甘肃某稀土多金属矿工艺矿物学研究

柳生祥

（甘肃省地质矿产勘查开发局第三地质矿产勘查院，甘肃 兰州 730050）

甘肃省某稀土多金属矿是近几年发现的大型稀土矿床，该稀土矿床的矿石中不仅含有丰富的稀土元素，并共（伴）生有铜、铅、银等金属元素和萤石、重晶石等非金属可供综合利用。由于矿石结构及组成、矿物嵌布关系较复杂等因素，极大的影响稀土矿选冶和综合利用[1]。本文通过化学成分分析、电镜扫描能谱分析、光学显微镜鉴定等手段，从工艺矿物学角度出发，研究稀土矿物的化学组成及嵌布特征等工艺矿物学参数，为开发利用提供依据。

1 矿石化学成分

矿石的化学成分分析结果见表1，稀土配分结果见表2。由分析结果可知，矿石中有用成分主要为稀土，总量约为2.1%。另据稀土元素配分析结果，稀土元素主要为镧系元素铈、镧，其次有少量钕、镨，微量Dy、Sm、Tm、Eu、Gd、Tb、Y、Lu、Ho，矿石中伴生有铌、钽、银、铅等金属矿物，主要杂质成分为硅、钡、镁、锰及铁矿物等。

表1 原矿化学成分分析结果（%）

2 矿石矿物组成

稀土矿成分较为复杂，矿物种类较多，矿石矿物组成见表2。矿石中选矿回收的主要稀土矿物为氟碳钙铈矿、氟碳铈矿、独居石和榍石，重晶石、萤石、方铅矿、黄铜矿为具有综合利用价值的矿物[2]。

表2 矿石矿物组成

3 主要稀土矿物特征

采用电镜能谱扫描对稀土矿物进行了区分，其中氟碳钙铈矿是主要稀土矿物，其次为氟碳铈矿，独居石含量微少，矿石中还有微量稀土以类质同像存在于磷灰石、榍石、铁矿物集合体中、萤石、天青石或含U和Ti的矿物中。

3.1 氟碳钙铈矿

晶体通常呈长柱状自形晶，或者微细粒放射状集合体。无色、黄色或褐色，条痕淡黄色，具有放射性、弱磁性，透光下无色，硬度4.5，密度4.3g/cm3～4.4g/cm3。

薄片中常见外围被铁染，氟碳钙铈矿粒径差别很大，晶体最长超过1mm，最短不足10μm，一般长度0.06mm～0.20mm，宽度一般在0.006mm～0.06mm，长宽比例差别很大，从2:1到10:1均有。常产出在长石、方解石颗粒之间，少量沿绿泥石间隙生长，但是以穿插在长石中的部分为主。有部分细粒氟碳钙铈矿被长石包裹。长石质硬，不易磨细，而很难解离。氟碳铈镧矿某点能谱分析数据见表3，图1。

氟碳钙铈矿稀土配分以铈族为主，铈被镧、镨、钕、钐等稀土元素替代。电子探针分析，氟碳铈镧矿看含TR2O350%左右。普遍含P2O5，含有少量Y2O3、MgO、SrO、SiO2、FeO等。

图1 氟碳钙铈矿能谱扫描（细晶集合体嵌布在石英和方解石中）

表3 氟碳钙铈矿点能谱分析数据（%）

3.2 独居石

多呈自形、半自形和他形晶体，板状，有时为柱、锥、粒状，呈黄褐色、棕色、红色，间或有绿色，半透明至透明，具有强玻璃光泽，硬度5.0～5.5，性脆，比重4.9～5.5。粒径大小不等，粗粒者可达0.15mm，一般颗粒长度小于0.05mm，宽度多的不到0.01mm。

独居石几乎与所有矿物都有相互连接、相互穿插和相互嵌布等共生关系。常见呈微细粒稠密浸染状或稀疏浸染状嵌布于长石、石英、绿泥石颗粒之间，也常与霓辉石、氧化铁矿物等连生，或者被长石和绿泥石包裹。该矿石中矿物硬度差别较大，石英、长石等较硬而绿泥石等矿物质很软，细磨很容易泥化，但是其中也包含细粒独居石，矿石这种性质会影响稀土矿物的回收。

独居石成分变化很大，电子探针分析，矿物成分中稀土氧化物含量可达50%～68%，类质同象混入物有Ca、Y、Th、F、Sr、Fe等。 含Ce2O319%～26%，La2O38%～18%，Nd2O37%～12%。

4 稀土矿物嵌布特征及对选矿工艺的影响

稀土矿物在矿石中嵌布形式复杂，以单晶或单晶集合体形式存在。单晶呈大米粒状、桶状、竹节状、板状、柱状、针柱状等，单晶集合体粒间往往有脉石嵌布。稀土集合体呈不规则星点状、细短脉状、纤维团簇状、不规则蛛网状、条带状、斑杂状嵌布在方解石、石英、长石、萤石等脉石矿物中或其接触面上，单晶细者仅几微米，偶见粗者达100um，粒径集中在20um～50um。

稀土元素类质同像替代现象普遍。单晶颗粒较粗者，粒间脉石和稀土有明确的界限，单晶较细者，稀土粒间脉石跟稀土矿物界限不清晰，即使放大到很高倍，稀土矿物跟脉石边界仍不明确。

稀土矿物的这种结晶形态和嵌布特性直接影响选矿的磨矿作业，细磨解离度不够高，超细磨解离度虽有所改善，但绝大部分仍呈连生状态，单体解离受到局限，同时恶化浮选和磁选条件。

因此，矿物的工艺性质决定了该矿石无论采用单一重选还是磁选方法均难获得理想分离效果。

5 结论

该稀土矿矿石为低品位稀土矿石。矿石中主要稀土矿物为氟碳钙铈矿，次为氟碳铈矿和微量独居石。

在一些磷灰石、萤石、天青石、榍石等矿物中也少量分布。矿石中的稀土矿物颗粒单晶细小，绝大部分因粒度过于细小而与脉石构成极为复杂的嵌布关系，即使超细磨绝大多数也难以解离，细磨还易造成泥化，恶化浮选和磁选，属较难处理的矿石类型。

同时，稀土矿物的比重与铁矿物、重晶石相近，磁性则与褐铁矿、黑云母、角闪石等弱磁性矿物相近，另外，稀土元素的原子、离子半径较大，稀土矿物的金属离子与重晶石、萤石等碱金属矿物的离子半径相近，而可浮性与含钙、钡的萤石、方解石、磷灰石、重晶石相近。

因此，稀土的选别应以稀土富连体作为选别的对象，而不是单晶。