四川德昌大陸槽某稀土尾礦工藝礦物學分析

陳福林 楊曉軍 何 婷 劉志剛

(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)

四川省擁有我國第二大稀土資源，以輕稀土為主，主要分布于涼山州的冕寧縣、德昌縣，其中德昌縣大陸槽輕稀土礦為特大型稀土礦[1-2]，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[3]。德昌大陸槽稀土礦區處于南北向和北東向構造的復合部位，多組斷裂匯聚于礦區。稀土礦呈灰白色，細—中粒結構，似片麻狀、塊狀構造，主要礦物為中長石、普通角閃石、石英、少量黑云母，局部見纖閃石[4]。礦區內與稀土礦化有關的圍巖類型多、范圍廣，主要有螢石化、重晶石化、碳酸鹽化、綠泥石化、絹云母化、黃鐵礦化、褐鐵礦化等，在礦床氧化帶。氟碳鈰礦以物理風化為主，呈碎粒、碎粉狀。該區稀土礦選礦工藝主要為粗磨—重選—重選精礦干式磁選，REO回收率僅30%～35%，大量有價組分進入尾礦外排，造成資源浪費。為考察德昌大陸槽稀土尾礦再利用的可能性，對其進行工藝礦物學分析。

1 樣品制備

樣品取自德昌大陸槽某選礦廠輕稀土尾礦庫，粒度-2 mm。由于尾礦庫堆存和樣品運輸過程中混入較多的塑料膜、煙頭、鐵絲和廢石等雜質，因此將各采樣點樣品晾干、混合后用2 mm篩隔渣，丟棄篩上物，篩下混勻、縮分作為試驗樣。

2 樣品組成

稀土尾礦樣品化學多元素分析結果見表1，各粒級礦物組成見表2。

表1 稀土尾礦樣品化學多元素分析結果 %

注：ThO2、U含量單位為g/t。

表2 各粒級礦物組成

由表1可知，稀土尾礦樣品REO含量2.42%，含量較高，具有再次回收價值；CaF2、BaSO4、SrSO4等含量相對較高，可以考慮綜合回收；Al2O3、Fe2O3、CaCO3、K2O等含量相對較高，說明該鋁硅酸鹽、含鐵礦物含量偏高，泥和碳酸鹽含量較大，使得樣品中稀土、鍶、鋇及螢石的綜合回收難度較大。

由表2可知，樣品中脈石礦物以長石(鉀長石、斜長石)為主，且呈粒度越細、含量越低的態勢；石英和碳酸鹽礦物(方解石和白云石)次之，白云母、黑云母在粗粒級中較少，但在-0.15 mm粒級中含量較高；有用礦物為氟碳鈰礦、鍶鋇礦物(重晶石和天青石)及螢石，粒度越細，有用礦物含量越高。

人工重砂淘洗、萊卡實體顯微鏡鏡下觀察發現，脈石礦物中含有少量的褐鐵礦、角閃石、輝石、綠泥石，微量電氣石，偶見磷灰石和鋯石；重礦物主要為粒度相對較細的氟碳鈰礦、顆粒中等的重晶石及天青石、顆粒較為粗大的石英和碳酸鹽礦物，偶見氧化較不完全的黃鐵礦。

3 粒度分析

稀土尾礦樣品粒度分析結果見表3。

表3 稀土尾礦樣品粒度分析結果

從表3可以看出，樣品粒度分布較為不均，+0.074 mm粒級占66.14%，-0.038 mm粒級占22.98%，細泥含量較多；REO、Fe2O3、BaSO4、CaF2、SrSO4在0.15～0.25 mm和-0.038 mm粒級中呈較為集中的分布現象。

4 主要礦物嵌布特征

(1)氟碳鈰礦。樣品中氟碳鈰礦粒度分布不均，呈單體存在或零星散布，在+0.15 mm各粒級中均見有較多的氟碳鈰礦與碳酸鹽礦物、長石、石英、重晶石或天青石和螢石組成的連生體(圖1)；0.043～0.10 mm粒級中見有少量的氟碳鈰礦與碳酸鹽礦物組成的連生體，偶見與重晶石或天青石組成的連生體(圖2)；即使在0.038～0.043 mm粒級中仍見個別氟碳鈰礦顆粒與碳酸鹽礦物連生。

(2)鉀長石、斜長石廣泛呈粒狀存在，鉀長石相對較多，部分見格子狀雙晶，部分斜長石可見聚片雙晶，可見黏土化、絹云母化蝕變，蝕變程度一般較弱，少量見強烈絹云母化蝕變，個別強烈黏土化蝕變，較粗粒級中見鉀長石、斜長石與氟碳鈰礦連生體。

(3)石英廣泛呈粒狀存在，較粗粒級中有石英與氟碳鈰礦、重晶石和天青石連生現象。

(4)云母呈鱗片狀，零星可見，基本以單體形式存在。以黑云母為主，偶見白云母。黑云母見綠泥石化、水黑云母化蝕變。

(5)方解石、白云石廣泛呈粒狀存在，以方解石為主，偶見白云石，在較大粒級范圍內碳酸鹽礦物與氟碳鈰礦、天青石、重晶石和螢石均有連生現象。

(6)重晶石、天青石單體廣泛可見，部分與碳酸鹽礦物或石英、螢石組成連生體。

(7)螢石廣泛存在，個別為紫色螢石。多以單體產出，并可見于碳酸鹽礦物組成的連生體(圖3)，或與石英、氟碳鈰礦、重晶石或天青石組成連生體。

圖1 長石、石英集合體顆粒中存在細小柱狀氟碳鈰礦

圖2 氟碳鈰礦、螢石、重晶石或天青石、碳酸鹽礦物相互連生

5 再選工藝選擇

稀土尾礦主要有用礦物氟碳鈰礦、重晶石和天青石及螢石主要分布于細粒級中，但彼此相互連生，連生體多分布在+0.15 mm較粗粒級中。為防止過磨，可進行預先篩分，篩上產品再磨后與篩下產品合并，然后采用強磁選預先富集稀土礦，強磁精礦浮選回收稀土礦(氟碳鈰)—浮選尾礦與強磁尾礦合并后重選、浮選聯合工藝回收重晶石、天青石—重選尾礦浮選回收螢石。

圖3 螢石與方解石或白云石組成的連生體

6 結 論

(1)德昌縣大陸槽輕稀土尾礦REO品位2.42%，主要有用礦物為氟碳鈰礦、鍶鋇礦物(重晶石和天青石)及螢石，在0.15～0.25 mm和-0.038 mm粒級中相對集中分布；脈石礦物以鉀長石、斜長石、石英、碳酸鹽礦物(方解石和白云石)，褐鐵礦、輝石及角閃石少量。

(2)有用礦物與主要脈石礦物長石、石英、碳酸鹽礦物等嵌布關系復雜，氟碳鈰礦與碳酸鹽礦物、長石、石英、重晶石或天青石和螢石組成的連生體多分布于+0.15 mm粒級中。為實現有用礦物的充分單體解離，需研究確定適宜的磨礦工藝，在有用礦物與脈石礦物充分解離的同時，又不致過磨。

(3)稀土尾礦粒度分布粗細不均，粗粒級、細粒級較多，中間粒級少。含鐵礦物及碳酸鹽礦物是影響氟碳鈰礦、重晶石和天青石和螢石綜合回收的主要因素，可采用強磁選—浮選聯合工藝回收利用該稀土尾礦中的稀土礦，回收稀土后的尾礦采用重選—浮選聯合工藝回收重晶石及天青石，重選尾礦浮選回收螢石礦物。