重庆秀山市某锰矿石工艺矿物学分析*

刁憬平 王 婧 周春吉 黎 立 来 宏

(重庆市地质矿产测试中心)

我国是世界上主要锰矿资源国和产锰国之一，但我国锰矿石存在“贫、细、杂”的劣势，富锰矿仅占全国锰矿总储量的6.14%，大多锰矿资源是近期难选的高磷贫碳酸锰矿[1]。

渝东南秀山锰矿以低品位锰矿石为主，目前该矿区锰品位大于12%的碳酸锰资源已开采殆尽，大量低品位(6%～10%)的高杂质碳酸锰矿难以利用[2]。以该矿区为工作区域，开展工艺矿物学研究，以查明秀山锰矿石特征和性质，以期为该矿区及类似矿区资源的充分有效利用提供基础资料。

1 矿石物质组成

1.1 化学组成

该地区代表性锰矿石化学多元素分析结果见表 1，锰物相分析结果见表2。

表1 矿石化学多元素分析结果 %

表2 锰物相分析结果%

表1表明，矿石锰品位9.75%，SiO2、Al2O3和C、CaO、MgO含量较高，属硅酸盐类矿物和碳酸盐类矿物互含的矿石类型。锰是矿石中的主要有价元素，其他元素工业利用价值较小。

表2表明，矿石中锰主要赋存于碳酸盐矿物中，占总锰的99.29%，还有少量锰赋存于氧化物和硅酸盐中。

1.2 矿物组成

矿石中含锰碳酸盐矿物属于方解石-白云石系列[3]。由于碳酸盐类脉石矿物与含锰矿物的物理化学性质相近，Ca、Mg与Mn的相互类质同象替换构成了一系列过渡矿物，使大部分碳酸盐矿物中均含有锰，构成以菱锰矿、锰方解石和锰白云石等组成的含锰碳酸盐系列矿物[4]。

矿区矿石主要由硅酸盐与碳酸盐矿物组成，其他矿物如硫化矿物、氧化矿物等含量较低。矿石主要含锰矿物为菱锰矿、锰方解石和锰白云石，占矿物总量的36.3%；硫化矿物(黄铁矿、黄铜矿)含量2.3%；脉石矿物主要是石英、黏土矿物和碳质，含量61.4%。

2 主要矿物嵌布特征

2.1 菱锰矿

菱锰矿矿物颗粒较细，通常为-0.1 mm。菱锰矿主要与锰方解石、锰白云石等其他碳酸盐矿物形成集合体，呈块状、层状、条带状、团块状(图1)以及结核状产出。集合体孔隙间可见石英、硫化矿物等充填，另有少量结晶较差的细粒菱锰矿分散分布于碳质泥岩中。

图1 菱锰矿嵌布特征

能谱分析结果表明，菱锰矿中的锰占25%～40%，还含有少量Ca、Mg等成分(图2)。

图2 菱锰矿能谱分析结果

2.2 锰方解石和锰白云石

锰方解石和锰白云石是矿石中重要的含锰矿物，矿物中锰含量小于25%，粒度一般小于0.01 mm，主要为他形泥晶，与菱锰矿组成集合体，个别锰方解石和锰白云石构成结核的核部。

2.3 硫化矿物

黄铁矿、黄铜矿是矿石中硫的主要载体矿物，硫的分布及含量很低。

部分黄铁矿呈自形—半自形晶粒存在(图3)，大小为0.1～0.5 cm。另有部分黄铁矿沿碳酸盐等矿物粒间分布，粒度偏细，呈星散状分布。

图3 黄铁矿呈自形—半自形晶粒分布

能谱分析表明黄铁矿除含Fe和S外，还含有少量的Co元素(图4)。

图4 黄铁矿能谱分析结果

2.4 石 英

石英多为他形粒状、呈细粒分散状分布，分布范围较广，在碳酸盐岩及泥岩中均可见。粒度一般小于0.10 mm，局部相对集中。由于石英与基质矿物共生紧密，难于解离分选。少数石英呈脉状、网脉状穿插分布于碳酸盐矿物中(图5)，脉宽一般在0.1～0.4 mm左右。

图5 脉状石英穿插分布于碳酸盐矿物中

2.5 黏土矿物

黏土矿物是矿石中重要的脉石矿物，主要由Si、Al、O、Mg、K等元素组成，锰含量低，呈致密集合体状出现；结晶很差，与碳质结合构成碳质泥岩。光学显微镜下无法分辨出明显的黏土矿物颗粒，扫描电镜下高倍放大显示其呈胶状产出(图6)。

图6 黏土矿物呈胶状产出

2.6 碳 质

碳质在矿石中的分布较为广泛，无定型，充填于碳酸盐矿物粒间(图7)，局部富集呈脉状、团粒状。碳质粒度很细，难以独立解离。

图7 碳质充填于碳酸盐矿物粒间

3 粒度分布

因矿石中菱锰矿、锰方解石和锰白云石逐渐过渡，无法独立统计，因此按碳酸盐矿物集合体统计其粒度。碳酸盐粒度分布见表3，黄铁矿粒度分布见表4。

表3表明，碳酸盐矿物集合体粒度主要分布于+0.10 mm粒级，粒级含量在80%以上；+0.043 mm粒级分布率达到95.00%以上。

表3 碳酸盐矿物集合体粒度分布

表4 黄铁矿粒度分布

表4表明，超过65.00%的黄铁矿分布于-0.043 mm粒级，在目前工艺条件下独立分选黄铁矿的意义不大。

4 对选别性的影响

矿石脉石矿物主要为石英和黏土矿物，结晶程度较小，多呈细粒晶或非晶质状态，因此矿石在碎磨过程中易于形成细泥，且有大量的碳质存在，给选矿造成一定的困难。另外，碳酸盐矿物与脉石矿物等复杂连生，不易降低矿物解离度。

采用破磨工艺将矿石全部破碎至-0.2 mm，粒度分布见表5。

表5 粒度分布

从表5可以看出，矿石破磨至-0.2 mm后，-0.043 mm粒级占45.65%，容易过磨，加大分选难度。

另外，菱锰矿、锰方解石和锰白云石密度差别不明显，重选效果不佳。碳酸盐类矿物随着锰含量的增加，磁性成倍增长[5]，其中的各类矿物彼此间比磁化系数差别较大，因此采用磁选法对矿石进行分选较为合适。

5 结 论

(1)重庆秀山某锰矿石锰品位为9.75%，硫含量较低，为1.60%，铁品位3.32%。锰是目前具有回收利用价值的金属元素，主要赋存于菱锰矿、锰方解石和锰白云石中。硫化矿物主要为黄铁矿和黄铜矿，脉石矿物以石英、黏土矿物和碳质为主。

(2)菱锰矿矿物颗粒粒度一般为-0.1mm，与锰方解石、锰白云石等其他碳酸盐矿物形成集合体，呈块状、层状、条带状、团块状以及结核状产出。碳酸盐矿物集合体粒度主要分布于+0.10mm粒级；黄铁矿粒度较细，-0.043mm粒级占65.05%。

(3)矿石易过磨，碎磨至-0.2 mm后，-0.043 mm粒级占45.65%。含锰碳酸盐矿物中各矿物比磁化系数差别较大，适宜通过磁选选别。