四川冕寧牦牛坪稀土礦尾礦工藝礦物學分析

陳福林 楊曉軍 何 婷 陳 林

(1.四川省地質礦產勘查開發局成都綜合巖礦測試中心；2.稀有稀土戰略資源評價與利用四川省重點實驗室)

四川是我國重要的稀土資源省，以輕稀土為主，主要分布于涼山州的冕寧縣和德昌縣，其中冕寧縣牦牛坪超大型輕稀土礦床是四川西部較為重要的輕稀土礦成礦帶-攀西稀土成礦帶的重要組成部分，該成礦帶是我國單一氟碳鈰礦成礦區及內生堿性巖熱液型稀土成礦帶[1-3]。攀西稀土成礦帶長約270 km，寬15 km，包括牦牛坪超大型、大陸槽特大型、木洛中型和里莊小型稀土礦床及一系列礦點及礦化點。稀土成礦作用主要有牦牛坪式、大陸槽式和里莊式，礦石中主要礦物為重晶石、螢石、霓輝石、方解石、氟碳鈰礦[4]。牦牛坪稀土礦床規模僅次于美國的Mountain Pass和我國的白云鄂博，是世界上第三大稀土礦床，也是我國最大的獨立稀土礦床[5]。2013年之前，牦牛坪稀土礦主要采用磨礦—重選—重選精礦干式磁選工藝進行生產，稀土精礦REO回收率僅50%～60%，大量有價組分進入尾礦外排，造成資源浪費。

1 分析方法

為查明四川冕寧牦牛坪稀土礦尾礦中有價組分和脈石礦物的種類、含量和有用礦物、脈石礦物的粒度分布、賦存狀態及嵌布關系，采用化學分析法、篩析法、人工重砂、顯微鏡鏡下鑒定等手段對稀土礦尾礦樣品進行工藝礦物學分析，以確定其化學組成、粒度分布、礦物組成、礦物伴生關系等，為該稀土礦尾礦資源的綜合利用提供基礎依據。

2 分析結果與討論

2.1 礦石化學組成

冕寧牦牛坪稀土尾礦主要脈石礦物為鉀長石、斜長石，石英次之，含少量褐鐵礦、輝石及角閃石，主要有用礦物為氟碳鈰礦、重晶石及螢石。稀土尾礦化學多元素分析結果見表1。

表1 化學多元素分析結果 %

注：ThO2、U的含量單位為g/t。

由表1可知，稀土尾礦中稀土含量較高，REO含量1.46%，具有再回收價值；CaF2、BaSO4含量較高，具有綜合回收價值； Fe2O3含量偏高，是影響稀土回收的不利因素。

2.2 粒度分析

稀土尾礦粒度分析結果見表2。

從表2可以看出，稀土尾礦粒度分布不均勻，主要集中于較粗粒級，-0.043 mm粒級占10.33%。不易泥化，采用常規選礦方法能有效富集其中的有價組分；樣品中REO、BaSO4在-0.25 mm粒級中明顯富集；總體而言，粒度越細，CaF2含量越低，而Fe2O3則在各粒級中均勻分布。

2.3 礦物組成

該稀土尾礦礦物成分相對簡單，脈石礦物以鉀長石、斜長石為主，占40%～55%，且粒度越細、含量越低；石英次之，含量25%～30%，粒度越細、含量越高；白云母、黑云母在粗粒級中含量相對較少，約1%，但在-0.15 mm粒級中約占5%。另有少量的褐鐵礦、角閃石、輝石，電氣石微量。

表2 稀土尾礦樣品化學組成分析結果

有用礦物主要是氟碳鈰礦、重晶石及螢石，其中氟碳鈰礦約占0.5%～4%，粒度越細、含量越高；重晶石約占5%～12%，粒度越細、含量越高；螢石約占4%～10%，粒度越細、含量越低。

人工重砂淘洗和萊卡實體顯微鏡鏡下觀察發現，重礦物主要為粒度相對較細的氟碳鈰礦、顆粒中等的重晶石、顆粒較為粗大的石英和褐鐵礦，氧化較不完全的黃鐵礦很少。

2.4 礦物嵌布特征

(1)氟碳鈰礦。稀土尾礦中氟碳鈰礦粒度粗細不均，呈零星散布或單體存在，+0.45 mm粒級中未見單體，-0.45 mm粒級中可見氟碳鈰礦單體，且粒度越細、單體含量越高；+0.25 mm粒級中氟碳鈰礦常與長石、石英組成連生體(圖1)，偶見氟碳鈰礦與褐鐵礦、螢石組成的連生體；-0.25 mm粒級中，氟碳鈰礦主要以單體形式存在(圖2)，少量與長石組成連生體，偶見與石英、褐鐵礦及螢石組成連生體。

(2)其他礦物。長石呈粒狀，輕微黏土化、絹云母化蝕變廣泛存在；主要以鉀長石為主(部分見格子狀雙晶)，其次為斜長石(可見聚片雙晶)。石英呈粒狀，廣泛存在于礦石中。黑云母、白云母零星可見，呈鱗片狀；黑云母略多，偶見黑云母發生綠泥石化蝕變。輝石、角閃石零星可見，呈粒狀、柱狀，堿性角閃石略多。褐鐵礦零星散布，呈粒狀隱晶質集合體存在。偶見金紅石，呈細小柱狀。重晶石主要以單體形式存在，零星散布，少量與石英組成連生體。螢石較為多見，主要呈單體存在，與石英、云母組成連生體(圖3)。

圖1 氟碳鈰礦與長石、石英連生

圖2 氟碳鈰礦、重晶石、長石、石英及褐鐵礦單體

圖3 螢石與黑云母、石英連生

3 結論與建議

(1)冕寧牦牛坪稀土尾礦REO含量1.46%，具有再回收價值，并可綜合回收CaF2、BaSO4；主要脈石礦物為鋁硅酸鹽礦物，碳酸鹽含量較少，主要有用礦物為氟碳鈰礦、重晶石及螢石。

(2)該稀土尾礦中有用礦物的共伴生與鑲嵌關系相對簡單，氟碳鈰礦主要與長石、石英連生，細粒級中氟碳鈰礦主要以單體形式存在，少量與褐鐵礦及石英等連生；重晶石與螢石在該礦石中主要以單體形式存在，少量與其他脈石礦物連生。因此需研究確定適宜的磨礦工藝，使得主要有用礦物充分與脈石礦物解離，同時不產生過磨泥化。

(3)該稀土尾礦可通過預先篩分—篩上產品再磨后與篩下產品合并進行磨礦的方式實現有用礦物單體解離，采用強磁選預先富集—強磁精礦浮選—強磁選工藝回收稀土，稀土再選尾礦浮選回收螢石，重晶石則可采用重選、浮選聯合工藝回收。