第 3 期 2015 年 6 月矿产保护与利用 CONSERVATION AND UTILIZATION OF MINERAL RESOURCES. 3 Jun * 卢氏锂辉石 - 锂云母型稀有多金属矿石工艺矿物学研究王盘喜 1,2, 海东婧 1,2, 卞孝东 1,2, 赵海波 1,

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1 第 3 期 2015 年 6 月矿产保护与利用 CONSERVATION AND UTILIZATION OF MINERAL RESOURCES. 3 Jun 卢氏锂辉石 - 锂云母型稀有多金属矿石工艺矿物学研究王盘喜 1,2, 海东婧 1,2, 卞孝东 1,2, 赵海波 1,2, 朱黎宽 1,2 1,2, 刘璐 ( 1. 中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所, 郑州 ; 2. 国家非金属矿资源综合利用工程技术研究中心, 郑州 ) 摘要 : 深入研究了卢氏锂辉石 - 锂云母型稀有多金属矿石的工艺矿物学特征, 为矿石选冶工艺提供理论基础和科学依据查明了矿石中锂辉石锂云母绿柱石铌钽铁矿锑钽矿细晶石和铯榴石等稀有金属矿物可供回收利用, 石英和长石亦可综合回收, 有用矿物占矿物量的 94. 3% 铌钽矿物与锂云母和锂电气石关系密切, 铷无独立矿物载体矿物为长石和锂云母锂辉石和锂云母粒度较粗, 铌钽铁矿和绿柱石粒度细小铌钽铁矿主要呈粒柱状绿柱石主要呈柱状和晶簇状集合体分布于粒间隙及微裂隙中关键词 : 锂辉石 ; 锂云母 ; 铌钽铁矿 ; 绿柱石 ; 工艺矿物学中图分类号 : TD91; TD865 文献标识码 : B 文章编号 : ( 2015) DOI: /j. cnki. issn Processing Mineralogy of Spodumene - lepidolite Pattern Rare Polymetal Ore in Lushi WANG Panxi 1,2,Hai dongjing 1,2,BIAN Xiaodong 1,2,ZHAO Haibo 1,2,ZHU Likuan 1,2,LIU Lu 1,2 ( 1. Zhengzhou Institute of Multipurpose Utilization of Mineral Resources,CAGS,Zhengzhou ; 2. National Research Center of Multipurpose Utilization of Non - metallic Mineral Resources,Zhengzhou ,China) Abstract: This paper thoroughly studied the processing mineralogy features of Spodumene - Lepidolite pattern rare polymetallic ore,which could supply theoretical base and scientific evidence for mineral separation and metallurgy technology. It was found out that rare metal minerals including spodumene,lepidolite,beryl,columbite - tantalite,stibiotantalite,microlite and pollucite can be recovered and utilized,quartz and feldspar can also be comprehensively recovered in this ore. Useful minerals accounted for 94. 3% in the ore. Niobo - tantalic minerals were closely related to lepidolite and elbaite,there was no independent mineral of rubidium,which hosted in feldspar and lepidolite. Spodumene and lepidolite had comparatively rough granularity,columbite - tantalite and beryl had smaller particle size. Columbite - tantalite mainly presented grain and columnar,beryl mainly presented columnar and drusy - aggregate and distributed in intergranular and micro cracks. Key words: spodumene; lepidolite; columbite - tantalite; beryl; processing mineralogy 卢氏稀有多金属矿带位于东秦岭褶皱系中段朱阳关 - 夏馆断裂带和木家娅 - 内乡断裂带之间, 从卢氏西南部东延至信阳附近断续有稀有金属矿床和矿化点出现, 其中代表性的矿点 ( 床 ) 分布在卢氏县官坡狮子坪五里川瓦窑沟双槐树等乡镇境内 [1], 主矿区范围约 100 余 km 2, 不同程度地富集着铌钽锂铯等稀有金属矿产前人对该区开展过系统的区域地质工作 [2], 针对官坡南阳山地区稀有收稿日期 : 基金项目 : 中国地质调查局地质矿产调查评价专项 ( ) 作者简介 : 王盘喜 ( ), 男, 宁夏西吉人, 硕士学位, 工程师, 主要从事地质勘查及工艺矿物学研究

2 42 矿产保护与利用 2015 年多金属矿床做过普查和勘探 [3], 对东秦岭伟晶岩及成矿特征进行过较为深入的科研工作 [4-5], 对锂辉石和铋钽锑矿进行了系统的矿物学研究 [6-7], 但是, 前人未对该区稀有多金属矿石开展过系统的工艺矿物学研究锂辉石 - 锂云母型稀有多金属矿石是该成矿带内主要矿石类型之一, 本次根据南阳山矿区矿石储量特征, 系统采集了该类型不同矿脉矿石样品, 按储量比例配成混合样, 进行了系统的工艺矿物学研究, 为该矿石选冶工艺提供理论基础和科学依据, 加快对该地区稀有多金属矿的开发利用进程 1 矿石物质组成 1. 1 化学成分原矿化学多项分析结果见表 1 由表 1 可知, Nb 2 + Ta 2 含量为 %, 达到了花岗伟晶岩型铌钽矿床的最低工业品位 [8], 伴生的 O 含量为 0. 62%,BeO 含量为 %,Rb 2 O 含量为 0. 26%, Cs 2 O 含量为 %, 以上元素均达到了综合回收的要求 [8], 可供综合回收利用表 1 原矿化学多项分析结果 /% 元素 SiO 2 Al 2 Fe 2 CaO K 2 O Na 2 O P 2 Nb 2 含量元素 Ta 2 SnO 2 烧失量含量双目镜下挑选了矿石中的主要矿物进行了单矿物化学分析, 以查明稀有金属元素及硼元素在矿石伟晶矿物中的分布情况稀有金属元素及硼元素在各单矿物中的品位情况见表 2, 由表 2 可知,Ta 2 在锂云母黑色电气石和红色电气石中的品位较高, Nb 2 在锂云母和黑色电气石中的品位较高, 因此, 矿石中铌钽与锂云母和电气石关系密切 O 在锂辉石锂云母和电气石中品位较高, 前两者为可供回收利用的主要含锂矿物 Rb 2 O 在长石和锂云母中品位较高, 在石英和红色电气石中的品位次之, 主要从长石和锂云母中回收 Rb 2 O Cs 2 O 在石英中的品位最高, 长石和锂云母中次之, 说明含铯的独立矿物在这几种矿物中包裹较多 B 2 在黑色电气石和红色电气石中的品位较高, 这两种矿物为主要含硼矿物, 可考虑回收利用表 2 稀有金属及硼元素在伟晶矿物中的分布情况 /% 矿物 Nb 2 Ta 2 O Rb 2 石英长石锂辉石锂云母黑色电气石红色电气石氟磷灰石单位为 10-6 通过电子探针分析, 钾长石中 SiO 2 含量 % ~ % 平均 %,Al 2 含量 % ~ % 平均 %,K 2 O 含量 % ~ % 平均 %, 含有少量的 Na 2 O P 2 CaO FeO 等, 其中稀有元素 Cs 2 O 含量较高, 为 % ~ % 平均 % 另外, 锂云母中的稀有金属元素 Cs 含量也较高, 为 Cs 2 O % 铌钽铁矿中既有铌锰矿, 也有钽锰矿, 以铌锰矿为主铌锰矿中 Nb 2 含量 % ~ % 平均 %,Ta 2 含量 % ~ % 平均 %,MnO 含量 % ~ % 平均 %,FeO 含量 2. 89% ~ 9. 29% 平均 3. 53% 钽锰矿中 Ta 2 含量 % ~ % 平均 %,Nb 2 含量 % ~ % 平均 %,MnO 含量 % ~ % 平均 % 表 3 矿石中矿物组成一览表 /% 矿物种类矿物名称 ( 含量 ) 钽铌矿物铌锰矿 + 钽锰矿 ( ) 锑钽矿 ( ) 细晶石 ( 微量 ) 可回收利用其它稀有金属矿物锂辉石 ( 8. 87) 锂云母 ( 3. 89) 绿柱石 ( 0. 57) 铯榴石 ( 0. 21) 非金属矿物石英 ( ) 钾长石 ( ) 钠长石 ( ) 金属氧化物磁铁矿 ( 微量 ) 锡石 ( 0. 02) 金属硫化物黄铁矿 ( 微量 ) 暂不能回收利用硅酸盐锆石 ( 微量 ) 高岭石 ( 2. 06) 锂电气石 ( 0. 32) 磷酸盐氟磷灰石 ( 微量 ) 磷锰矿 ( 微量 ) 碳酸盐铁菱锰矿 ( 微量 ) 白云石 ( 1. 03) 稀有金属矿物磷锂铝石 ( 1. 66) 黑钽铀矿 ( 微量 )

王盘喜等: 卢氏锂辉石锂云母型稀有多金属矿石工艺矿物学研究第3 期 1 2 矿物组成在手标本观察 X 射线衍射分析人工重砂及显微镜鉴定的基础上结合化学多项分析及电子探针分析结果通过综合平衡计算确定了矿石的矿物组成根据矿物的可利用性分为可回收利用矿物和暂 43 锑钽矿在矿石中偶见呈板状不规则粒状锑钽矿与钠长石锂云母密切共生部分与钠长石嵌生或被包裹

3 王盘喜等: 卢氏锂辉石锂云母型稀有多金属矿石工艺矿物学研究第3 期 1 2 矿物组成在手标本观察 X 射线衍射分析人工重砂及显微镜鉴定的基础上结合化学多项分析及电子探针分析结果通过综合平衡计算确定了矿石的矿物组成根据矿物的可利用性分为可回收利用矿物和暂 43 锑钽矿在矿石中偶见呈板状不规则粒状锑钽矿与钠长石锂云母密切共生部分与钠长石嵌生或被包裹部分产于锂云母中在钠长石化前缘部分较发育不能回收利用矿物矿物组成见表矿石嵌布及粒度特征有用矿物的嵌布及粒度特征矿石中的有用矿物为铌钽铁矿绿柱石锂辉石锂云母铯榴石锑钽矿细晶石长石和石英铌钽铁矿呈它形粒状半自形粒状放射状及柱状多分布于粒间及微裂隙中 ( 图 1A G) 少量以包裹体的形式存在于长石石英锂辉石锂云母和电气石之中铌钽铁矿粒度在 mm 之间平均粒度 mm 铌钽铁矿粒度分布不均 mm 粒级累计分布率为 57 53% mm 粒级累计分布率为 62 92% 在 mm 粒级分布最多分布率可达 34 24% 在 mm粒级次之分布率可达 24 76% 绿柱石呈柱状晶簇状束状放射状集合体主要以集合体的形式分布于粒间隙及微裂隙中( 图 1B C) 绿柱石显微镜下观察粒度在 mm 之间平均粒度 mm 绿柱石粒度分布不均一 mm 粒级累计分布率为 51 39% mm 粒级累计分布率为 67 49% 绿柱石在 mm粒级分布最广分布率可达 35 67% 在 mm 粒级次之分布率可达 19 83% 锂辉石主要以板柱状形式分布在矿石中少数以它形粒状分布在矿石中 ( 图 1D E) 锂辉石中包裹少量的铌钽铁矿锡石和长石锂辉石显微镜下观察粒度在 mm 之间平均 mm 锂云母呈鳞片状叠瓦状叶片状和晶簇状集合体主要沿微裂隙粒间隙及解理裂隙分布 ( 图 1E F) 少量以包裹体的形式存在于石英长石锂辉石和电气石之中锂云母显微镜下观察粒度在 mm 之间平均粒度 mm 铯榴石在矿石中偶见呈它形粒状 ( 近圆形 ) 图1 稀有多金属矿石显微特征细晶石在矿石中偶见呈粒状或不规则状与钠长石嵌生或被包裹部分存在于钠长石粒间隙中少有裂理( 图 1G) 本次显微镜观察到铯榴石仅两部分被锂云母包裹在高岭石集合体中者常以交代粒粒度较粗分别为 mm 和 mm 残余成群分布还有的与锑钽矿连生细晶石粒度

4 44 矿产保护与利用 2015 年在 ~ mm 之间, 平均粒度 mm 长石主要呈板状板柱状砂糖状分布在矿石中 ( 图 1E ~ G), 极少数呈包裹体形式分布于电气石锂辉石之中可见长石中包裹有少量磷灰石铌钽铁矿锡石锂云母等长石显微镜下观察粒度在 ~ mm 之间, 平均粒度 mm 石英主要呈粒度粗大的它形粒状分布在矿石中, 少数晚期热液形成的石英沿微裂隙及解理裂隙充填, 粒度较细小 ( 图 1E ~ H), 个别石英呈包裹体形式分布于电气石锂云母和长石之中可见石英中包裹有少量磷灰石铌钽铁矿锡石锂云母等石英显微镜下观察粒度在 ~ mm 之间, 平均粒度 mm 2. 2 脉石矿物的嵌布及粒度特征矿石中暂不能回收利用的脉石矿物为磷锂铝石黑钽铀矿锂电气石锡石磷灰石碳酸盐黄铁矿磁铁矿锆石高岭石和磷锰矿磷锂铝石在矿石中偶见, 呈板状片状粒状 ( 图 1G) 磷锂铝石粒度在 ~ mm 之间, 平均粒度 mm 黑钽铀矿在矿石中偶见, 呈粒状或不规则状被锂云母电气石包裹, 部分与之嵌生或产于其集合体中, 少数呈交代残留在高岭石集合体中黑钽铀矿主要化学成分为 : Ta 2 含量 %,UO 2 含量 %,CaO 含量 6. 99% 锂电气石呈柱状它形粒状分布在矿石中, 柱面有纵纹, 电气石裂理发育 ( 图 1H) 可见电气石中包裹少量锡石电气石显微镜下观察粒度在 ~ mm 之间, 平均粒度 mm 锡石呈半自形它形粒状, 柱状双锥柱状, 主要分布于微裂隙和钠长石粒间隙之中, 部分呈包裹体形式分布于石英和长石之中, 偶见锡石包裹于电气石和锂云母之中, 个别呈交代残留在高岭石集合体中锡石粒度在 ~ mm 之间, 平均粒度 mm 锡石粒度分布不均, mm 粒级累计分布率达 %, 在 mm 粒级分布最广, 分布率可达 %, 在 mm 粒级次之, 分布率可达 % 磷灰石呈针柱状, 以包裹体的形式存在于石英之中, 偶见包裹于长石之中磷灰石粒度在 ~ mm 之间, 平均粒度 mm 磷灰石粒度细小, 分布在 mm 粒级, 其中在 mm 粒级分布最广, 分布率可达 %, 在 mm 粒级次之, 分布率可达 % 碳酸盐呈微细粒它形粒状分布在矿石中碳酸盐主要沿微裂隙及解理裂隙充填, 少数沿粒间隙分布长石碳酸盐化形式存在 ( 图 1B F) 碳酸盐粒度在 ~ mm 之间, 平均粒度 mm 碳酸盐粒度较粗, mm 粒级累计分布率达 % 黄铁矿在矿石中含量极少, 主要呈微细粒半自形自形粒状分布在矿石中, 偶见包裹于铌钽铁矿之中黄铁矿粒度在 ~ mm 之间, 平均粒度 mm 黄铁矿粒度较细, 且分布不均, 其中在 mm 粒级分布最广, 分布率可达 %, 在 mm 粒级次之, 分布率可达 % 磁铁矿在矿石中偶见, 呈它形粒状分布在矿石中磁铁矿主要沿微裂隙及解理裂隙充填, 少数沿粒间隙充填, 呈团窝状磁铁矿粒度在 ~ mm 之间, 平均粒度 mm 磁铁矿粒度微细, 主要分布在 mm 粒级, 分布率高达 % 锆石在矿石中偶见, 呈柱状且常见两端双锥, 断面方形八角形, 主要呈包裹体形式存在于石英长石和锂云母之中锆石粒度在 ~ mm 之间, 平均粒度 mm 高岭石在矿石中常见, 呈它形粒状分布在矿石中 ( 图 1C E) 高岭石主要以长石及锂辉石高岭土化形式存在, 少数沿微裂隙分布高岭石粒度较细, 粒度在 ~ mm 之间, 平均粒度 mm 磷锰矿在矿石中偶见, 呈它形粒状 3 矿石结构构造及蚀变特征矿石的宏观结构为伟晶结构, 石英长石电气石锂辉石锂云母等矿物粒径粗大, 呈不等粒粒状, 巨晶或伟晶, 构成伟晶结构矿石的显微结构主要为粒状结构片状鳞片状结构板柱状结构针柱状结构放射状结构和包含结构偶见环带状结构碎裂结构和扭折结构矿石的宏观构造为块状构造, 伟晶岩脉型铌钽矿石中各矿物排列无次序, 成分分布较均一, 构成块状构造矿石的显微构造主要为细脉充填构造浸

5 第 3 期王盘喜, 等 : 卢氏锂辉石 - 锂云母型稀有多金属矿石工艺矿物学研究 45 染状构造星点状构造团块状构造和网脉状构造矿石中的主要蚀变类型有 : 钾长石碳酸盐化表面高岭土化钠长石绢锂云母化锂辉石高岭土化部分矿石褐铁矿化 4 矿石粒度筛析原矿破碎至 - 2 mm, 按储量比例配矿混匀后, 经缩分筛分得到 7 个粒级原矿筛析样矿石粒度筛析结果见表 4, 由该表可知, 原矿在粗粒级中的产率较高, mm 级别的产率可达 %, 占一半以上, mm 粒级产率仅为 6. 29%, 说明矿石硬度大, 难磨稀有金属铌钽锂铍铷和铯在各粒级的品位变化不大, 在各粒级大致均匀分布硼的品位在 mm 粒级较低, 在 mm 各粒级的品位变化不大, 大致均匀分布粒级 /mm 产率 /% 表 4 矿石粒度筛析结果品位 /% 分布率 /% 合计结论 ( 1) 原矿中可供回收利用的稀有金属矿物为锂辉石锂云母绿柱石铌钽铁矿锑钽矿细晶石和铯榴石, 含铷的载体矿物为长石和锂云母, 回收铷需通过冶金方法处理 ( 2) 锂辉石和锂云母粒度较粗, 前者主要以板柱状形式分布在矿石中, 后者主要呈鳞片状和晶簇状集合体沿微裂隙粒间隙及解理裂隙分布 ( 3) 铌钽铁矿和绿柱石粒度细小, 前者主要呈粒状和柱状分布于粒间及微裂隙中, 少量以包裹体的形式存在, 后者主要呈柱状和晶簇状, 以集合体的形式分布于粒间隙及微裂隙中 ( 4) 原矿粒度筛析结果显示, 粗粒级产率占一半以上, 说明矿石硬度大, 难磨稀有金属在各粒级大致均匀分布硼在 mm 粒级分布较少, 在 mm 各粒级大致均匀分布 [1] 王令全, 郭锐, 王军强, 等. 东秦岭稀有金属矿床成矿与分布特征以河南省卢氏南召两地区几个矿床为例 [J]. 中国钼业,2011,35( 4) : [2] 河南省地调一队. 官坡幅和龙驹街幅 1 5 万区域地质调查报告 [R]. 洛阳 : 河南省地调一队,1989. [3] 陕西省地质局第三地质队. 河南省卢氏县某矿区花岗伟晶岩型稀有金属矿床工业报告 [R]. 宝鸡 : 陕西省地质局第三地质队,1970. [4] 卢欣祥, 祝朝辉, 谷德敏, 等. 东秦岭花岗伟晶岩的基本地质矿化特征 [J]. 地质论评,2010,56( 1) : [5] 成都地质学院第七教研室. 东秦岭东段稀有金属花岗伟晶岩研究中的几个问题 [M]. 北京 : 科学出版社,1975. [6] 何瑞林, 曹恩魁. 河南官坡花岗伟晶岩中铋钽锑矿的特征 [J]. 陕西地质,1985,3( 2) : [7] 白峰, 冯恒毅, 刘姣, 等. 河南卢氏官坡伟晶岩中锂辉石的矿物学特征研究 [J]. 岩石矿物学杂志,2011,30( 2) : [8] 邵阙年, 陶维屏, 邓善德, 等. 矿产资源工业要求手册 [M]. 北京 : 地质出版社,2010: 参考文献 :

4 : Fig.1 PositionofShanansaginBohaiBayBasin 12.75% 0.80~ % 2.26% 2.24% ( 2) X 10% ; ;F. ;R. ;Q. 2 Fig.2 Triangulardiagramfor

4 : Fig.1 PositionofShanansaginBohaiBayBasin 12.75% 0.80~ % 2.26% 2.24% ( 2) X 10% ; ;F. ;R. ;Q. 2 Fig.2 Triangulardiagramfor 36 4 2017 7 GeologicalScienceandTechnologyInformation Vol.36 No.4 Jul. 2017 doi:10.19509/j.cnki.dzkq.2017.0420. [J]. 201736(4):160-165. ( ) 300459) : 93 A 3000m : ; ; ; :TE122.2 :A :1000-7849(2017)04-0160-06

第 3 期 2015 年 6 月 矿产保护与利用 CONSERVATION AND UTILIZATION OF MINERAL RESOURCES. 3 Jun * 卢氏锂辉石 - 锂云母型稀有多金属矿石工艺矿物学研究 王盘喜 1,2, 海东婧 1,2, 卞孝东 1,2, 赵海波 1,

第 3 期 2015 年 6 月矿产保护与利用 CONSERVATION AND UTILIZATION OF MINERAL RESOURCES. 3 Jun * 卢氏锂辉石 - 锂云母型稀有多金属矿石工艺矿物学研究王盘喜 1,2, 海东婧 1,2, 卞孝东 1,2, 赵海波 1,