海城菱镁矿工艺矿物学研究

李晓安，郭小飞，代淑娟

（辽宁科技大学矿业工程学院，辽宁 鞍山114051）

菱镁矿由于具有较高的耐火性、粘结性及其他优良的物化特性，而被广泛用于冶金、建材、化工及金属镁提炼等领域。我国菱镁矿资源丰富，已探明的菱镁矿储量31.18×108t，占世界探明储量的31%左右，居世界之首。辽宁的菱镁矿储量、产量约占全国总储量的90%以上，其中辽宁南部的大石桥至海城一带，菱镁矿储量占全国的85%以上，且绝大多数为层控晶质菱镁矿，极少数为隐晶质菱镁矿[1]。

随着开采深度的不断增加，高品质的菱镁矿资源不断减少。面对品位越来越低的菱镁矿，只有深入研究菱镁矿的工艺矿物学特性，进一步优化菱镁矿的加工工艺和条件，才能保证菱镁矿选矿过程能够获得高品位和高回收率的精矿，为开发利用低品位菱镁矿资源提供技术支持和保障[2]。本文采用显微镜、X射线衍射等分析手段对辽宁海城地区的菱镁矿矿石进行了工艺矿物学研究。采用的样品由海城镁矿耐火材料总厂提供，具有较充分的代表性。

1 矿石的化学组成

对菱镁矿原矿进行了EDS能谱分析，结果见图1，显示主要杂质为Ca、Si和Fe。据此对菱镁矿原矿进行了化学多元素分析，结果见表1。由结果可知，海城菱镁矿矿石组成相对简单。主要有价成分为 MgO，主要杂质为CaO、Fe2O3、SiO2，并含量少量硫、磷等。

表1 菱镁矿原矿主要元素分析结果

2 矿石的矿物组成

对菱镁矿进行了X射线衍射分析，结果如图2所示。

图1 菱镁矿原矿EDS能谱分析

通过X’Pert High score Plus软件分析，结合偏光显微镜的鉴定结果可知，菱镁矿原矿中主要矿物为菱镁矿，杂质矿物主要为滑石、白云石和石英，另外还存在着铁浸染菱镁矿、镁铁矿、铁白云石、方解石和橄榄石的晶形，以及极少量的含Al、P、Mn、Pb、Cu、Ti的多种矿物晶形。还可见不同比例的Fe－O 晶相体，如 Fe0.922O，Fe0.914O，Fe0.902O 等。

使用实验室型破碎机将原矿破碎至2mm以下，有代表性选取破碎后矿石进行粒级筛析，并进行成分化验，结果如表2所示。由表中结果可知，各粒级中MgO的含量均＞45%，随着菱镁矿粒度的变细，杂质成分含量越高，其中－0.075mm粒级中MgO含量45.03%，CaO 含量1.65%，SiO2含量2.78%，Al2O3含量0.28%，Fe2O3含量0.72%。

图2 菱镁矿原矿XRD图谱

3 石中主要矿物的产出特征

菱镁矿及其主要杂质矿物的在偏光显微镜下的特征如图3所示[3－5]。

1）菱镁矿：MgCO3。化学组成：MgO47.81%，CO252.19%。常含钙、锰和铁，有时含镍和钴。矿石中菱镁矿的浸染粒度较粗，是以粗粒嵌布为主，不均匀分布，细粒很少。菱镁矿的浸染粒度统计结果如表3所式，累计＋0.074mm粒级分布率为96.82%，－0.074mm 粒级分布率为3.18%，其中－0.037mm粒级分布率仅为0.28%，所以该矿石菱镁矿浸染粒度是很粗的，菱镁矿易单体解离。

表2 菱镁矿矿石的各粒级化学成分／%

表3 菱镁矿浸染粒度统计结果

图3 菱镁矿矿石主要矿物的鉴定图

菱镁矿在矿石中以粒状、不规则状及其集合体产出，菱面体解理比较发育。在菱镁矿的裂隙中有白云石脉充填穿插（图3（a））；在菱镁矿裂隙中常夹杂石英（蛋白石）（图3（b））；同时在菱镁矿的孔隙中有斜绿泥石分布（图3（c））。因此可知菱镁矿与其他矿物均有一定程度的接触关系。

2）滑石：Mg3（Si4O10）（OH）2。化学组成：MgO 31.72%，SiO263.52%，H2O 4.76%。

滑石在矿石中多以叶片状、放射状和纤维状及其集合体产生（图3（d）），并在菱镁矿的裂隙和颗粒间隙充填胶结，同时对菱镁矿有交替作用，甚至包裹菱镁矿和石英颗粒，滑石与菱镁矿紧密共生，与其他矿物接触较少。

3）白云石：CaMg（CO3）2。化学组成：CaO 30.41%，MgO 21.86%，CO247.73%。

白云石在矿石中多以粒状、不规则状以及集合体产出，并沿菱镁矿裂隙以脉状充填穿插，对菱镁矿有交替作用，二者接触边缘不规则，呈弯曲状，说明具有交替作用发生（图3（a）），白云石在矿石中产出不多，分布不普遍。

4）石英（蛋白石）：SiO2。石英在矿石中多以他形粒状、短脉状产出，分布在菱镁

矿的粒间或裂隙处，充填和胶结菱镁矿（图3（b））；石英在矿石中产出不多，分布不甚普遍。

5）斜绿泥石：（Mg，Al，Fe）12[（Si，Al）8O20]（OH）16。斜绿泥石在矿石中以鳞片状、纤维状和蠕虫状及其集合体产出，主要分布在菱镁矿的孔隙中，对菱镁矿具有交代作用，二者边缘接触呈锯齿状，证明二者有交代作用发生（图3（c））；斜绿泥石在矿石中局部较集中产出，分布不甚普遍。

6）独立铁矿物。由显微镜观察可以看到，原生的金属矿物主要有黄铁矿、磁黄铁矿、磁铁矿及赤铁矿，而经过风化作用，绝大部分黄铁矿均转变为褐铁矿，硫化物只作为残余物出现。

4 讨论

根据检测结果可知，矿石中主要回收的目标矿物为菱镁矿（MgCO3）。菱镁矿呈较粗粒度分布，细粒较少，分布不均。粒度分析结果表明，粒度越细，杂质矿物的含量越高。因此选矿过程中宜采用阶段磨矿流程避免过磨，同时也能使杂质矿物得到充分解离。杂质矿物的脱除可以有针对性的进行，通过浮选可以降低Ca、Si、Al等的含量，而含Fe的杂质矿物可以通过强磁设备加以脱除。

5 小结

1）海城菱镁矿矿石的矿物组成除主要矿物菱镁矿外，存在少量的杂质矿物如滑石、白云石、石英、斜绿泥石等。另见很少量的黄铁矿及其风化产物褐铁矿，还有极少量的磁黄铁矿、磁铁矿和赤铁矿。

2）菱镁矿矿石中的杂质矿物按类型大致划分如下：硅来自石英，另见很少量绿泥石；钙来自白云石、磷灰石；铁来自黄铁矿及其风化产物褐铁矿，另见很少量的磁铁矿等。

3）矿石中菱镁矿的浸染粒度较粗，是以粗粒嵌布为主，不均匀分布，细粒很少。累计＋0.075mm粒级分布率达96.82%，菱镁矿极易单体解离。在显微镜下观察，菱镁矿与其他矿物均有一定的接触关系。

4）采用阶段磨矿的方法有利于菱镁矿选矿过程的进行，矿石中的Ca、Si、Al等杂质元素可以通过浮选降低，含Fe杂质则可以通过强磁设备脱除。

[1]成田亮.菱镁矿工业[M].北京：地质出版社，1959：47－48.

[2]李志锋.辽宁低品位菱镁矿的综合开发利用研究[J].国土资源，2008（S1）：78－79.

[3]周乐光.工艺矿物学[M].北京：冶金工业出版社，2002：163－164.

[4]马鸿文.工业矿物与岩石[M].北京：地质出版社，2002：217－218.

[5]彭真万，刘青宪，徐明.矿物学基础[M].北京：地质出版社，2008：224.