青海某低品位铷矿中铷的赋存状态及选矿工艺

白建海 ，赵玉卿 ，应永朋 ，王守敬 ，熊馨

（1.青海省地质调查院，青海 西宁 810012；2.青海省地质矿产测试应用中心，青海西宁 810008；3.中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所，河南 郑州 450006）

中国的铷资源广泛分布在福建、甘肃、广西、河南、湖北、湖南、江西、内蒙古、青海、陕西、四川、西藏、新疆等省（区），分为硬岩型铷矿资源和盐湖型铷矿资源[1]。与国外资源相比，中国的铷资源具有低品位、开发利用难度大的特点[2]。针对硬岩型铷矿，根据铷的赋存状态可分为云母型铷矿和长石型铷矿。目前，在中国已发现的铷矿资源中，除了江西宜春414、新疆可可托海等少数矿山中的铷资源主要赋存在云母中外，许多硬岩型铷矿资源主要赋存在长石中。由于长石型铷矿难以提取，因此国内研究和开发利用的主要是云母型铷矿。

本文主要阐述对青海某低品位铷矿石进行工艺矿物学研究和选矿工艺研究的结果，通过该研究查明了矿石中的铷主要分布在云母中，可选矿物为云母，并通过选矿工艺实验进一步证明了该矿石具备综合利用条件。

1 矿床地质概况

1.1 矿床地质

青海某低品位铷矿位于柴达木盆地东北缘，祁连山南坡，海拔3140～4068 m，出露地层属东昆仑—中秦岭地层分区，为南宗务隆山地层小区，隶属于柴达木北缘Pb-Zn-Mn-Cr-Au-白云母成矿带。矿区主要出露地层主要为古元古代达肯大坂（岩）群片岩—大理岩段。

区内达肯大坂（岩）群呈北西-南东向展布，普遍遭受了强烈的变质作用和深熔作用的叠加改造，同时由于受构造影响，该套地层整体表现出一种“有层无序”的特征[3]。根据前人资料将其划分为三个岩性段，依次为大理岩段、片岩段、混合岩化片岩段[4-6]。其中，混合岩化片岩段主要岩性为灰黑夹肉红色混合岩化黑云石英片岩，厚度超过2 km，岩石具混合岩化，肉红色正长花岗岩基本沿岩石片理贯入，少量斜交岩石片理[7]。与片岩多呈渐变过渡整合接触，接触界线不清晰，与大理岩多呈整合接触。片岩段主要岩性为浅灰色黑云石英片岩，与大理岩段呈整合接触。大理岩段主要岩性为灰白色厚层状白云质大理岩、灰白色薄层状白云质大理岩夹透闪石大理岩，与片岩段多呈断层接触。

1.2 矿体特征

矿区内共圈定出稀有金属矿体20条矿体，多为多种稀有金属元素共、伴生，其中铷矿体13条，铷钽铍矿体1条、铷钽矿体3条、铷铍矿体2条、铍钽矿体1条；矿体主要集中分布于区内9条花岗伟晶岩脉中，长度约58.5～280.08 m，真厚度约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伟晶岩脉长度及规模均较大，显示出较好的找矿前景。

ρ4号白云母花岗伟晶岩：呈“囊”状展布，地表出露长约480 m，宽约35～150 m，通过工程控制在其中圈定出SMⅥ铷矿体，共有9条单矿体组成（SMⅥ-1···9），矿体整体走向113°，出露长度约64.95～280.08 m，厚度1.12～12.48 m，赋矿岩性主要为白云母花岗伟晶岩，矿化蚀变为白云母化、钠长石化。Rb2O最高品位0.24%，平均品位0.09%；在该矿体中同时发现锂、铍矿化，其中含铍矿物为黑色、墨绿色针状、星点状绿柱石，BeO品位0.05%；含锂矿物主要为浅粉紫色锂云母，LiO品位0.82%；该伟晶岩脉北东侧发育区内最主要断裂构造，岩脉展布方向与主构造方向一致，导致矿体受构造控制明显。

ρ87白云母花岗伟晶岩：呈不规则状展布，地表出露长约320 m，宽约40～90 m不等，通过工程揭露，在其中圈定出MⅤ稀有金属矿体，共有2条单矿体组成（SMⅤ-1、2），矿体严格受伟晶岩脉的产出形态控制，整体走向近东西，倾向近南，形态不规则。赋矿岩性为白云母花岗伟晶岩，蚀变主要为高岭土化、钾化；矿化蚀变主要为钠长石化、白云母化，白云母多呈片状展布，局部呈板状；矿体地表长度120～400 m，厚度约9.39～12.27 m，Rb2O最高品位0.123%，平均品位0.082%；同时伴生铍， BeO最高品位0.05%，平均品位0.042%。

2 矿石特征

2.1 矿物成分

为了确定矿石中矿物组成，对原矿试样进行了MLA分析，分析结果见表1。分析结果表明矿石主要组成矿物为石英、钠长石、白云母、钾长石、金云母等。

表1 矿石矿物成分组成/%Table 1 Mineral composition of ores

2.2 化学成分

矿石化学成分分析见表2。由表2可以看出，该矿石中主要利用元素为铷，Rb2O含量为0.070%，铌和钽可考虑综合利用。

表2 矿石化学成分分析结果/%Table 2 Analysis results of chemical composition in ores

2.3 主要矿物嵌布粒度

本次研究采用MLA分析方法详细统计了主要矿物的粒度组成。从分析结果可以看出，矿石中石英、钠长石、钾长石和云母粒度均较粗。分析结果见表3。

表3 主要矿物嵌布粒度Table 3 Distribution size of main minerals

2.4 主要矿物的嵌布特征

（1）云母

云母在矿石中总含量为15.79%。显微镜观察显示云母主要呈自形、半自形片状晶形（图1），浸染状分布、条带形分布（图2），粒度较粗，一般为0.1～0.3 mm。为了研究云母中有用元素含量，本次研究对云母进行了电子探针分析，分析结果见表4、5。

图1 云母呈半自形片状晶型Fig.1 Mica with hypidiomorphic lamellar crystal form

图2 云母呈条带型定向分布Fig.2 Mica distributed directionally in strip shape

表4 白云母电子探针分析结果/%Table 4 Electron microprobe analysis of muscovite

表5 金云母电子探针分析结果/%Table 5 Electron microprobe analysis of phlogopite

从电子探针分析结果可以看出，云母是矿石中主要的含铷矿物，包括白云母和金云母。云母中Rb2O含量变化较大，其中白云母中Rb2O含量范围从0.57%到0.83%，平均0.67%；而金云母中Rb2O含量范围从0.19%到0.40%，平均0.27%。

由于云母中Rb2O含量变化较大，本次研究采用单矿物分析法确定矿石中云母的铷含量。首先对挑选的单矿物云母进行了X衍射分析，分析结果表明该单矿物样品中云母矿物含量为97%，石英为2%，其他矿物为1%。其次对该单矿物样品进行化学分析，结果见表6。

表6 云母单矿物化学分析结果/%Table 6 Chemical analysis results of mica monomineral

分析结果显示云母单矿物中Rb2O含量为0.37%，是矿石中主要的含铷矿物之一。由于矿石中云母粒度较粗，有利于其选矿富集。但也由此可知，若选矿过程中只选别云母精矿，则选矿精矿产品中Rb2O含量的上限为0.37%左右。

（2）钾长石

钾长石是矿石中主要矿物之一，其在矿石中的含量为8.97%。矿石中钾长石多为浸染状分布，半自形粒状颗粒，粒度较粗。对钾长石进行了电子探针分析，结果表明矿石中钾长石铷含量较低，且变化不大，平均0.17%左右。电子探针分析结果见表7。

表7 钾长石电子探针分析结果/%Table 7 Electron microprobe analysis of potash feldspar

（3）钠长石

钠长石是矿石中主要的脉石矿物之一，在矿石中含量为21.51%。矿石中的钠长石主要呈自形板状，粒度较粗。对钠长石进行电子探针分析，结果表明钠长石中不含铷。

（4）石英

石英是矿石中主要脉石矿物之一，在矿石中主要呈他形粒状，其在矿石中含量达到52.35%。对石英进行了电子探针分析，结果表明石英中不含铷。

3 铷的赋存状态

为了确定矿石中铷的赋存状态，本次研究对原矿中的铷进行了金属量平衡计算，计算结果见表8。经过计算，原矿石中Rb2O主要分布在云母中，占比达到82.26%，钾长石中Rb2O含量则较低，占比为17.74%。由于钾长石中的铷在后续冶炼中提取成本高、难度大，因此该矿选矿回收主要以回收云母矿物为主。

表8 原矿石中铷金属量平衡计算Table 8 Equilibrium calculation of rubidium metal content in raw ore

4 选矿工艺研究

根据工艺矿物学研究结果，针对该矿石主要回收元素为铷，主要回收矿物为云母（钾长石不做回收），并伴生回收铌钽矿物的选别特征，对该矿进行了磁选、重选、浮选单工艺和联合工艺选别，最终确定采用碎矿-粗粒云母筛分-磁重联合回收钽铌-尾矿浮选回收铷的选矿工艺流程见图3。闭路实验结果见表9。

图3 闭路实验流程Fig.3 Closed-circuit flotation flowsheet

表9 闭路流程技术指标Table 9 Technical index of closed circuit process

闭路实验结果表明，原矿采用碎样—粗粒云母筛分—磁重联合回收钽铌—尾矿浮选回收铷的工艺流程，可获得+2 mm含铷云母精矿、浮选铷精矿、钽铌粗精矿产品。含铷精矿产品中Rb2O总回收率为74.09%，含铷云母精矿和浮选铷精矿的品位均接近该矿中云母纯矿物铷含量（0.37%），选别效果较好。

5 浮选精矿产品中锂、铷、铯浸出探索实验

本次研究对浮选铷精矿产品进行了锂铷铯的浸出探索实验，考查以云母为主的精矿产品中锂铷铯的浸出效果。探索实验所用铷精矿Li2O含量为0.41%，Rb2O含量为0.33%，Cs2O含量为0.037%。浸出探索实验流程见图4，实验结果见表10。

图4 浸出探索实验流程Fig.4 Process of exploratory test of leaching process

表10 浸出探索实验结果Table 10 Test results of leaching exploration

浸出探索实验结果表明，经硫酸熟化处理后，再用水浸出，铷精矿中锂、铷、铯的可浸性较好。随着熟化温度的升高，浸出率逐渐增加，经230 ℃硫酸熟化，锂、铷、铯的作业浸出率均达82%左右，可浸性较好。但铷精矿品位较低，浸出成本很高。

6 结 论

（1）矿石中Rb2O含量为0.080%，是主要有用元素。铷主要赋存在云母和钾长石中，以云母为主，且白云母中铷含量较高。研究结果表明，该矿云母中Rb2O含量为0.37%，分布率为82.26%；钾长石中Rb2O含量为0.17%，分布率为17.74%。

（2）云母在矿石中矿物含量为18.49%，矿石中大部分铷分布在云母中，所以铷在矿石中呈较为集中状态分布。由于钾长石中铷含量较低，且钾长石中的铷在后续冶炼中提取成本高、难度大，因此确定选矿的主要回收矿物为云母。

（3）矿石中云母粒度较粗，一般为0.1～0.3 mm，较为易选。

（4）矿石中云母单矿物分析显示Ta2O5含量为56.6 g/t，Nb2O5含量为407 g/t，但电子探针分析显示其不含铌钽，主要是由于云母中包裹了少量的微细粒钽铌矿物造成的。

（5）选矿工艺研究结果表明，原矿采用碎样—粗粒云母筛分—磁重联合回收钽铌—尾矿浮选回收铷的工艺流程，可获得+2 mm含铷云母精矿（Rb2O品位0.37%）、浮选铷精矿（Rb2O品位0.33%）、钽铌粗精矿产品。全流程Rb2O总回收率为74.09%。

（6）对含Li2O 0.41%，含Rb2O 0.33%，含Cs2O 0.037%铷精矿进行锂铷铯的浸出探索实验，经230℃硫酸熟化，锂、铷、铯的作业浸出率均达82%左右，可浸性较好。但铷精矿品位较低，浸出成本很高。

（7）通过本次研究，查明了该矿中的伴生元素锂、铌、钽均能得到可综合利用的产品。