江西某含锂瓷石矿的工艺矿物学特征

2022-09-14刘建伟曾晓建鲁诗阳彭蜀涛

现代矿业 2022年8期

刘建伟曾晓建黄磊鲁诗阳彭蜀涛

（1.宜春市矿业有限责任公司；2.江西有色地质矿产勘查开发院）

锂（Li）作为自然界中最轻的金属，亦是金属活泼性最强的金属，是21世纪的新兴战略金属，在高能锂电池、受控热核反应等方面得到了广泛的应用。纵观我国锂矿资源，以硬岩型和卤水型为主，其中硬岩型锂矿的主要含锂矿物锂辉石常被认为是锂的主要矿物来源。近年来，随着瓷石矿（含锂）地质勘查工作的不断突破，发现瓷石与锂云母亦是重要的提锂硬岩型矿物。

本文将介绍对江西某含锂瓷石矿石开展工艺矿物学研究的情况，主要内容包括矿物的物质组成、嵌布特征、嵌布粒度及赋存状态等信息，以便为该矿石的选矿工艺研究提供基础依据［1-4］。

1 矿石的岩石学特征

矿石的主要岩性为细中粒白云母花岗岩（图1）、中粒二云二长花岗岩（图2）、中粗粒似斑状白云母二长花岗岩等，受后期气液变质交代作用，岩石具不同程度的浅色云母化、钠长石化，少量云英岩化。

2 矿石的组成分析

2.1 矿石的化学成分分析

矿石的主要化学成分见表1。

由表1可知，矿石的化学成分满足江西省地方标准《瓷土、瓷石矿产地质勘查规范》（DB 36/T1157—2019）中日用及建筑陶瓷用瓷石的化学成分要求，对照行业标准《矿产地质勘查规范稀有金属类》（DZ/T 0203—2020），矿石中的Li2O、Rb2O含量达到碱性长石花岗岩类矿床伴生综合回收工业指标要求。

2.2 矿石的矿物成分

由于矿石中的锂云母和锂白云母镜下十分相似，难以区分，且物理化学性质也基本相同，故在进行主要矿物组成统计时将锂云母和锂白云母合称为浅色云母。矿石的主要矿物组成见表2。

由表2 可知，矿石的主要组成矿物为斜长石、石英、浅色云母、钾长石，绿泥石、黑云母、萤石和高岭土等少量。

3 主要矿物的嵌布特征

（1）云母类。锂以类质同象的形式与Al互换，锂云母的Li2O 含量为3.3%～7.0%，当Li2O 含量小于3.3%时，属于锂白云母，故把锂云母、白云母统称为浅色云母。浅色云母常以片状或鳞片集合体形状出现，片径一般0.04～1 mm；少部分为细小鳞片状，以集合体的形式产出，片径一般0.01～0.02 mm。云母和长石、石英等矿物嵌布紧密，细小鳞片状云母包含于长石或石英晶体中。矿石中浅色云母分2种，一种是花岗岩中的原生云母，包括原生浅色云母（主要为白云母）和原生黑云母蚀变白云母化的产物；另一种为后期气液变质作用，浅色云母化或云英岩化新生的浅色云母。2 种云母嵌布特征的区别：①原生云母主要呈半自形片状，晶形较好，两端面规则，结晶片径相对更大，主要片径为0.5～1 mm，多分布于石英、长石的粒间或与这些矿物嵌连（图3）。②新生浅色云母多呈细小片状、鳞片状、放射状或束状集合体等，结晶多不规则，片径相对较小，主要在0.04～0.2 mm，多交代长石、石英，部分包裹于长石、石英晶粒中（图4、图5），少部分沿长石、石英裂隙或解理缝充填嵌布；另见新生云母沿原生云母边缘生长（图6）。

（2）钾长石。钾长石主要为正长石，次为条纹长石，少量微斜长石，呈半自形—他形板状［5］，粒径一般为0.5～20 mm，主要为1～3 mm；少数矿石中粒径较粗大（＞10 mm）的钾长石为斑晶；矿石中钾长石普遍具弱高岭石化，由于气液变质作用（浅色云母化、钠长石化和云英岩化），在钾长石中常见钠长石、浅色云母和少量石英交代嵌布，其中钠长石呈细小板状或板条状，粒径一般为0.05～0.5 mm；浅色云母呈微细片状或鳞片状，片径多在0.02～0.2 mm，交代嵌布于钾长石中（图7、图8）。由此可见，长石中含少量锂可能和其中难以分离的浅色云母有关。

（3）斜长石。斜长石主要为钠长石和更长石，主要呈自形—半自形板状、板条状，少量为他形粒状或糖粒状，粒径一般为0.02～15 mm，主要粒径为1～3 mm，少数矿石中粒径较粗大（＞10 mm）的斜长石为斑晶。

（4）钠长石。钠长石分为2种：其一，原岩斜长石经钠长石化作用形成（图9），钠长石多为板状、宽板状，粒径较粗大，主要在1～3 mm；其二，新生钠长石，钠长石主要呈板条状或糖粒状，粒径相对细小，一般为0.02～1 mm，主要交代嵌布于钾长石中，部分与浅色云母共生产出（图10）。

（5）石英。石英主要呈他形粒状，粒径一般为0.05～20 mm，主要为1～3 mm，少数粒径较粗大（＞10 mm）的石英为斑晶。矿石中的石英主要有原生石英和热液蚀变石英2 种，原生石英主要呈他形晶粒，以填隙状分布于长石、云母晶粒间，普遍具波状消光，少数裂隙发育，常见钠长石、浅色云母交代嵌布其中（图11）；热液蚀变石英主要呈镶嵌粒状，多与浅色云母一起交代原岩中的钾长石、斜长石等，部分与浅色云母互相交代（图12）。

（6）黑云母。黑云母呈褐色—浅黄褐色，多色性明显，片状，片径长一般在0.1～1.5 mm，大部分黑云母已水化褪色，少量已分解为高岭石，析出铁质和少量金红石，部分黑云母已白云母化（色调变淡）或弱绿泥石化，残余的黑云母已较少。

（7）其他矿物。其他矿物还有萤石、高岭石、绿泥石等。高岭石主要来自钾长石次生蚀变，少量热液充填；绿泥石呈鳞片状，片径一般为0.02～0.05 mm，局部充填分布（图13）；萤石呈不规则形，粒径一般为0.01～0.2 mm，主要嵌布于斜长石中，少量微脉状充填裂隙。

4 浅色云母的嵌布粒度

在显微镜下采用测网法测定浅色云母的嵌布粒度，结果见表3。由表3 可知，浅色云母嵌布粒度主要在0.045～1 mm。

5 矿石中锂、铷的赋存状态

矿石中的含锂矿物除了浅色云母，还有微量矿物磷锂铝石，较之浅色云母中所含锂可以忽略不计；铷作为稀散金属，目前自然界尚未发现铷矿物。

矿石中浅色云母为锂、铷的主要载体矿物，长石也是铷的载体矿物，考虑浅色云母在矿石中的赋存状态，常见浅色云母呈细小鳞片状被包含于长石或石英晶体中，故考虑各矿物的物理化学性质和可分离性，将锂、铷的矿石矿物成分分为浅色云母类、长石类、石英及其他类。通过显微镜下统计，3 类矿物含量见表4，各类矿物锂铷含量见表5。