陜西某黏土型釩礦石工藝礦物學(xué)研究

張莉莉 梁冬云 李 波 洪秋陽

(廣州有色金屬研究院)

我國釩礦資源儲量豐富，主要礦種為釩鈦磁鐵礦。近年來隨著釩的市場價(jià)格上漲，其他類型如石煤型、黑色頁巖型、高碳硅質(zhì)型、黏土型等釩礦資源的開發(fā)利用也備受關(guān)注［1-3］。陜西某沉積層狀釩礦床成礦巖石為薄層黏土質(zhì)板巖，主要由微晶石英、長石、黑云母、絹云母、綠泥石和細(xì)晶方解石等組成，金屬硫化礦物雖種類較多，但含量低，嵌布粒度極其微細(xì)［4］。本研究采用傳統(tǒng)方法并結(jié)合先進(jìn)的MLA技術(shù)分析該礦石中釩的工藝礦物學(xué)特性，為合理選礦工藝的制定提供依據(jù)。

1 原礦物質(zhì)組成

對原礦進(jìn)行化學(xué)多元素分析，結(jié)果如表1所示。可見，礦石中的釩和鉬都達(dá)到了綜合回收的一般工業(yè)要求。但由于鉬含量低且鉬礦物嵌布粒度極細(xì)，－0.005 mm粒級含量達(dá)95%左右，物理選礦方法難以富集，故本研究只考察釩的工藝礦物學(xué)性質(zhì)。

表1 原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果 %

采用MLA自動(dòng)礦物檢測技術(shù)進(jìn)行礦物種類及定量分析，結(jié)果表明，本礦石礦物組成非常復(fù)雜，釩主要賦存于云母類礦物(絹云母、黑云母、綠泥石)及少量褐鐵礦和含釩黝簾石中，其獨(dú)立礦物只有微量的水釩鈾礦。各礦物在礦石中的相對含量見表2。

表2 原礦礦物組成 %

2 釩在礦石中的賦存形式

根據(jù)礦物定量檢測結(jié)果和單礦物分析結(jié)果(單礦物在－0.036 mm的細(xì)度下完成最后提純)，得出釩在礦石中的平衡分配情況如表3所示。

表3 釩的平衡分配結(jié)果 %

由表3可知，礦石中唯一的獨(dú)立釩礦物水釩鈾礦所含釩僅占總釩的0.03%，賦存于云母類礦物及褐鐵礦中的釩占總釩的88.25%，分散于其他礦物中的釩占總釩的11.75%。因此，通過分選云母類礦物(包括褐鐵礦)回收釩時(shí)，V2O5的理論回收率為88.25%，相應(yīng)的精礦理論V2O5品位為1.62%。

3 主要含釩礦物的嵌布狀態(tài)

(1)絹云母。絹云母即晶體微細(xì)的白云母，在礦石中呈鱗片狀與微晶粒狀石英互層，且絹云母中夾雜石英，石英中也夾雜絹云母(圖1)。部分絹云母中含釩量較高，屬富釩云母。采用掃描電鏡能譜進(jìn)行化學(xué)成分多點(diǎn)分析，絹云母中V2O5含量為0.20%～4.86%，平均2.11%。

圖1 鱗片狀絹云母定向排列，與微晶石英互層

(2)黑云母。黑云母在礦石中呈葉片狀、鱗片狀與微晶粒狀石英互層，且黑云母中夾雜石英，而石英中也夾雜黑云母，或見黑云母分布于富炭質(zhì)的礦石中，與富炭綠泥石英共生(圖2)。在熱液作用下，部分黑云母已變化為綠泥石，并保留黑云母的晶形。采用掃描電鏡能譜進(jìn)行化學(xué)成分多點(diǎn)分析，黑云母富含釩，并含微量鎳，V2O5含量為1.38%～3.07%，平均2.61%。

圖2 葉片狀黑云母和富炭質(zhì)綠泥石定向排列，與微晶石英互層

(3)綠泥石。本礦石中的綠泥石屬于斜綠泥石，為黑云母的蝕變產(chǎn)物(圖3)，保留黑云母的晶形特征，顏色比黑云母淺，為極淡的綠色，呈鱗片狀集合體定向排列。采用掃描電鏡能譜進(jìn)行化學(xué)成分多點(diǎn)分析，綠泥石V2O5含量為0.23%～2.92%，平均1.31%。

圖3 黑云母部分蝕變?yōu)榫G泥石

(4)褐鐵礦。褐鐵礦數(shù)量較少，多見于綠泥石化較強(qiáng)的礦石中，呈不規(guī)則網(wǎng)脈狀、豆?fàn)罘植?圖4)，與綠泥石緊密連生。采用掃描電鏡能譜進(jìn)行化學(xué)成分多點(diǎn)分析，褐鐵礦 V2O5含量為0.31% ～ 2.41%，平均1.50%。

圖4 褐鐵礦呈不規(guī)則網(wǎng)脈狀分布在綠泥石中

(5)含釩黝簾石。黝簾石數(shù)量較少，只有0.258%，但其含釩量較高。采用掃描電鏡能譜進(jìn)行化學(xué)成分多點(diǎn)分析，本礦石中黝簾石的釩含量比一般黝簾石釩含量(＜4%)高，達(dá)到5%～10%，個(gè)別顆粒屬含稀土的褐簾石，含釩量更高，達(dá)到19%。

(6)炭質(zhì)物和石墨。本礦石含較多炭質(zhì)沉積物，與絹云母、綠泥石等細(xì)鱗片狀礦物混雜，呈粉末狀、紋層狀分布或密集分布。富炭礦石中常見豆莢狀、草莓狀黃鐵礦和微晶黃鐵礦，局部破碎帶礦石中見碎片狀石墨。經(jīng)分離炭質(zhì)物進(jìn)行化學(xué)分析，炭質(zhì)物中V2O5含量為1.13%，略低于云母、綠泥石等黏土類礦物中的V2O5含量，說明炭質(zhì)物雖然含釩，但并不是釩的富集體。

4 主要含釩礦物的粒度特性

由于本礦石中釩主要賦存于云母類礦物之中，為了選礦預(yù)富集釩，故對云母類礦物的粒度特性進(jìn)行了詳細(xì)研究。

采用MLA技術(shù)測定云母類礦物(絹云母、黑云母、綠泥石)的嵌布粒度，結(jié)果如表4所示。可見，云母類礦物的嵌布粒度主要在0.01～0.16 mm之間，顆粒大小較均勻。

表4 云母類礦物的嵌布粒度

為了給分選云母類礦物(包括褐鐵礦)時(shí)合理磨礦細(xì)度的選擇提供依據(jù)，一并測定了云母類礦物的在不同磨礦細(xì)度下的單體解理度，結(jié)果見表5。由表5可知，在磨礦細(xì)度達(dá)到 －0.074 mm占79.98%時(shí)，云母類礦物才開始較好地單體解離。但由于云母類礦物片理間常夾雜微細(xì)石英，所以不易解離完全。

表5 云母類礦物單體解離度測定結(jié)果

5 結(jié)論

(1)陜西某黏土型釩礦石中的釩88.25%賦存于云母類礦物(絹云母、黑云母、綠泥石)及褐鐵礦中，分散于其他礦物中的釩占11.75%。

(2)由于云母類礦物及褐鐵礦與其他礦物之間存在可浮性差異，因而可采取浮選方法預(yù)富集釩，然后冶金提取。

(3)云母類礦物多以片狀、鱗片狀集合體存在，其嵌布粒度主要在0.01～0.16 mm之間。在磨礦細(xì)度達(dá)到－0.074 mm占79.98%時(shí)，云母類礦物才開始較好地單體解離，但由于云母類礦物片理間常夾雜微細(xì)石英，所以不易解離完全。

［1］ 蔣凱琦，郭朝暉，肖細(xì)元.中國釩礦資源的區(qū)域分布與石煤中釩的提取工藝［J］.濕法冶金，2010，29(4):216-219.

［2］ 劉利軍，李繼壁，賓智勇，等.陜西某碳硅質(zhì)釩礦提釩工藝研究［J］.有色金屬:選礦部分，2006(3):28-30.

［3］ 陳曉青，楊進(jìn)忠，毛益林，等.低品位黏土型釩礦資源綜合利用新技術(shù)研究［J］.有色金屬:選礦部分，2010(5):9-12.

［4］ 涂 宏，余憲紅，金文江.略陽縣某地區(qū)鉬釩礦花樹溝礦段礦化特征及找礦方向［J］.科技信息，2012(14):332-333.