曹陽陽，梁 歡，何東升，宋國平

(1.武漢工程大學 資源與安全工程學院，湖北 武漢 430073；2.孝感市生態(tài)環(huán)境局應城市分局，湖北 應城 432400)

0 引言

螢石又名氟石，化學成分為CaF2，是一種重要的非金屬礦物材料[1]。目前全球發(fā)現了大量的螢石礦床，已探明的螢石礦儲量約為5億t[2-4]。我國螢石礦資源位居世界第三，占世界總儲量的10%，其中華東、華北和華中3個地區(qū)的礦山數量占全國的85%以上，而開采礦石總量約占全國總采礦量的80%[5-7]。螢石礦床的類型可分為單一型螢石礦床和伴(共)生型螢石礦床。單一型螢石礦床的礦石組成以螢石、石英為主，脈石礦物為方解石、白云石、磁鐵礦、磷灰石和硫化物等。伴(共)生型螢石礦床中的螢石是該礦床的脈石礦物，而其最主要的礦物為方解石、金屬硫化物和磁鐵礦，因此伴(共)生型螢石礦床中的螢石是隨著主要礦物的開采而被回收利用的。我國目前螢石礦的主要來源是單一型螢石礦床，伴(共)生型螢石礦床的開發(fā)水平比較落后[8]。

螢石是自然界含氟量最高的礦物，是氟化工的主要礦物原料，同時也被用于新能源、新材料等一些新興產業(yè)。隨著科學技術的不斷進步，螢石的應用領域逐漸擴大，在氟化、制冷、航空、醫(yī)藥和原子能等行業(yè)也得到了應用[9-10]。螢石在冶金領域的應用是作為鋼鐵工業(yè)的熔劑，用于增加熔融礦物的流動性，從而降低冶煉溫度，減少能源的消耗。螢石在化工領域可作為制備氫氟酸及其衍生物的原料，在塑料工業(yè)中使用可使塑料的耐腐蝕性和化學穩(wěn)定性大幅度提高。我國豐富的螢石資源促進了氟化工行業(yè)的飛速發(fā)展，也促進了新能源、新材料等一些新興產業(yè)的發(fā)展。因此，螢石礦資源的開發(fā)利用對于現代工業(yè)的發(fā)展具有越來越重要的戰(zhàn)略意義[11-12]。

1 礦石的化學成分

礦石樣品采自甘肅某礦，均勻混合后破碎、篩分、對輥細碎至-1 mm，裝袋制成樣品后用于工藝礦物學研究。

礦石樣品中的主要元素質量分數采用X射線熒光光譜儀(XRF)進行測試分析，結果見表1。

表1 螢石礦樣的化學多元素分析結果 單位：%

由表1可知，該礦石的主要有用礦物為CaF2，其品位為5.10%，屬于典型的低品位螢石礦，主要雜質為SiO2、CaO、MgO、Fe2O3。

2 礦石的礦物組成

礦石樣品的主要礦物組成及質量分數見表2。

表2 礦石樣品的主要礦物組成及其質量分數 單位：%

由表2可知，礦石樣品中所含礦物種類較多，礦石中含量最多的脈石礦物為石英，而主要的有用礦物為螢石，其余脈石礦物主要為方解石、白云石、磁鐵礦，此外還含有微量的鉀長石、鈉長石和重晶石等礦物。

礦石樣品中鈣元素的分配比見表3。由表3可知，鈣元素主要分配于氟化物礦物和碳酸鹽礦物中，其中螢石的占有率為60.63%，方解石的占有率為25.87%，白云石的占有率為13.08%。礦石中含有較多的碳酸鹽礦物，在浮選中尤其要注意脫除方解石和白云石，否則會增加螢石的分選難度。

表3 礦石樣品中鈣元素的分配比 單位：%

3 主要礦物的嵌布特征

利用AMICS對具有代表性的主要礦物進行表面微觀形貌和微區(qū)成分分析。圖1為螢石與石英共生的嵌布形態(tài)。由圖1可知：一部分螢石以單體顆粒的形式存在，晶體完整，但結晶顆粒均較細；一部分螢石呈自形或半自形結構不均勻分布在脈石礦物之間，結晶顆粒呈致密塊狀，不完全解離，粒度一般在30～50 μm，少量的螢石(>50 μm)與石英緊密共生，周邊多鑲嵌細粒石英，顯示螢石與石英的成因關系密切。

圖1 螢石與石英共生的嵌布形態(tài)

圖2為螢石與白云石共生的嵌布形態(tài)。

圖2 螢石與白云石共生的嵌布形態(tài)

由圖2可知：白云石呈隱晶質結構包裹于螢石集合體中，結晶顆粒非常細，粒度在5～10 μm；白云石主要呈自形、半自形粒狀結構，并且以不均勻粒狀或致密塊狀分布于礦石基質內，少量白云石與石英緊密共生或與次生石英共生于晶洞，粒度一般在15～30 μm；方解石呈顯微球粒單晶分布于石英集合體的邊緣位置，或以網脈狀分布于基質中，結晶顆粒較粗，粒度一般在25～35 μm。

圖3為螢石與磁鐵礦共生的嵌布形態(tài)。由圖3可知：磁鐵礦以緊密粒狀和不規(guī)則粒狀分散在基質中，一部分鑲嵌于螢石內，與石英、螢石形成共生關系，粒度一般在20～25 μm；石英呈不規(guī)則塊狀或粒狀，一部分與白云石緊密共生或與螢石、磁鐵礦共生，多數石英與螢石形成復雜的浸染、鑲嵌共生關系，粒度一般在25～50 μm。

圖3 螢石與磁鐵礦共生的嵌布形態(tài)

表4為螢石與脈石礦物的嵌布特征。由表4可知，通過AMICS測試礦石樣品得到的螢石單體解離度為67.60%。螢石主要與石英、方解石、白云石、磁鐵礦等礦物共生，其中與螢石共生最多的礦物為石英，共生體的質量分數合計為15.11%，而螢石與白云石共生體的質量分數合計為4.67%，可以通過細磨進一步提高礦石中螢石的單體解離度，以降低脈石礦物之間的連生體對螢石分選指標的影響。

表4 螢石與脈石礦物的嵌布特征 單位：%

由AMICS測定螢石礦過程示意圖(見圖4)可知，多數螢石礦與石英以毗鄰的形式共生，共生邊界較不規(guī)則，部分細粒狀螢石包裹于石英中，也有部分較細粒的石英包裹于螢石礦中。白云石大多呈細微粒狀，部分與螢石連生，相對于石英礦物的解離情況較好。

圖4 AMICS測定螢石礦過程示意圖

綜上所述，螢石礦的單體解離度比較高，達到了67.60%，共生比較多的脈石礦物為石英。礦石樣品中石英與螢石的解離較差，并且兩者均含有微細礦物顆粒，這樣不僅增加了螢石的分選難度，也會造成螢石礦資源的浪費。

4 主要礦物的粒度分布特征

AMICS測得的主要礦物的粒度分布見圖5和表5。

圖5 螢石礦物的粒度分布

表5 螢石礦物的粒度分布

由圖5可知，隨著顆粒粒徑的增大，螢石礦的單體顆粒質量分數逐漸增大。結合表5可知：該樣品屬于細粒螢石礦，樣品中粒徑大于26.52 μm的顆粒的質量分數為63.03%；螢石礦中螢石單體礦物-75 μm粒級的總占比為100%，而螢石的最佳浮選粒級為10～100 μm[13]，其中-22.30 μm粒級的質量分數最大。

螢石礦物單體顆粒按面積排列圖見圖6。由圖6可知，螢石礦浸染狀構造中，礦石礦物的分布雜亂，沒有固定的方向，并且礦石的粒度相對較細，因此在選別過程中無需細磨。

圖6 螢石礦物單體顆粒按面積排列圖

5 結論

a.本研究礦石樣品中的主要有用礦物為螢石，主要脈石礦物為石英，其次為方解石、白云石等。

b.螢石在礦石中的存在形式主要為細粒狀和致密塊狀，與方解石、白云石、石英、磁鐵礦等脈石礦物有較復雜的共生關系。

c.螢石礦的單體解離度為67.60%，部分與磁鐵礦、石英共生，部分包裹著白云石。礦石中的螢石屬于中細粒嵌布,其中11.15～63.07 μm粒級中細微粒占83.48%，-11.15 μm粒級的微細粒占14.74%，因10～100 μm粒級是螢石的最佳浮選粒級，因此該礦石無需細磨。