應(yīng)永朋 ，趙玉卿 ，熊艷 ，熊馨

（1.青海省地質(zhì)礦產(chǎn)測(cè)試應(yīng)用中心，青海 西寧 810008；2.江西省地質(zhì)調(diào)查院，江西南昌 330000）

鋰作為一種新型且重要的能源戰(zhàn)略金屬，在鋰電池，新能源汽車，可控核聚變等領(lǐng)域發(fā)揮著顯著的作用[1-3]。到目前為止，自然界中發(fā)現(xiàn)的鋰礦床最主要的有3種類型：鹵水型、偉晶巖型和沉積巖型[4]。國(guó)內(nèi)關(guān)于鋰多金屬礦的系統(tǒng)工藝礦物學(xué)研究報(bào)道極少[5]，因此希望運(yùn)用工藝礦物學(xué)原理和方法[6]，利用X射線衍射儀、掃描電鏡和礦物自動(dòng)分析系統(tǒng)等測(cè)試分析技術(shù)[7]，通過(guò)研究該偉晶巖型鋰鈹?shù)V石工藝礦物學(xué)，為礦石的選冶實(shí)驗(yàn)提供依據(jù)。

1 礦石的化學(xué)性質(zhì)

礦石的主要化學(xué)成分見(jiàn)表1。

表1 礦石多元素分析結(jié)果/%Table 1 Multi-element analysis results of the run-of-mine ore

2 礦石的礦物組成

通過(guò)薄片鑒定、掃描電鏡和X射線衍射等綜合分析方式，確定了礦石中的主要礦物組成及含量（表2），研究表明礦石中的透明礦物主要由石英、鈉長(zhǎng)石、正長(zhǎng)石、鋰輝石和白云母等組成，金屬礦物主要由、褐鐵礦、磁鐵礦、黃鐵礦和閃鋅礦等組成。

表2 礦石的礦物組成及含量/%Table 2 Mineral composition and content of the ore

3 重要礦物的嵌布特征

鋰輝石是礦石中最主要的含鋰礦物，結(jié)晶程度較高，以自形-半自形結(jié)構(gòu)為主，多呈柱狀產(chǎn)出，內(nèi)部解理和裂理均較為發(fā)育。鋰輝石主要以單體形式存在，其次與鈉長(zhǎng)石、石英及鉀長(zhǎng)石等脈石礦物毗鄰鑲嵌（圖1），其共生邊界多較為平整，有少量鋰輝石內(nèi)部分布有這些微細(xì)粒的脈石礦物而呈包晶結(jié)構(gòu)（圖2）；有時(shí)可見(jiàn)鋰輝石邊緣及裂隙蝕變成白云母（圖3）。

圖1 鋰輝石與鈉長(zhǎng)石連生Fig.1 Spodumene and albite contiguous

圖2 鋰輝石內(nèi)部包裹有微細(xì)粒的石英Fig.2 Spodumene wrapped with fine-grained quartz

圖3 鋰輝石邊緣蝕變成白云母Fig.3 Edge erosion of spodumene into muscovite

鋰綠泥石在礦石中含量較少，常為鋰輝石蝕變而來(lái)。X-射線能譜分析顯示該礦物中常含少量的Fe或者M(jìn)n，由于Fe2+、Mn4+是致色離子，使得部分含F(xiàn)e的鋰綠泥石呈綠色、部分含Mn的鋰綠泥石呈紅色。鋰綠泥石多呈片狀集合體產(chǎn)出，常沿鋰輝石邊緣交代呈殘余結(jié)構(gòu)（圖4），在鋰綠泥石內(nèi)有時(shí)能見(jiàn)到殘余的鋰輝石；其次可見(jiàn)鋰綠泥石常與石英、鉀長(zhǎng)石、鈉長(zhǎng)石鑲嵌連生。

圖4 鋰輝石邊緣被鋰綠泥石交代Fig.4 Spodumene edge replaced by lithium chlorite

磷鋁鋰石為含鋰的磷酸鹽礦物，其中Li2O的理論含量為10.16%，也見(jiàn)少量磷鋁鋰石中含鈉，系磷鋁鋰石中的鋰被鈉以類質(zhì)同相的形式置換所致。其中磷鋁鋰石主要呈自形-半自形粒狀結(jié)構(gòu)產(chǎn)出。

白云母主要呈撓曲片狀、鱗片狀集合體形式產(chǎn)出。白云母多為單體，少量與石英、鈉長(zhǎng)石和鉀長(zhǎng)石等脈石礦物連生，偶見(jiàn)白云母沿鋰輝石邊緣及裂隙交代呈殘余結(jié)構(gòu)。

綠柱石是礦石中最主要的含Be礦物，粒度較粗，主要分布于0.100～0.400 mm。其中BeO的理論含量為14.1%。綠柱石常呈柱狀或者粒狀產(chǎn)出，自形-半自形結(jié)構(gòu)，多以單體形式存在，部分與鈉長(zhǎng)石、石英等緊密鑲嵌在一起（圖5）。

圖5 綠柱石中包裹細(xì)粒的鈉長(zhǎng)石Fig.5 Fine-grained albite wrapped in beryl

鈮鉭鐵礦的分子式為（FeMn)（NbTa）2O6，其粒度主要分布于0.040～0.100 mm。鐵與錳、鈮與鉭是完全類質(zhì)同象，常有鈦、錫、鎢、鋯、鋁、鈾等的混入，按成分可劃分為鈮鐵礦、鉭鐵礦、鈮錳礦、鉭錳礦等四個(gè)亞種。為了了解礦石中鈮鉭鐵礦的成分，通過(guò)掃描電鏡及X射線能譜對(duì)礦石中的鈮鉭鐵礦成分進(jìn)行了分析，確認(rèn)礦石中的鈮鉭鐵礦為鈮錳礦和鉭錳礦。礦石中鈮錳礦和鉭錳礦的含量很少，二者多呈自形-半自形粒狀嵌布于脈石礦物中（圖6），少量以單體形式產(chǎn)出（圖7）。

圖6 鈮鉭鐵礦分布于石英中Fig.6 Niobium-tantalum ore is distributed in quartz

圖7 鈮鉭鐵礦呈單體分布Fig.7 Niobium-tantalum ore is an independent entity

鈉長(zhǎng)石是礦石中含量最高的礦物，主要以柱狀或者粒狀產(chǎn)出，自形-半自形結(jié)構(gòu)，多發(fā)育有聚片雙晶。鈉長(zhǎng)石主要以單體形式產(chǎn)出，少量與石英、鉀長(zhǎng)石、白云母及鋰輝石等鑲嵌在一起。鈉長(zhǎng)石的粒度較粗，多在+0.150 mm。

鉀長(zhǎng)石常呈長(zhǎng)柱狀或者厚板狀，自形-半自形結(jié)構(gòu)，常發(fā)育有卡氏雙晶。鉀長(zhǎng)石主要以單體形式存在，少量與鈉長(zhǎng)石、石英、鋰輝石等礦物緊密共生在一塊。鉀長(zhǎng)石的粒度很粗，多分布在+0.200 mm。

石英含量較多，主要呈粒狀產(chǎn)出，自形-半自形結(jié)構(gòu)。石英主要以單體形式產(chǎn)出，部分與鈉長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、鋰輝石等礦物共生關(guān)系密切。石英的粒度較粗，多分布在0.150 mm以上，部分可達(dá)數(shù)毫米。

4 礦石中鋰、鈹?shù)扔袃r(jià)元素的賦存狀態(tài)

通過(guò)挑選單礦物獲得鋰輝石和白云母兩個(gè)富集樣，為了查明富集樣的純度，通過(guò)礦物自動(dòng)測(cè)量手段對(duì)二產(chǎn)品進(jìn)行礦物定量測(cè)試。結(jié)果顯示，鋰輝石富集產(chǎn)品中鋰輝石的含量94.21%，白云母1.11%，其他雜質(zhì)礦物主要為鈉長(zhǎng)石、石英和鉀長(zhǎng)石等；白云母富集產(chǎn)品中白云母含量99.30%，鋰輝石含量0.22%，其他雜質(zhì)礦物含量很少。對(duì)富集的鋰輝石和白云母富集樣進(jìn)行化學(xué)元素分析，獲得二產(chǎn)品中Li2O含量的含量分別為6.54%和0.19%。再通過(guò)計(jì)算獲得該礦石中鋰輝石和白云母中Li2O的理論含量分別為6.94%和0.17%。磷鋁鋰石中的Li2O理論含量10.16%，進(jìn)而推算出鋰綠泥石中Li2O的林論含量為2.43%。

通過(guò)鋰的配分平衡計(jì)算，確認(rèn)礦石中的鋰絕大部分賦存在鋰輝石中，其占有率為95.19%，磷鋁鋰石和白云母中的占有率分別為1.35%和1.45%，鋰綠泥石中占有率為2.01%。鋰的平衡配分見(jiàn)表3。

表3 鋰在不同礦物中的平衡配分Table 3 Balanced distribution of lithium in different minerals

礦石中的伴生有價(jià)元素鈹和鉭、鈮均主要以獨(dú)立礦物的形式存在，其中，鈹基本上都賦存于綠柱石中；鈮、鉭主要賦存于鈮鉭鐵礦中。

5 重要礦物的嵌布粒度

為了解礦石中重要礦物的粒度分布特性，以便確定合理的磨礦細(xì)度，故對(duì)礦石中鋰輝石和綠柱石的粒度進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 鋰輝石和綠柱石的粒度分布Table 4 Particle size distribution of spodumene and beryl

結(jié)果表明，礦石中鋰輝石和綠柱石的粒度均相對(duì)較粗。其中， 鋰輝石在+0.074 mm粒級(jí)的占有率高達(dá)91.06%，其粒度主要分布于0.147～0.589 mm。綠柱石的粒度分布比較均勻，集中分布于0.074～0.417 mm，在該粒級(jí)范圍的占有率達(dá)到84.15%。

通過(guò)上述兩種礦物的粒度分布規(guī)律可知，由于其結(jié)晶粒度均較粗，在較粗的磨礦細(xì)度下，這些礦物即可實(shí)現(xiàn)較好的解離。

6 礦石中鋰、鈹?shù)V物的連生特征

為了解礦樣中鋰輝石和綠柱石的連生特征，對(duì)其單體解離度及連生狀態(tài)進(jìn)行了系統(tǒng)的測(cè)定，其結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 礦石中重要礦物的連生特征/%Table 5 Connection growth characteristics of important minerals in ore

由表5可知，鋰輝石和綠柱石的單體解離度較高，二者的單體占有率分別84.49%和71.43%。其連生體中，鋰輝石主要與長(zhǎng)石連生，其次與云母連生，還有少量與石英、磷灰石等脈石連生；綠柱石也主要與長(zhǎng)石連生，其次與石英連生，少量與云母等脈石連生。故在較粗的磨礦細(xì)度下，鋰輝石和綠柱石解離效果好，但是由于粗粒鋰輝石在浮選過(guò)程中不易上浮，因此，在磨礦過(guò)程中要選擇合適的磨礦細(xì)度，保證磨礦的均勻程度，以利于鋰輝石和綠柱石的回收。

7 影響礦石中鋰、鈹?shù)扔袃r(jià)元素回收的礦物學(xué)因素

鋰的賦存狀態(tài)研究表明，礦石中的鋰絕大部分賦存于鋰輝石中，且鋰輝石中Li2O的含量達(dá)到6.94%，對(duì)鋰的回收指標(biāo)有利。但是，礦石中有1.35%的鋰賦存于磷鋁鋰石中，雖然該礦物中的Li2O的含量高達(dá)10.16%，但其內(nèi)磷的含量也較高，若對(duì)其進(jìn)行回收，有可能導(dǎo)致鋰精礦中磷超標(biāo)，所以要盡量避免該礦物進(jìn)入鋰精礦。此外，還有少量鋰分布于白云母和鋰綠泥石中，基本無(wú)回收價(jià)值。

鋰輝石的粒度整體較粗，其在+0.074 mm粒級(jí)中的占有率高達(dá)90%以上，有利于鋰輝石的磨礦解離和分選，但也有少量鋰輝石內(nèi)部包裹微細(xì)粒的脈石礦物，在一般磨礦細(xì)度下不易解離，在浮選過(guò)程中容易隨鋰輝石進(jìn)入到鋰精礦產(chǎn)品而影響精礦的品質(zhì)。

礦石中鋰輝石與石英、長(zhǎng)石以及云母等硅酸鹽礦物浮游性能相似，要實(shí)現(xiàn)它們的彼此分離以獲得高品質(zhì)的精礦產(chǎn)品，將會(huì)存在一定的難度。

礦石中的鈹基本都賦存于綠柱石中，綠柱石粒度較粗，對(duì)其磨選有利。

鈮、鉭均分布于鈮鉭鐵礦中，但其粒度相對(duì)較細(xì)，如果要對(duì)其進(jìn)行回收，尚需對(duì)礦石進(jìn)行細(xì)磨。同時(shí)，由于礦石中還存在一定量的磷鐵錳礦、鐵鋁榴石、磷灰石等比重較大或者具有磁性的礦物，在對(duì)鈮、鉭礦物的磁選或者重選過(guò)程中，容易隨之進(jìn)入到鈮鉭精礦進(jìn)而影響精礦品位，后續(xù)需要進(jìn)一步采取手段對(duì)粗精礦進(jìn)行分選以獲得合格鈮鉭精礦。

礦石中含有一定量的磷，磷主要分布于磷灰石、磷鐵錳礦和磷鋁鋰石中，在酸性選別條件下，磷灰石和磷鋁鋰石可浮性較好，在對(duì)鋰輝石的選別過(guò)程中容易進(jìn)入到鋰精礦中。故在對(duì)鋰礦物的選別過(guò)程中，要重點(diǎn)加強(qiáng)這些含磷礦物的關(guān)注，防止精礦產(chǎn)品中磷超標(biāo)。

8 結(jié) 論

（1）礦石中Li2O的含量為0.75%，是最主要的回收對(duì)象。此外，礦石中還存在少量的Be、Ta、Nb、Rb和Cs，可以考慮綜合回收。

（2）礦石中的含鋰礦物主要為鋰輝石，另有少量的鋰綠泥石、磷鋁鋰石和白云母；鈹?shù)V物主要為綠柱石；鈮鉭礦物主要為鈮鉭鐵礦。其他礦物主要為石英、鉀長(zhǎng)石和鈉長(zhǎng)石，另有少量磷鐵錳礦、磷灰石、鐵鋁榴石、黑云母和方解石等。

（3）鋰、鈹?shù)馁x存狀態(tài)表明，礦石中的鋰絕大部分賦存于鋰輝石中，且鋰輝石中Li2O的含量達(dá)到6.94%，鈹也基本分布于綠柱石中，對(duì)鋰、鈹?shù)幕厥罩笜?biāo)有利。礦石中鋰輝石、綠柱石與其他脈石礦物之間的共生邊界較為平整，嵌布關(guān)系比較簡(jiǎn)單，而且這些礦物的粒度整體較粗，在+0.074 mm粒級(jí)中的占有率分別達(dá)到91.06%和84.15%，也有利于目的礦物的解離。

（4）鈮、鉭主要賦存于鈮鉭鐵礦中，由于其粒度整體較細(xì)，在磨礦過(guò)程不易解離；同時(shí)，礦石中還存在一定量磷灰石、磷鐵錳礦和鐵鋁榴石等比重較大或者具有磁性的礦物，在對(duì)鈮鉭鐵礦的磁選或者重選過(guò)程中，不易與這些礦物分離，會(huì)對(duì)精礦品位造成一定的影響。

（5）礦石中存在大量的鈉長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石以及石英，這些礦物純度較高，雜質(zhì)元素（如Fe）含量低，可以考慮綜合回收。

（6）礦石中存在一定量的磷，磷主要分布于磷灰石、磷鐵錳礦和磷鋁鋰石中，這些含磷礦物由于具有比重大、弱磁性或者可浮性好的特點(diǎn)，在對(duì)鈮鉭礦物的重選、磁選以及對(duì)鋰礦物的浮選過(guò)程中，容易隨之進(jìn)入到鈮鉭精礦以及鋰精礦中，造成精礦產(chǎn)品中的磷超標(biāo)，故在選別過(guò)程中要予以重視。

（7）綜上所述，鋰作為礦石中最重要的有價(jià)元素，絕大部分賦存于鋰輝石中，從鋰輝石的鋰含量、粒度、嵌布關(guān)系等工藝礦物學(xué)特征來(lái)看，通過(guò)浮選應(yīng)該可以獲得高品質(zhì)的鋰精礦。建議采取適中的磨礦細(xì)度，保證磨礦的均勻程度，避免鋰輝石過(guò)磨；同時(shí)采取合適的藥劑制度，強(qiáng)化鋰輝石與長(zhǎng)英質(zhì)礦物的分離效果，最終取得理想的選鋰指標(biāo)。