庙沟菱镁矿矿物学特征研究及工艺推荐

2018-06-11孙良全

现代矿业 2018年5期

孙良全

(新疆天华矿业有限责任公司)

菱镁矿主要用作耐火材料，还可作提取金属镁的原料，也可用于制造含镁水泥，同时在化工、冶金、陶瓷、食品、纺织及农牧业等领域均有广泛应用，并且菱镁矿是我国战略储备的主要矿种。为满足国民经济发展的需要，振兴辽宁老工业基地，开展菱镁矿的开发利用意义重大。

受辽宁某矿业公司委托，新疆天华矿业有限责任公司承担了该公司菱镁矿开发利用项目研究。通过将菱镁矿样品切割并磨制成光片、光薄片，在透光、反光显微镜下进行研究，用XRD研究菱镁矿主要矿物组成、结晶度及晶粒大小，并开展了反浮选—正浮选和单一反浮选两种工艺流程的研究探索，为进一步开展菱镁矿的应用研究提供参考借鉴。

1 试样的采取与制备

1.1 试样的采取

试验样品取自辽宁某矿业公司，共采集了4个钻孔试样，编号分别为ZK0-1、ZK3-4、ZK4-3、ZK8-1。各钻孔样品成分分析结果见表1。

表1 各钻孔试样成分分析结果 %

由表1可知，4个钻孔试样中的MgO含量均在46.00%以上，而前3个钻孔试样SiO2含量均在1%以上，仅ZK8-1钻孔试样中的SiO2含量为0.48%，根据该分析结果，决定将前3个试样按质量比为1∶1∶1进行配矿，做为最终试验样品。

1.2 试样的制备

各钻孔样品分别按图1破碎缩分流程加工至 -2 mm，再经混匀缩分后，取代表性样品磨至所需粒度进行化学分析。

图1 试样制备流程

2 菱镁矿矿物学特征

2.1 矿石性质

原矿多元素分析结果见表2。

表2 原矿多元素分析结果 %

由表2可知，原矿中主要有价元素为镁，MgO的含量为46.35%，主要杂质为SiO2，其含量为1.56%。

经X射线衍射定性分析，该菱镁矿石的自然类型为菱镁岩，矿石工业类型确定为菱镁矿石[1-2]。原矿中主要矿物为菱镁矿，主要杂质矿物为石英、滑石、方解石、白云石、绿泥石、赤铁矿等。

2.2 矿石的结构构造

菱镁矿石均为晶质菱镁矿，按菱镁矿晶体颗粒的大小不同，将其分为细粒、中粒、粗粒和巨晶(粒)4种，总体以中粒粒状结构、中粗粒粒状结构为主，局部见有巨粒粒状、细粒粒状结构。此外，菱镁矿石中还见有鲕状和球粒状结构，鲕粒的核为石英，鲕粒由菱镁矿或白云石及方解石构成。该矿石的构造可分为薄层状构造、致密块状构造、条带状构造、放射状或菊花状构造[3-5]。

薄层状构造菱镁矿结晶受层理控制，层面上往往有滑石或炭质薄膜。致密块状构造主要由细、中粒结晶质菱镁矿组成，致密坚硬，有时可见缝合线和叠层石。条带状构造下部菱镁矿体下部矿石具有条带状构造，条带黑白相间，白色条带由菱镁矿及少量白云石组成，条带宽1～5 mm，黑色条带由菱镁矿、绿泥石及炭质组成，条带宽0.2～1 mm。放射状(菊花状)构造由粗粒和巨粒菱镁矿组成，结晶较好，晶体较粗大，晶面有条纹，晶体聚集成放射状和菊花状。

2.3 矿物嵌布特征及赋存状态

经矿相学分析，矿石矿物成分较简单，主要为菱镁矿及少量石英、滑石、白云石、方解石、绿泥石、赤铁矿等。

(1)菱镁矿粒状分布呈白色、灰白色，少部分为肉红色，高级白干涉色，闪突起，自形粒状变晶结构，矿物晶形完好，菱面体解理和晶形较为发育，玻璃光泽，硬度为5左右，一轴晶，负光性。菱镁矿与滑石、石英等分布在一起，有的受力作用发生破碎，呈碎细状或碎斑状分布，粒径1～5 mm，含量为94%(见图2)。

图2 菱镁矿显微结构特征

(2)石英呈白色及灰白色，他形粒状分布菱镁矿矿粒间，或呈细脉分布于菱镁矿及白云大理岩层面及解理、裂隙中。单光下无色，正低凸起，表面干净，粒径为0.05～0.2 mm，石英含量3%(见图3)。

图3 石英嵌布特征

(3)滑石呈灰白色、粉红色、灰绿色，呈薄膜状、透镜状、鳞片状、团块状、柱状及不规则形状，交代了菱镁矿，分布于菱镁矿颗粒间，具有油脂光泽，单光下无色，正低突起，近平行消光，硬度为1，二轴晶，正光性，2V=10°，含量在1%(见图4)。

(4)白云石呈白色、灰白色，细粒，可分为原生白云石和后期白云石化的产物，白云石分布在菱镁矿的颗粒间，其光性方位与菱镁矿呈脉状或网格状分布，脉状白云岩内具有晶洞。

图4 滑石显微结构特征

(5)方解石呈灰白色、白色，细粒，中细粒粒状变晶结构，单偏光下无色，具闪突起，正交偏光下干涉色高级白，一轴晶负光性，粒径为2～5 mm(见图5)。

(6)绿泥石呈鳞片状或聚鳞片状，可分为斜绿泥石和叶绿泥石。叶绿泥石呈云母假象，含量较少，仅在局部地段矿体中的夹层及顶、底板白云大理岩中。斜绿泥石为浅绿色的鳞片状或聚鳞片状。一般为白色及浅绿色，含量不定，局部地段分布在主矿体夹层及底板白云大理岩中，并交代了滑石和菱镁矿。

图5 方解石粒状变晶结构

(7)赤铁矿呈粒状分布于菱镁矿粒间，或呈细脉分布裂隙中，粒径为0.02～0.1 mm，分布不均匀(见图6)。

图6 赤铁矿分布菱镁矿粒间

3 原矿(-2 mm)粒度筛析结果

原矿粒度筛析结果见表3。

表3 原矿(-2 mm)粒度筛析试验结果

4 原矿可磨度测定

相对可磨度试验所用标准矿石为文登界河金矿。文登界河金矿现场磨机采用1台MQG1530格子型球磨机，球磨机有效容积为4.4 m3，每天工作3班，每班8 h，处理量为5.63 t/h，磨矿细度为-0.074 mm 60%。按新生成-0.074 mm粒级计算，球磨机的生产能力为0.64 t/(m3·h)。试验室采用XMQφ240 mm×90 mm锥型球磨机。

标准矿石和试验矿石粒度为0～2 mm，每个入磨矿样重量为500 g，加水500 mL。相对可磨度试验结果见表4。

试验矿样相对可磨度系数K按下式计算：

式中，T0为标准矿样磨至-0.074 mm粒级含量为70%所需时间，min；T为试验矿样磨至-0.074 mm粒级含量为70%所需时间，min。

表4 相对可磨度测定结果

从试验结果看，磨至相同细度时，试验矿样用的时间比标准矿样短。因此，试验矿样比标准矿样易磨。

5 菱镁矿选矿探索试验

根据该菱镁矿的矿物学特征并结合当前选别技术，该研究从反浮选—正浮选和单一反浮选两种工艺流程进行了探索试验，试验流程及药剂条件分别见图7、图8，试验结果分别见表5、表6。

图7 反浮选—正浮选流程探索试验流程

图8 单一反浮选探索试验流程

表5 反浮选—正浮选流程探索试验结果 %

表6 单一反浮选探索试验结果 %

由表5、表6可知，采用反浮选—正浮选流程，即反浮选为1次粗选1次扫选，正浮选为1次粗选，可获得产率为69.34%，MgO含量为47.53%，SiO2含量为0.31%的菱镁矿精矿，SiO2的去除率为86.34%，但SiO2含量还是较高；采用单一反浮选流程，即1次粗选2次扫选，可获得产率为55.33%，MgO含量为47.41%，SiO2含量为0.27%的菱镁矿精矿，SiO2的去除率为90.48%，其SiO2去除率要好于反浮选—正浮选工艺流程，且工艺流程可操作性强。为此，推荐采用单一(1粗2扫开路)反浮选工艺流程实现该菱镁矿的除杂提纯。