何廷樹，馬旭明，任金彬，王宇斌

（1.西安建筑科技大學(xué)材料與礦資學(xué)院，陜西 西安710055；2.西安建筑科技大學(xué)材料科學(xué)與工程博士后流動(dòng)站，陜西 西安710055）

云母是一類含鉀、鋁、鎂、鐵、鋰等元素的層狀含水鋁硅酸鹽的總稱［1－2］，屬于層狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽。它是一種性能獨(dú)特、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛、價(jià)值很高的非金屬工業(yè)礦物，工業(yè)應(yīng)用價(jià)值最大的云母品種為白云母，其次為金云母，主要用于電子、儀表、造紙、塑料、橡膠、涂料等領(lǐng)域［3－4］。我國云母資源豐富，云母砂礦幾乎遍布全國，但總體利用率不高，云母深加工產(chǎn)品也較少［5］。鑒于云母在國民經(jīng)濟(jì)及工業(yè)應(yīng)用中的重要性，本文通過多種手段對(duì)河南某地云母礦進(jìn)行了系統(tǒng)的工藝礦物學(xué)研究，查明了該云母礦的礦物類型、共生關(guān)系及工藝特征，并為相應(yīng)的選礦提純工藝提供了重要的基礎(chǔ)。

1 云母礦石的組成特征

1.1 云母礦石的化學(xué)組成

為了確定礦石中主要化學(xué)元素的種類及含量，對(duì)礦石進(jìn)行了化學(xué)多元素分析，結(jié)果如表1所示。

由表1可知，礦石所含主要元素為K、Al、Si，樣品主要成分的相對(duì)含量基本符合白云母化學(xué)式｛KAl2［AlSi3O10］（OH2）｝的組成［6］，表明試樣中的云母礦以白云母為主，屬鋁硅酸鹽類白云母礦［6］。礦石中還有鎂元素及鈉元素，表明白云母礦中的部分K＋、Al3＋離子被Na＋、Mg2＋取代，故礦石中可能含有小部分黑云母。樣品中Li2O含量極少，表明鋰云母含量少，故該云母礦不具備提取Li的條件。該云母礦中還有部分Fe2O3，可能會(huì)對(duì)云母礦的白度和色澤等質(zhì)量造成影響。

表1 礦石的多元素分析結(jié)果

1.2 云母礦石的礦物組成

為了查明礦石的礦物種類，對(duì)試驗(yàn)樣品進(jìn)行了X射線衍射分析。X射線衍射分析結(jié)果如圖1所示。結(jié)合巖礦鑒定可知礦石中各礦物的含量組成，如表2所示。

由圖1可知：組成礦石的礦物種類較為復(fù)雜，云母礦物主要為白云母、黑云母和絹云母，且特征衍射峰形尖銳，表明云母結(jié)晶較好；脈石礦物主要為石英、赤鐵礦、纖鐵礦和石榴子石。由表2可知，礦石中云母礦物以白云母和黑云母居多，相對(duì)含量為55%；脈石礦物除石英之外，所占比例較小。

圖1 礦石的X射線衍射分析圖譜

表2 礦石的礦物組成

2 主要礦物的礦物特征

2.1 云母礦物

云母礦物是礦石中選礦回收的主要部分。通過掃描電鏡和巖礦鑒定對(duì)云母礦物的形貌和礦物特征進(jìn)行分析，有助于更好的了解云母礦物的性質(zhì)。

掃描電鏡能夠直接觀察礦石樣品不同礦物顆粒的形貌［7］。圖2（a）為云母礦物（顆粒 A、B、C）的掃描電鏡形貌圖，可以看出云母主要呈薄片狀，部分程鱗片狀和不規(guī)則顆粒狀。圖2（b）為云母礦物（顆粒A）與石英（顆粒B）的形貌圖，可以看出石英主要呈棱角狀顆粒，并與云母的單體解離度較高。根據(jù)云母礦物和脈石礦物的形狀差異，可以通過選擇性磨礦使其達(dá)到不同的細(xì)度，進(jìn)而達(dá)到分離、提純的目的［8］。

圖2 云母礦物的掃描電鏡圖

巖礦鑒定表明，該礦石中云母礦物為白云母、黑云母和少量的絹云母，三者互層生長，嵌布關(guān)系復(fù)雜，不易分離。白云母在單偏光下為無色透明假六方形或菱形片狀集合體，部分帶淺綠和淺褐色色調(diào)，具有一組完全解理的縱切面呈長條形，閃突起現(xiàn)象明顯，顆粒大小為0.1～0.6mm。黑云母在單偏光下為黑色、深褐、紅褐片狀集合體，多色性明顯，主要以紅褐色為主，表明該類巖石為高級(jí)、中高級(jí)變質(zhì)巖。當(dāng)解理縫平行與偏光振動(dòng)方向時(shí)，顏色最深，幾乎不透明，近平行消光。黑云母顆粒大小相對(duì)白云母要大一些，顆粒大小為0.2～1mm。絹云母在單偏光下為細(xì)小的隱晶質(zhì)鱗片狀集合體，晶形不發(fā)育，分布于白云母和黑云母周圍，推斷其為早期千枚巖化的產(chǎn)物，晚期被白云母、黑云母所交代，現(xiàn)有部分殘留。圖3（a）為白云母和黑云母互層生長，圖3（b）為絹云母分布于白云母和黑云母周圍。

2.2 脈石礦物

脈石礦物主要是石英、赤鐵礦、纖鐵礦和石榴子石。其中，石英主要以致密塊狀以及不規(guī)則棱角狀產(chǎn)出，部分則是呈粒狀、次渾圓粒狀形式出現(xiàn)，結(jié)晶程度為半自形和它形晶，顆粒大小為0.1～0.4mm，大部分石英以單體出現(xiàn)，部分石英與云母、石榴子石等礦物均形成共生關(guān)系（圖4（a））。赤鐵礦在礦石中呈條帶狀分布于云母之間，與云母片理產(chǎn)狀相同，零星分布于石榴子石周圍。纖鐵礦呈不規(guī)則條帶狀，細(xì)脈狀分布于云母之間，與赤鐵礦伴生。石榴子石具有均質(zhì)性，晶體中有不規(guī)則的裂紋，顆粒切面多為六邊形及多邊形（圖4（b）），顆粒大小為1～2mm，大部分石榴子石的內(nèi)部發(fā)生了絹云母化，還伴有石英的動(dòng)態(tài)重結(jié)晶。

圖3 云母礦物的鏡下照片

圖4 脈石礦物的鏡下照片

3 主要礦物的嵌布粒度

礦石中主要目的礦物的粒度組成及其分布特點(diǎn)，對(duì)確定磨礦細(xì)度和制訂合理的選礦工藝流程有著直接的影響，通過對(duì)礦物粒度的分析，可以預(yù)測在一定磨礦細(xì)度下可能達(dá)到的單體解離程度，并由此確定有用礦物實(shí)現(xiàn)解離所需要的最佳磨礦細(xì)度。為此，在顯微鏡下對(duì)礦石中的云母礦物和石英進(jìn)行測量和分析，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表3所示。

表3 主要礦物的嵌布粒度

由表3可知：白云母、黑云母和石英嵌布粒度較粗，主要集中在0.1～0.4mm，當(dāng)粒級(jí)為＋0.104mm時(shí)，其累計(jì)分布率分別為93.84%、92.48% 和96.74%。絹云母顆粒細(xì)小，嵌布粒度主要集中在0.005～0.01mm。從嵌布粒度看，礦石粗磨到100目左右就可使90%的云母礦物達(dá)到單體解理。

4 結(jié)論

1）云母礦物主要為白云母、黑云母和絹云母，其中以片狀、鱗片狀集合體為主，或者為細(xì)小的隱晶質(zhì)鱗片狀集合體。脈石礦物主要為石英，且嵌布粒度均勻。赤鐵礦、纖鐵礦及石榴子石等與云母存在共生現(xiàn)象，會(huì)對(duì)選礦造成不利影響，影響其選礦提純指標(biāo)。

2）礦石中云母礦物含量約50%～65%，主要元素為Si、Al、K、Fe等元素，其中Fe為有害元素，會(huì)影響云母的白度和色澤。該云母礦石屬易解離難選型，白云母和黑云母互層生長，相互交切，絹云母生長于白云母和黑云母周圍，不易分選；脈石礦物石英、石榴子石為中細(xì)粒均勻嵌布，容易解離。云母礦物預(yù)計(jì)在100目左右可獲得單體解離。

3）云母礦物和石英的單體解離度較高，因此較大顆粒的石英可以通過選擇性磨礦、分級(jí)實(shí)現(xiàn)與云母的分選，浮選法則可以實(shí)現(xiàn)云母與細(xì)小的石英的分離。赤鐵礦、纖鐵礦及石榴子石與云母礦物存在較大的比重差，通過選擇性磨礦達(dá)到單體解理后，再利用分級(jí)、重選實(shí)現(xiàn)分選的目的。

［1］徐文炘，郭陀珠，李衡，等.云母礦物材料研究現(xiàn)狀及前景［J］.礦產(chǎn)與地質(zhì)，2001，15（3）：201－204.

［2］吳照洋.云母資源概況及加工應(yīng)用現(xiàn)狀［J］.中國粉體技術(shù)，2007（13）：179－182.

［3］魯守寬.太行山東麓的碎云母礦產(chǎn)資源開發(fā)與利用預(yù)測［J］.唐山工程技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，1995，17（3）：77－81.

［4］龔先政，祖占良，鄭水林.云母加工利用技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展動(dòng)向［J］.中國非金屬礦導(dǎo)刊，2000（5）：18－21.

［5］袁楚雄，田中凱，劉奇.云母及其深加工［J］.國外金屬礦選礦，1996（4）：42－45.

［6］韓躍新.礦物材料［M］.北京：科學(xué)出版社，2006.

［7］王培銘，許乾慰.材料研究方法［M］.北京：科學(xué)出版社，2005.

［8］段希祥.選擇性磨礦及其應(yīng)用［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，1991.