江西宜丰某含锂瓷石矿工艺矿物学特征及利用建议

2021-05-07朱黎宽赵海波王盘喜

中国非金属矿工业导刊 2021年2期

朱黎宽，赵海波，王盘喜，刘磊

(中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所，国家非金属矿资源综合利用工程技术研究中心，河南郑州 450006)

锂广泛应用于玻璃、陶瓷、冶金、医药、有机合成等行业，被誉为“工业味精”[1-2]，随着信息技术和新能源汽车的迅猛发展，以锂为主要原料的锂离子电池成为发展最为迅速的领域之一，锂资源的需求也大幅攀升。

含锂瓷石是含锂矿物的一类瓷石，主要矿物成分为石英、长石和云母，含少量高岭石。化学成分以富钾钠、高硅、低铁、含Li、Nb、Ta 等稀有金属为特征。具备单独成瓷的基本组分和生产工艺条件[3-4]，常应用于陶瓷和玻璃行业。江西宜春地区含锂瓷石资源丰富，针对稀有金属元素开展利用较少，综合利用水平较低[5-6]。本文拟通过显微镜观察、X-衍射分析、MLA 等方法对江西宜丰某含锂瓷石的工艺矿物学进行研究，以期为含锂瓷石的高值化利用提供依据。

1 矿石物质组成

1.1 化学组成

本文研究的含锂瓷石为钠长石化白云母花岗岩，化学成分具有K2O+Na2O、Al2O3含量较高、Fe2O3含量低的特点，可作为建筑陶瓷加工的原料。矿石中伴生Li、Rb、Cs、Nb、Ta 等稀有金属元素，其中Li2O 0.51%、Rb2O 0.20%较高，达到伴生工业指标(表1)。

表1 原矿化学分析结果 (单位：%)

1.2 矿物组成

综合矿石化学多项分析、光(薄)片镜下鉴定、X-衍射分析和MLA 分析结果，主要矿物为斜长石(33%)、钾长石(14%)、石英(28%)和云母(23%)，含少量的磷灰石、电气石、萤石、锡石、钽铌铁矿、磁铁矿、赤铁矿和锆石。

1.3 主要矿物特征

长石包括钾长石(正长石、微斜长石)和斜长石(钠长石、钠更长石)两类，其中钾长石含量14%，斜长石含量33%。钾长石多呈他形晶结构，粒度很粗，粒径集中于0.8～2.2mm，多具高岭土化蚀变。斜长石主要为钠长石，结晶程度好，呈板状自形或半自形晶结构，粒度较粗，镜下观察聚片双晶发育，粒径集中于0.6～2.5mm，矿石中斜长石常常交代白云母、钾长石等矿物，部分斜长石蚀变为绢云母。

云母包括白云母、锂云母和铁锂云母三种，主要为铁锂云母。云母是矿石中主要的含锂和含铁矿物。云母呈片状结构，可见一组完全解理，集合体状嵌布于石英、长石之间，常被长石、石英等矿物交代呈浸蚀交代结构。云母片径较大，集中在0.5～2mm 之间，有利于通过选矿手段进行分离。

石英多为他形粒状结构，结晶颗粒粗大，粒径0.5～6.0mm，集中于1.5～5.0mm。多与长石、云母等矿物嵌布在一起，部分石英中包含自形晶板状结构的斜长石。石英中包裹体数量较少、不含或含少量杂质，石英单矿物中SiO2大于99.9%，与江西宜春雅山地区某白云母花岗岩中石英特征相似，具备制备高纯石英的潜力[7]。

磷灰石方柱状或不规则粒状结构，粒径0.1～1.2mm 不等，常被石英、钠长石等矿物交代呈交代残余结构。

锡石柱状或自形半自形粒状结构，矿物颗粒较粗，粒径0.3～2mm 不等，可见被石英、长石等矿物交代形成交代残余结构，常与长石、白云母等矿物共存。

钽铌铁矿矿石中主要的含钽、铌矿物之一，矿物中Nb2O5含量大于Ta2O5含量。矿物常呈柱状结构，结晶颗粒较小，粒径0.05～0.5mm，常与钾长石、云母等矿物共存。

锆石在矿石中偶见，矿物常呈他形粒状结构，粒径0.05～0.02mm 不等。

2 稀有金属元素赋存状态

为了查清该矿床中锂元素的赋存状态，利用浮选方法获得云母单矿物，云母中锂的含量为2.18%，结合化学分析结果以及云母的含量，锂在云母中的分布率为97.02%，锂主要分布于云母中(表2)。在光学显微镜观察的基础上，针对铷和钽铌的赋存状态进行MLA 面扫描分析，矿石中的锂和铷主要赋存在云母中(图1)。矿石中云母片径较大，可利用浮选法将云母和尾矿分离，利用硫酸法[8-9]、石灰焙烧法或盐法[10]等方法提取云母中的锂，最终的尾矿可作为建筑陶瓷原料。钽铌主要赋存在锡石和钽铌铁矿中(图2)，矿石中含钽铌矿物少，钽铌品位较低，综合利用价值不大。