但内部包裹体甚少，因此，一定的磨矿细度下，石英可以解离；云母为解理发育的片状矿物，易与其他矿物分离.3影响目的矿物回收的工艺矿物学因素3.1矿石综合回收的目的矿物根据以上特征，矿石可以综合回收的目的矿物除锡石、黑钨矿、白钨矿、钽铌锰矿、钽铁金红石、钽铌铁矿、铌钽锰矿等有价金属矿物外，云母、石英以及长石也可分离回收.3.2影响目的矿物回收的工艺矿物学因素a.矿石的花岗结构：云母、长石、石英的接触边界常为弯曲状或相互穿插，需细磨才能互相解离；b.有价金属矿物结晶粒度与脆性：锡石、黑钨矿、白钨矿、钽铌锰矿、钽铁金红石以及钽铌铁矿及铌钽锰矿的粒度细小且呈不均匀嵌布在造岩矿物中，需细磨才能完全解离.但不管是锡石，还是钽铌锰矿，都具有易碎的特性，磨矿过程中，这部分矿物容易进入微细粒级矿浆中，给重选回收带来困难；c.矿石的后期蚀变：尤其是钠长石化阶段的细粒、微细粒小板条钠长石对钾长石的穿插交代，给钠、钾长石的解离带来了困难；d.钾长石普遍发育的泥化：使钾长石在碎矿、磨矿阶段易泥化；e.片状云母易于其他矿物解离，是铷回收的主要对象，但占半数的云母为分布于矿物粒间的微晶鳞片状绢（白）云母，解离了的这部分云母易泥化、溢流而损失； f.钠长石与钾长石表面特性的相似性\[7\]，决定了长石的回收产品只能为钾长石与钠长石的混合精矿.4结语a.矿石可以综合回收的目的矿物包括锡石、黑钨矿、白钨矿、钽铌锰矿、钽铁金红石、钽铌铁矿铌钽锰矿以及石英、云母、长石.b.影响目的矿物回收的工艺矿物学因素包括：矿石的结构、后期蚀变、矿物自身的脆性以及表面特性的相似性.致谢本研究矿石样品由栗木矿矿山提供，研究过程中得到了广西有色栗木矿业有限公司朱小波高级工程师、冯飞龙总工程师的大力支持，在此对他们的支持表示诚挚的感谢！