刁憬平 王 婧 周春吉 黎 立 來 宏

(重慶市地質(zhì)礦產(chǎn)測試中心)

我國是世界上主要錳礦資源國和產(chǎn)錳國之一，但我國錳礦石存在“貧、細(xì)、雜”的劣勢，富錳礦僅占全國錳礦總儲量的6.14%，大多錳礦資源是近期難選的高磷貧碳酸錳礦[1]。

渝東南秀山錳礦以低品位錳礦石為主，目前該礦區(qū)錳品位大于12%的碳酸錳資源已開采殆盡，大量低品位(6%～10%)的高雜質(zhì)碳酸錳礦難以利用[2]。以該礦區(qū)為工作區(qū)域，開展工藝礦物學(xué)研究，以查明秀山錳礦石特征和性質(zhì)，以期為該礦區(qū)及類似礦區(qū)資源的充分有效利用提供基礎(chǔ)資料。

1 礦石物質(zhì)組成

1.1 化學(xué)組成

該地區(qū)代表性錳礦石化學(xué)多元素分析結(jié)果見表 1，錳物相分析結(jié)果見表2。

表1 礦石化學(xué)多元素分析結(jié)果 %

表2 錳物相分析結(jié)果%

表1表明，礦石錳品位9.75%，SiO2、Al2O3和C、CaO、MgO含量較高，屬硅酸鹽類礦物和碳酸鹽類礦物互含的礦石類型。錳是礦石中的主要有價元素，其他元素工業(yè)利用價值較小。

表2表明，礦石中錳主要賦存于碳酸鹽礦物中，占總錳的99.29%，還有少量錳賦存于氧化物和硅酸鹽中。

1.2 礦物組成

礦石中含錳碳酸鹽礦物屬于方解石-白云石系列[3]。由于碳酸鹽類脈石礦物與含錳礦物的物理化學(xué)性質(zhì)相近，Ca、Mg與Mn的相互類質(zhì)同象替換構(gòu)成了一系列過渡礦物，使大部分碳酸鹽礦物中均含有錳，構(gòu)成以菱錳礦、錳方解石和錳白云石等組成的含錳碳酸鹽系列礦物[4]。

礦區(qū)礦石主要由硅酸鹽與碳酸鹽礦物組成，其他礦物如硫化礦物、氧化礦物等含量較低。礦石主要含錳礦物為菱錳礦、錳方解石和錳白云石，占礦物總量的36.3%；硫化礦物(黃鐵礦、黃銅礦)含量2.3%；脈石礦物主要是石英、黏土礦物和碳質(zhì)，含量61.4%。

2 主要礦物嵌布特征

2.1 菱錳礦

菱錳礦礦物顆粒較細(xì)，通常為-0.1 mm。菱錳礦主要與錳方解石、錳白云石等其他碳酸鹽礦物形成集合體，呈塊狀、層狀、條帶狀、團(tuán)塊狀(圖1)以及結(jié)核狀產(chǎn)出。集合體孔隙間可見石英、硫化礦物等充填，另有少量結(jié)晶較差的細(xì)粒菱錳礦分散分布于碳質(zhì)泥巖中。

圖1 菱錳礦嵌布特征

能譜分析結(jié)果表明，菱錳礦中的錳占25%～40%，還含有少量Ca、Mg等成分(圖2)。

圖2 菱錳礦能譜分析結(jié)果

2.2 錳方解石和錳白云石

錳方解石和錳白云石是礦石中重要的含錳礦物，礦物中錳含量小于25%，粒度一般小于0.01 mm，主要為他形泥晶，與菱錳礦組成集合體，個別錳方解石和錳白云石構(gòu)成結(jié)核的核部。

2.3 硫化礦物

黃鐵礦、黃銅礦是礦石中硫的主要載體礦物，硫的分布及含量很低。

部分黃鐵礦呈自形—半自形晶粒存在(圖3)，大小為0.1～0.5 cm。另有部分黃鐵礦沿碳酸鹽等礦物粒間分布，粒度偏細(xì)，呈星散狀分布。

圖3 黃鐵礦呈自形—半自形晶粒分布

能譜分析表明黃鐵礦除含F(xiàn)e和S外，還含有少量的Co元素(圖4)。

圖4 黃鐵礦能譜分析結(jié)果

2.4 石 英

石英多為他形粒狀、呈細(xì)粒分散狀分布，分布范圍較廣，在碳酸鹽巖及泥巖中均可見。粒度一般小于0.10 mm，局部相對集中。由于石英與基質(zhì)礦物共生緊密，難于解離分選。少數(shù)石英呈脈狀、網(wǎng)脈狀穿插分布于碳酸鹽礦物中(圖5)，脈寬一般在0.1～0.4 mm左右。

圖5 脈狀石英穿插分布于碳酸鹽礦物中

2.5 黏土礦物

黏土礦物是礦石中重要的脈石礦物，主要由Si、Al、O、Mg、K等元素組成，錳含量低，呈致密集合體狀出現(xiàn)；結(jié)晶很差，與碳質(zhì)結(jié)合構(gòu)成碳質(zhì)泥巖。光學(xué)顯微鏡下無法分辨出明顯的黏土礦物顆粒，掃描電鏡下高倍放大顯示其呈膠狀產(chǎn)出(圖6)。

圖6 黏土礦物呈膠狀產(chǎn)出

2.6 碳 質(zhì)

碳質(zhì)在礦石中的分布較為廣泛，無定型，充填于碳酸鹽礦物粒間(圖7)，局部富集呈脈狀、團(tuán)粒狀。碳質(zhì)粒度很細(xì)，難以獨立解離。

圖7 碳質(zhì)充填于碳酸鹽礦物粒間

3 粒度分布

因礦石中菱錳礦、錳方解石和錳白云石逐漸過渡，無法獨立統(tǒng)計，因此按碳酸鹽礦物集合體統(tǒng)計其粒度。碳酸鹽粒度分布見表3，黃鐵礦粒度分布見表4。

表3表明，碳酸鹽礦物集合體粒度主要分布于+0.10 mm粒級，粒級含量在80%以上；+0.043 mm粒級分布率達(dá)到95.00%以上。

表3 碳酸鹽礦物集合體粒度分布

表4 黃鐵礦粒度分布

表4表明，超過65.00%的黃鐵礦分布于-0.043 mm粒級，在目前工藝條件下獨立分選黃鐵礦的意義不大。

4 對選別性的影響

礦石脈石礦物主要為石英和黏土礦物，結(jié)晶程度較小，多呈細(xì)粒晶或非晶質(zhì)狀態(tài)，因此礦石在碎磨過程中易于形成細(xì)泥，且有大量的碳質(zhì)存在，給選礦造成一定的困難。另外，碳酸鹽礦物與脈石礦物等復(fù)雜連生，不易降低礦物解離度。

采用破磨工藝將礦石全部破碎至-0.2 mm，粒度分布見表5。

表5 粒度分布

從表5可以看出，礦石破磨至-0.2 mm后，-0.043 mm粒級占45.65%，容易過磨，加大分選難度。

另外，菱錳礦、錳方解石和錳白云石密度差別不明顯，重選效果不佳。碳酸鹽類礦物隨著錳含量的增加，磁性成倍增長[5]，其中的各類礦物彼此間比磁化系數(shù)差別較大，因此采用磁選法對礦石進(jìn)行分選較為合適。

5 結(jié) 論

(1)重慶秀山某錳礦石錳品位為9.75%，硫含量較低，為1.60%，鐵品位3.32%。錳是目前具有回收利用價值的金屬元素，主要賦存于菱錳礦、錳方解石和錳白云石中。硫化礦物主要為黃鐵礦和黃銅礦，脈石礦物以石英、黏土礦物和碳質(zhì)為主。

(2)菱錳礦礦物顆粒粒度一般為-0.1mm，與錳方解石、錳白云石等其他碳酸鹽礦物形成集合體，呈塊狀、層狀、條帶狀、團(tuán)塊狀以及結(jié)核狀產(chǎn)出。碳酸鹽礦物集合體粒度主要分布于+0.10mm粒級；黃鐵礦粒度較細(xì)，-0.043mm粒級占65.05%。

(3)礦石易過磨，碎磨至-0.2 mm后，-0.043 mm粒級占45.65%。含錳碳酸鹽礦物中各礦物比磁化系數(shù)差別較大，適宜通過磁選選別。