豫西南某微细鳞片石墨矿石工艺矿物学研究*

2021-04-08李荣改孙景敏李彦令倪青青

现代矿业 2021年2期

李荣改孙景敏李彦令周晶倪青青

（1.河南省岩石矿物测试中心；2.河南天泰工程技术有限公司）

石墨是一种重要的非金属矿产资源，具有耐高温、耐腐蚀、耐酸碱、导热性、导电性、化学稳定性及高温下的抗热等性能［1-4］。河南省石墨资源储量非常丰富，位居全国第五，主要分布在豫西南地区［5-6］。该地区石墨多为细鳞片石墨，嵌布粒度细，可浮性较差，通过浮选难以获得高品位的石墨精粉。为有效、合理地开发利用该地区的石墨矿，对该地区典型石墨矿进行了详细的工艺矿物学研究，查明了矿物的赋存状态，各主要矿物之间的共生关系，矿石化学组成和有益、有害元素的赋存状态，有用矿物和杂质矿物的嵌布状态，为下一步选矿试验提供了指导意义。

1 矿石物质组成

1.1 矿石化学成分分析

矿石化学成分分析见表1。

由表1可以看出，矿石中有回收价值的元素为固定碳，其他元素均达不到综合回收标准。

1.2 矿石矿物组成

根据XRD 物相分析（图1）、EDS、结合镜下的系统鉴定，确定组成矿石的矿物组成及大致含量见表2。

由图1、表2可以看出，矿石的组成矿物主要为石墨、石英、斜长石、云母、绿泥石和角闪石等。

2 矿石的结构构造

根据岩石组构定名为含石墨云母石英片岩，变晶结构，鳞片状构造。

2.1 矿石的结构

矿石的结构有以下几种：①鳞片粒状变晶结构，石墨呈鳞片状分布在脉石矿物粒间呈定向分布；②碎裂结构，石墨受后期构造作用发生碎裂，脉石矿物充填在裂隙中；③条带状结构，石墨与脉石矿物互层成条带状产出；④包含结构，细粒的石墨晶体在大颗粒的石英、白云母、斜长石和石榴子石中呈包体，石墨分布没有规律，或者石墨中包含细小的脉石矿物；⑤揉皱状结构，石墨、脉石矿物受后期构造变形作用发生揉皱；⑥半自形—他形晶粒状结构,黄铁矿呈自形—半自形粒状、褐铁矿等呈他形粒状分布在矿石中。

2.2 矿石的构造

矿石的构造有以下几种：①片状构造，石墨、云母等片状矿物连续而平行排列，形成平行、密集纹理；②条带状构造，石墨与脉石矿物呈条带状产出；③脉状构造，碎裂的石墨呈脉状产出于脉石矿物中；④浸染状构造，石墨、黄铁矿呈星散状分布在脉石矿物中。矿石以片状构造为主，个别见条带状构造，金属矿物具稀疏浸染状构造零星分布在矿石中。

3 主要矿物的嵌布特征

3.1 石墨

石墨是该矿石中的有用矿物，多为不规则状、鳞片状，黑色不透明。由于受后期构造作用，鳞片状石墨多发生揉皱，石墨赋存状态分为2 类：①石墨鳞片及石墨集合体主要呈条带状或细脉状集合体与石英、云母相间分布，沿层理延伸定向排列，部分石墨和白云母、石英密切共生，石墨和白云母定向排列（图2）；②石墨与脉石矿物嵌布关系极为复杂，主要嵌布在石英、斜长石、云母、闪石等脉石矿物粒间（图3），部分呈细小的不规则状星散或浸染状分布在脉石矿物中，少量石墨被包裹在脉石矿物中。

对矿石中的石墨进行了粒度测量，结果见表3。

由表3 可以看出，矿石中石墨的粒度大小分布不均匀，最大的可达0.3 mm 以上，粒径主要集中在0.025～0.150 mm，其中-0.15 mm 占92.86%，以微细粒为主。由此可见，该矿中石墨为微细粒的晶质石墨，但是结晶程度较低，片状结构发育不好，嵌布关系多样，结构复杂，这种结构决定了石墨单体解离较为困难。

3.2 其他矿物的嵌布特征

（1）石英。石英有2 种形态：①石英呈他形粒状聚集分布，定向拉长，强烈波状消光（图4）；②石英呈不规则粒状，小颗粒集合体状分布，具粒化重结晶现象（图5）。石英与长石、云母、石墨相互接触密切共生。粒径范围以0.02～0.40 mm为主，占整体95%以上，其余粒级含量较少。

（2）斜长石。呈半自形—他形板状，分布不均匀，颗粒粒径较石英、云母大，强烈被黏土矿物、绢云母交代（图6）。粒径范围以0.05～0.80 mm 为主，占整体95%以上，其余粒级含量较少。

（3）云母。主要是白云母，还有少部分黑云母和绢云母。白云母呈鳞片状，相互交织，沿片理排列分布，具揉皱构造，解离缝分布有片状的石墨，与石墨共生关系最为密切（图7）。黑云母呈褐色细小鳞片状，具氧化现象。绢云母呈无色微细鳞片状，大多为斜长石的蚀变矿物。粒径范围以0.02～0.4 mm 为主，占整体99%以上，其余粒级含量极少。