白建海 ，趙玉卿 ，應(yīng)永朋 ，王守敬 ，熊馨

（1.青海省地質(zhì)調(diào)查院，青海 西寧 810012；2.青海省地質(zhì)礦產(chǎn)測試應(yīng)用中心，青海西寧 810008；3.中國地質(zhì)科學(xué)院鄭州礦產(chǎn)綜合利用研究所，河南 鄭州 450006）

中國的銣資源廣泛分布在福建、甘肅、廣西、河南、湖北、湖南、江西、內(nèi)蒙古、青海、陜西、四川、西藏、新疆等?。▍^(qū)），分為硬巖型銣礦資源和鹽湖型銣礦資源[1]。與國外資源相比，中國的銣資源具有低品位、開發(fā)利用難度大的特點[2]。針對硬巖型銣礦，根據(jù)銣的賦存狀態(tài)可分為云母型銣礦和長石型銣礦。目前，在中國已發(fā)現(xiàn)的銣礦資源中，除了江西宜春414、新疆可可托海等少數(shù)礦山中的銣資源主要賦存在云母中外，許多硬巖型銣礦資源主要賦存在長石中。由于長石型銣礦難以提取，因此國內(nèi)研究和開發(fā)利用的主要是云母型銣礦。

本文主要闡述對青海某低品位銣礦石進行工藝礦物學(xué)研究和選礦工藝研究的結(jié)果，通過該研究查明了礦石中的銣主要分布在云母中，可選礦物為云母，并通過選礦工藝實驗進一步證明了該礦石具備綜合利用條件。

1 礦床地質(zhì)概況

1.1 礦床地質(zhì)

青海某低品位銣礦位于柴達木盆地東北緣，祁連山南坡，海拔3140～4068 m，出露地層屬東昆侖—中秦嶺地層分區(qū)，為南宗務(wù)隆山地層小區(qū)，隸屬于柴達木北緣Pb-Zn-Mn-Cr-Au-白云母成礦帶。礦區(qū)主要出露地層主要為古元古代達肯大坂（巖）群片巖—大理巖段。

區(qū)內(nèi)達肯大坂（巖）群呈北西-南東向展布，普遍遭受了強烈的變質(zhì)作用和深熔作用的疊加改造，同時由于受構(gòu)造影響，該套地層整體表現(xiàn)出一種“有層無序”的特征[3]。根據(jù)前人資料將其劃分為三個巖性段，依次為大理巖段、片巖段、混合巖化片巖段[4-6]。其中，混合巖化片巖段主要巖性為灰黑夾肉紅色混合巖化黑云石英片巖，厚度超過2 km，巖石具混合巖化，肉紅色正長花崗巖基本沿巖石片理貫入，少量斜交巖石片理[7]。與片巖多呈漸變過渡整合接觸，接觸界線不清晰，與大理巖多呈整合接觸。片巖段主要巖性為淺灰色黑云石英片巖，與大理巖段呈整合接觸。大理巖段主要巖性為灰白色厚層狀白云質(zhì)大理巖、灰白色薄層狀白云質(zhì)大理巖夾透閃石大理巖，與片巖段多呈斷層接觸。

1.2 礦體特征

礦區(qū)內(nèi)共圈定出稀有金屬礦體20條礦體，多為多種稀有金屬元素共、伴生，其中銣礦體13條，銣鉭鈹?shù)V體1條、銣鉭礦體3條、銣鈹?shù)V體2條、鈹鉭礦體1條；礦體主要集中分布于區(qū)內(nèi)9條花崗偉晶巖脈中，長度約58.5～280.08 m，真厚度約1.12～12.48 m，Rb2O最高品位0.258%、平均品位0.08%；BeO最高品位0.096%、平均品位0.05%；Ta2O5最高品位0.019%、平均品位0.007%。其中ρ4、ρ87偉晶巖脈長度及規(guī)模均較大，顯示出較好的找礦前景。

ρ4號白云母花崗偉晶巖：呈“囊”狀展布，地表出露長約480 m，寬約35～150 m，通過工程控制在其中圈定出SMⅥ銣礦體，共有9條單礦體組成（SMⅥ-1···9），礦體整體走向113°，出露長度約64.95～280.08 m，厚度1.12～12.48 m，賦礦巖性主要為白云母花崗偉晶巖，礦化蝕變?yōu)榘自颇富?、鈉長石化。Rb2O最高品位0.24%，平均品位0.09%；在該礦體中同時發(fā)現(xiàn)鋰、鈹?shù)V化，其中含鈹?shù)V物為黑色、墨綠色針狀、星點狀綠柱石，BeO品位0.05%；含鋰礦物主要為淺粉紫色鋰云母，LiO品位0.82%；該偉晶巖脈北東側(cè)發(fā)育區(qū)內(nèi)最主要斷裂構(gòu)造，巖脈展布方向與主構(gòu)造方向一致，導(dǎo)致礦體受構(gòu)造控制明顯。

ρ87白云母花崗偉晶巖：呈不規(guī)則狀展布，地表出露長約320 m，寬約40～90 m不等，通過工程揭露，在其中圈定出MⅤ稀有金屬礦體，共有2條單礦體組成（SMⅤ-1、2），礦體嚴格受偉晶巖脈的產(chǎn)出形態(tài)控制，整體走向近東西，傾向近南，形態(tài)不規(guī)則。賦礦巖性為白云母花崗偉晶巖，蝕變主要為高嶺土化、鉀化；礦化蝕變主要為鈉長石化、白云母化，白云母多呈片狀展布，局部呈板狀；礦體地表長度120～400 m，厚度約9.39～12.27 m，Rb2O最高品位0.123%，平均品位0.082%；同時伴生鈹， BeO最高品位0.05%，平均品位0.042%。

2 礦石特征

2.1 礦物成分

為了確定礦石中礦物組成，對原礦試樣進行了MLA分析，分析結(jié)果見表1。分析結(jié)果表明礦石主要組成礦物為石英、鈉長石、白云母、鉀長石、金云母等。

表1 礦石礦物成分組成/%Table 1 Mineral composition of ores

2.2 化學(xué)成分

礦石化學(xué)成分分析見表2。由表2可以看出，該礦石中主要利用元素為銣，Rb2O含量為0.070%，鈮和鉭可考慮綜合利用。

表2 礦石化學(xué)成分分析結(jié)果/%Table 2 Analysis results of chemical composition in ores

2.3 主要礦物嵌布粒度

本次研究采用MLA分析方法詳細統(tǒng)計了主要礦物的粒度組成。從分析結(jié)果可以看出，礦石中石英、鈉長石、鉀長石和云母粒度均較粗。分析結(jié)果見表3。

表3 主要礦物嵌布粒度Table 3 Distribution size of main minerals

2.4 主要礦物的嵌布特征

（1）云母

云母在礦石中總含量為15.79%。顯微鏡觀察顯示云母主要呈自形、半自形片狀晶形（圖1），浸染狀分布、條帶形分布（圖2），粒度較粗，一般為0.1～0.3 mm。為了研究云母中有用元素含量，本次研究對云母進行了電子探針分析，分析結(jié)果見表4、5。

圖1 云母呈半自形片狀晶型Fig.1 Mica with hypidiomorphic lamellar crystal form

圖2 云母呈條帶型定向分布Fig.2 Mica distributed directionally in strip shape

表4 白云母電子探針分析結(jié)果/%Table 4 Electron microprobe analysis of muscovite

表5 金云母電子探針分析結(jié)果/%Table 5 Electron microprobe analysis of phlogopite

從電子探針分析結(jié)果可以看出，云母是礦石中主要的含銣礦物，包括白云母和金云母。云母中Rb2O含量變化較大，其中白云母中Rb2O含量范圍從0.57%到0.83%，平均0.67%；而金云母中Rb2O含量范圍從0.19%到0.40%，平均0.27%。

由于云母中Rb2O含量變化較大，本次研究采用單礦物分析法確定礦石中云母的銣含量。首先對挑選的單礦物云母進行了X衍射分析，分析結(jié)果表明該單礦物樣品中云母礦物含量為97%，石英為2%，其他礦物為1%。其次對該單礦物樣品進行化學(xué)分析，結(jié)果見表6。

表6 云母單礦物化學(xué)分析結(jié)果/%Table 6 Chemical analysis results of mica monomineral

分析結(jié)果顯示云母單礦物中Rb2O含量為0.37%，是礦石中主要的含銣礦物之一。由于礦石中云母粒度較粗，有利于其選礦富集。但也由此可知，若選礦過程中只選別云母精礦，則選礦精礦產(chǎn)品中Rb2O含量的上限為0.37%左右。

（2）鉀長石

鉀長石是礦石中主要礦物之一，其在礦石中的含量為8.97%。礦石中鉀長石多為浸染狀分布，半自形粒狀顆粒，粒度較粗。對鉀長石進行了電子探針分析，結(jié)果表明礦石中鉀長石銣含量較低，且變化不大，平均0.17%左右。電子探針分析結(jié)果見表7。

表7 鉀長石電子探針分析結(jié)果/%Table 7 Electron microprobe analysis of potash feldspar

（3）鈉長石

鈉長石是礦石中主要的脈石礦物之一，在礦石中含量為21.51%。礦石中的鈉長石主要呈自形板狀，粒度較粗。對鈉長石進行電子探針分析，結(jié)果表明鈉長石中不含銣。

（4）石英

石英是礦石中主要脈石礦物之一，在礦石中主要呈他形粒狀，其在礦石中含量達到52.35%。對石英進行了電子探針分析，結(jié)果表明石英中不含銣。

3 銣的賦存狀態(tài)

為了確定礦石中銣的賦存狀態(tài)，本次研究對原礦中的銣進行了金屬量平衡計算，計算結(jié)果見表8。經(jīng)過計算，原礦石中Rb2O主要分布在云母中，占比達到82.26%，鉀長石中Rb2O含量則較低，占比為17.74%。由于鉀長石中的銣在后續(xù)冶煉中提取成本高、難度大，因此該礦選礦回收主要以回收云母礦物為主。

表8 原礦石中銣金屬量平衡計算Table 8 Equilibrium calculation of rubidium metal content in raw ore

4 選礦工藝研究

根據(jù)工藝礦物學(xué)研究結(jié)果，針對該礦石主要回收元素為銣，主要回收礦物為云母（鉀長石不做回收），并伴生回收鈮鉭礦物的選別特征，對該礦進行了磁選、重選、浮選單工藝和聯(lián)合工藝選別，最終確定采用碎礦-粗粒云母篩分-磁重聯(lián)合回收鉭鈮-尾礦浮選回收銣的選礦工藝流程見圖3。閉路實驗結(jié)果見表9。

圖3 閉路實驗流程Fig.3 Closed-circuit flotation flowsheet

表9 閉路流程技術(shù)指標(biāo)Table 9 Technical index of closed circuit process

閉路實驗結(jié)果表明，原礦采用碎樣—粗粒云母篩分—磁重聯(lián)合回收鉭鈮—尾礦浮選回收銣的工藝流程，可獲得+2 mm含銣云母精礦、浮選銣精礦、鉭鈮粗精礦產(chǎn)品。含銣精礦產(chǎn)品中Rb2O總回收率為74.09%，含銣云母精礦和浮選銣精礦的品位均接近該礦中云母純礦物銣含量（0.37%），選別效果較好。

5 浮選精礦產(chǎn)品中鋰、銣、銫浸出探索實驗

本次研究對浮選銣精礦產(chǎn)品進行了鋰銣銫的浸出探索實驗，考查以云母為主的精礦產(chǎn)品中鋰銣銫的浸出效果。探索實驗所用銣精礦Li2O含量為0.41%，Rb2O含量為0.33%，Cs2O含量為0.037%。浸出探索實驗流程見圖4，實驗結(jié)果見表10。

圖4 浸出探索實驗流程Fig.4 Process of exploratory test of leaching process

表10 浸出探索實驗結(jié)果Table 10 Test results of leaching exploration

浸出探索實驗結(jié)果表明，經(jīng)硫酸熟化處理后，再用水浸出，銣精礦中鋰、銣、銫的可浸性較好。隨著熟化溫度的升高，浸出率逐漸增加，經(jīng)230 ℃硫酸熟化，鋰、銣、銫的作業(yè)浸出率均達82%左右，可浸性較好。但銣精礦品位較低，浸出成本很高。

6 結(jié) 論

（1）礦石中Rb2O含量為0.080%，是主要有用元素。銣主要賦存在云母和鉀長石中，以云母為主，且白云母中銣含量較高。研究結(jié)果表明，該礦云母中Rb2O含量為0.37%，分布率為82.26%；鉀長石中Rb2O含量為0.17%，分布率為17.74%。

（2）云母在礦石中礦物含量為18.49%，礦石中大部分銣分布在云母中，所以銣在礦石中呈較為集中狀態(tài)分布。由于鉀長石中銣含量較低，且鉀長石中的銣在后續(xù)冶煉中提取成本高、難度大，因此確定選礦的主要回收礦物為云母。

（3）礦石中云母粒度較粗，一般為0.1～0.3 mm，較為易選。

（4）礦石中云母單礦物分析顯示Ta2O5含量為56.6 g/t，Nb2O5含量為407 g/t，但電子探針分析顯示其不含鈮鉭，主要是由于云母中包裹了少量的微細粒鉭鈮礦物造成的。

（5）選礦工藝研究結(jié)果表明，原礦采用碎樣—粗粒云母篩分—磁重聯(lián)合回收鉭鈮—尾礦浮選回收銣的工藝流程，可獲得+2 mm含銣云母精礦（Rb2O品位0.37%）、浮選銣精礦（Rb2O品位0.33%）、鉭鈮粗精礦產(chǎn)品。全流程Rb2O總回收率為74.09%。

（6）對含Li2O 0.41%，含Rb2O 0.33%，含Cs2O 0.037%銣精礦進行鋰銣銫的浸出探索實驗，經(jīng)230℃硫酸熟化，鋰、銣、銫的作業(yè)浸出率均達82%左右，可浸性較好。但銣精礦品位較低，浸出成本很高。

（7）通過本次研究，查明了該礦中的伴生元素鋰、鈮、鉭均能得到可綜合利用的產(chǎn)品。