兰坪金顶白草坪矿区天青石工艺矿物学特征及可选性研究

张俊花，陈春燕，乐智广，杨社平，王世涛

(国土资源部昆明矿产资源监督检测中心，昆明 650218)

天青石是制取各种锶化合物的主要原料[1]，随着电子和空间技术的发展，锶的需求量将会越来越大，天青石资源开发具有广阔前景。我国天青石矿主要分布于山东、重庆、江苏、贵州、甘肃等省区，已发现的天青石矿床均产于稳定陆块或卷入造山带中的微陆块之内，大部赋存于中、新生代盖层之中[2]。天青石工业储量所占比例相对较少，品位(以SrSO4计)不高，以中低品位居多，含量一般低于60%，大都需要进行选矿富集。因此，除加强探矿工作扩大资源量外，还应加强选矿加工技术研究，提高产品质量，降低成本，使难选与低品位资源开发利用成为可能。

云南兰坪县金顶白草坪天青石矿位于滇西兰坪金顶铅锌矿田南西部，是一个大型天青石矿床。处于较为特殊的推覆构造中，上三叠统三合洞组灰岩推覆体叠置于白垩系和古新统云龙组之上。单一锶矿的矿石矿物以天青石为主，主要产于蒸发沉积矿床中。

天青石矿的可选性及选矿过程中的行为与其矿物学性质紧密相关，本文主要针对云南兰坪金顶天青石矿从工艺矿物学、可选性等进行分析研究，查明矿物的赋存状态，对选矿工艺流程设计研究提供依据。

1 矿石的化学成分

据云南兰坪县金顶白草坪矿区天青石原矿化学多元素分析结果表明(表1)，原矿SrSO4含量为43.29%，换算为Sr含量为 20.65%，达到矿产资源工业利用边界品位，具有工业利用价值，是选矿回收的目的元素；需要选矿排除、降低的组分主要为CaO、SiO2、CO2，含量分别为16.91%、14.76%、CO212.64%；有害元素钡品位为700×10-6、含量较低，有利于提高锶精矿产品的质量。

表1 原矿化学多元素分析结果表

2 矿物组成及相对含量

经偏光显微镜观察，矿石结构有柱粒状结构、泥微晶结构、包含结构等。经X射线衍射分析、扫描电镜能谱分析、光薄片镜下鉴定确定、结合矿物中特征元素(组分)含量、化学多元素分析结果等，矿石中矿物种类和含量见表2。

表2 矿石矿物组成及其相对含量分析结果表

3 矿石中主要矿物特征

矿石主要由天青石、方解石、硬石膏及石膏、石英等组成。对锶元素精矿指标影响较大的矿物为天青石、方解石、石英。

天青石：主要矿石矿物，选矿回收的目的矿物。天青石常沿(001)发育成板状、柱状，通常为粒状、它形粒状，其化学成分为SrSO4，Sr常被少量Ba2+和Ca2+替代，可与重晶石构成类质同象系列。嵌布粒度主要在0.2～1.0mm之间，属于中-粗粒级，嵌布粒度分布图见图1。

图1 天青石的嵌布粒度分布图

矿石中天青石或相互聚集分布或与方解石、石英、硬石膏等连生，见图2a和图2b，可见部分天青石颗粒内包裹有方解石、硬石膏和少量水云母，嵌布关系复杂，对天青石品位提高影响较大，且方解石和石英等脉石矿物的嵌布粒度多<0.2mm，嵌布粒度较细，在磨矿过程中天青石与脉石矿物难以充分解离，会影响最终锶精矿品位和回收率提高。

图2 天青石显微照片(透射正交偏光)

锶元素主要赋存在天青石中，未见含锶元素较高的其它矿物。矿石中天青石无序分布，电镜下呈杂乱分布，其中锶元素平均含量为50.24%，少部分成分中Sr被Ba2+、Ca2+替代，见表3，图3、4。

图3 天青石背散射电子图和能谱图

表3 天青石能谱分析结果表

方解石：主要脉石矿物之一，多呈它形粒状、其余呈泥微晶状，少数以粒屑(砂屑)形式产出，与天青石、硬石膏等混杂分布。方解石主要粒度<0.2mm，少数粒度在0.2mm～0.4mm之间。在磨矿过程中，与天青石连生或颗粒细小者难以充分解离，影响最终锶精矿品位提高。

石英：主要脉石矿物之一，呈它形粒状，主要以砂状碎屑形式产出，砂状碎屑粒度大小相对均匀，粒间由天青石、方解石等填隙；少数呈隐晶质状，相对聚集产出、局部交代方解石呈残余状；与天青石、方解石等混杂分布。石英粒度多数<0.15mm，少数粒度小于0.02mm，含量较少，对于选矿影响小。

图4 天青石中含Ba2、Ca2+的背散射电子图和能谱图

4 矿石入选细度对锶回收率的影响

根据矿物种类和嵌布特征、粒度等工艺特性，对矿石进行重选条件实验，适宜的入选细度可使天青石与方解石、石英等矿物相互分离，有利于天青石中锶元素的回收与富集；为了确定矿石适宜的入选细度，分别入选细度为-0.30mm、-0.20mm和-0.10mm对天青石分选效果的影响。结果显示，入选细度的变化对天青石矿选别指标影响较大，当入选细度从-0.30mm提高至-0.2mm时，总锶精矿SrSO4品位从83.98%提高至89.76%，回收率从48.65%提高至52.09%；提高入选细度至-0.10mm时，总锶精矿SrSO4品位提高至90.73%，回收率则大幅下降，说明已经“过磨”。综合考虑锶精矿品位、回收率及磨矿成本等因素，较佳的入选细度为-0.2mm。

5 天青石精矿锶品位及解离特征

在-0.2mm的入选细度下，获得天青石精矿主要化学分析结果见表4。精矿中SrSO4含量 88.85%，CaO 1.14%、BaO 0.38%、SiO20.96%，据行业标准(HG/T2251-1991)，SrSO4含量≥65%达到商品锶精矿，该精矿产品达到了商品锶精矿质量要求。

表4 精矿主要化学成份分析结果表

天青石精矿产品中矿物成分主要由天青石组成，含量占85%～90%，次为方解石，含量占3%～5%，少数为硬石膏、水云母、褐铁矿等组成；主要粒度在0.05mm～0.15mm之间，少数粒度在0.01mm～0.05mm。天青石解离度约90%，未解离者粒度在0.01mm～0.1mm之间不等，与微细粒方解石、硬石膏和少量水云母紧密连生及包裹连生，这是制约天青石精矿品位和回收率进一步提高的主要因素。

6 结论

(1)兰坪金顶天青石矿SrSO4品位为43.29%，含Sr 20.65%，锶元素含量达到矿产资源工业利用边界品位，具有工业利用价值，是选矿回收的目的元素；锶元素主要赋存在天青石中，矿石中通过回收天青石即可有效富集矿石中的锶；需要选矿排除、降低的组分主要为CaO、SiO2，原矿中含量分别为16.91%、14.76%，锶精矿中含量分别为1.14%、0.96%，含量降低明显；原矿中有害元素钡含量较低，有利于提高锶精矿产品的质量。

(2)矿石中天青石大多为柱状、它形粒状，嵌布粒度主要在0.2mm～1.0mm之间，属于中-粗粒级，适合重选富集，但有部分天青石颗粒内包裹有方解石、硬石膏和少量水云母，对精矿品位提高影响较大。方解石、石英等主要脉石矿物嵌布粒度粗细不均匀，多数嵌布粒度较细，与天青石相互连生或包裹，对于天青石选矿的影响较大，主要影响精矿品位的提高。

(3)通过分级摇床重选流程选别后发现，适宜的入选细度-0.2mm可使天青石与方解石、石英等矿物相互分离。而与方解石、石英等紧密连生及包裹连生的天青石不可选，这是制约天青石精矿品位和回收率进一步提高的主要因素。

(4)在详细的工艺矿物学研究基础上，采用摇床重选工艺，在最佳分选磨矿细度-0.2mm下，原矿经分级摇床重选流程选别后，可获得SrSO4品位88.85%的指标，目的元素锶得到了较好的回收。

(5)兰坪金顶白草坪矿区天青石矿可用重选法回收。