陕西某黏土型钒矿石工艺矿物学研究

张莉莉 梁冬云 李 波 洪秋阳

(广州有色金属研究院)

我国钒矿资源储量丰富，主要矿种为钒钛磁铁矿。近年来随着钒的市场价格上涨，其他类型如石煤型、黑色页岩型、高碳硅质型、黏土型等钒矿资源的开发利用也备受关注［1-3］。陕西某沉积层状钒矿床成矿岩石为薄层黏土质板岩，主要由微晶石英、长石、黑云母、绢云母、绿泥石和细晶方解石等组成，金属硫化矿物虽种类较多，但含量低，嵌布粒度极其微细［4］。本研究采用传统方法并结合先进的MLA技术分析该矿石中钒的工艺矿物学特性，为合理选矿工艺的制定提供依据。

1 原矿物质组成

对原矿进行化学多元素分析，结果如表1所示。可见，矿石中的钒和钼都达到了综合回收的一般工业要求。但由于钼含量低且钼矿物嵌布粒度极细，－0.005 mm粒级含量达95%左右，物理选矿方法难以富集，故本研究只考察钒的工艺矿物学性质。

表1 原矿化学多元素分析结果 %

采用MLA自动矿物检测技术进行矿物种类及定量分析，结果表明，本矿石矿物组成非常复杂，钒主要赋存于云母类矿物(绢云母、黑云母、绿泥石)及少量褐铁矿和含钒黝帘石中，其独立矿物只有微量的水钒铀矿。各矿物在矿石中的相对含量见表2。

表2 原矿矿物组成 %

2 钒在矿石中的赋存形式

根据矿物定量检测结果和单矿物分析结果(单矿物在－0.036 mm的细度下完成最后提纯)，得出钒在矿石中的平衡分配情况如表3所示。

表3 钒的平衡分配结果 %

由表3可知，矿石中唯一的独立钒矿物水钒铀矿所含钒仅占总钒的0.03%，赋存于云母类矿物及褐铁矿中的钒占总钒的88.25%，分散于其他矿物中的钒占总钒的11.75%。因此，通过分选云母类矿物(包括褐铁矿)回收钒时，V2O5的理论回收率为88.25%，相应的精矿理论V2O5品位为1.62%。

3 主要含钒矿物的嵌布状态

(1)绢云母。绢云母即晶体微细的白云母，在矿石中呈鳞片状与微晶粒状石英互层，且绢云母中夹杂石英，石英中也夹杂绢云母(图1)。部分绢云母中含钒量较高，属富钒云母。采用扫描电镜能谱进行化学成分多点分析，绢云母中V2O5含量为0.20%～4.86%，平均2.11%。

图1 鳞片状绢云母定向排列，与微晶石英互层

(2)黑云母。黑云母在矿石中呈叶片状、鳞片状与微晶粒状石英互层，且黑云母中夹杂石英，而石英中也夹杂黑云母，或见黑云母分布于富炭质的矿石中，与富炭绿泥石英共生(图2)。在热液作用下，部分黑云母已变化为绿泥石，并保留黑云母的晶形。采用扫描电镜能谱进行化学成分多点分析，黑云母富含钒，并含微量镍，V2O5含量为1.38%～3.07%，平均2.61%。

图2 叶片状黑云母和富炭质绿泥石定向排列，与微晶石英互层

(3)绿泥石。本矿石中的绿泥石属于斜绿泥石，为黑云母的蚀变产物(图3)，保留黑云母的晶形特征，颜色比黑云母浅，为极淡的绿色，呈鳞片状集合体定向排列。采用扫描电镜能谱进行化学成分多点分析，绿泥石V2O5含量为0.23%～2.92%，平均1.31%。

图3 黑云母部分蚀变为绿泥石

(4)褐铁矿。褐铁矿数量较少，多见于绿泥石化较强的矿石中，呈不规则网脉状、豆状分布(图4)，与绿泥石紧密连生。采用扫描电镜能谱进行化学成分多点分析，褐铁矿 V2O5含量为0.31% ～ 2.41%，平均1.50%。

图4 褐铁矿呈不规则网脉状分布在绿泥石中

(5)含钒黝帘石。黝帘石数量较少，只有0.258%，但其含钒量较高。采用扫描电镜能谱进行化学成分多点分析，本矿石中黝帘石的钒含量比一般黝帘石钒含量(＜4%)高，达到5%～10%，个别颗粒属含稀土的褐帘石，含钒量更高，达到19%。

(6)炭质物和石墨。本矿石含较多炭质沉积物，与绢云母、绿泥石等细鳞片状矿物混杂，呈粉末状、纹层状分布或密集分布。富炭矿石中常见豆荚状、草莓状黄铁矿和微晶黄铁矿，局部破碎带矿石中见碎片状石墨。经分离炭质物进行化学分析，炭质物中V2O5含量为1.13%，略低于云母、绿泥石等黏土类矿物中的V2O5含量，说明炭质物虽然含钒，但并不是钒的富集体。

4 主要含钒矿物的粒度特性

由于本矿石中钒主要赋存于云母类矿物之中，为了选矿预富集钒，故对云母类矿物的粒度特性进行了详细研究。

采用MLA技术测定云母类矿物(绢云母、黑云母、绿泥石)的嵌布粒度，结果如表4所示。可见，云母类矿物的嵌布粒度主要在0.01～0.16 mm之间，颗粒大小较均匀。

表4 云母类矿物的嵌布粒度

为了给分选云母类矿物(包括褐铁矿)时合理磨矿细度的选择提供依据，一并测定了云母类矿物的在不同磨矿细度下的单体解理度，结果见表5。由表5可知，在磨矿细度达到 －0.074 mm占79.98%时，云母类矿物才开始较好地单体解离。但由于云母类矿物片理间常夹杂微细石英，所以不易解离完全。

表5 云母类矿物单体解离度测定结果

5 结论

(1)陕西某黏土型钒矿石中的钒88.25%赋存于云母类矿物(绢云母、黑云母、绿泥石)及褐铁矿中，分散于其他矿物中的钒占11.75%。

(2)由于云母类矿物及褐铁矿与其他矿物之间存在可浮性差异，因而可采取浮选方法预富集钒，然后冶金提取。

(3)云母类矿物多以片状、鳞片状集合体存在，其嵌布粒度主要在0.01～0.16 mm之间。在磨矿细度达到－0.074 mm占79.98%时，云母类矿物才开始较好地单体解离，但由于云母类矿物片理间常夹杂微细石英，所以不易解离完全。

［1］ 蒋凯琦，郭朝晖，肖细元.中国钒矿资源的区域分布与石煤中钒的提取工艺［J］.湿法冶金，2010，29(4):216-219.

［2］ 刘利军，李继壁，宾智勇，等.陕西某碳硅质钒矿提钒工艺研究［J］.有色金属:选矿部分，2006(3):28-30.

［3］ 陈晓青，杨进忠，毛益林，等.低品位黏土型钒矿资源综合利用新技术研究［J］.有色金属:选矿部分，2010(5):9-12.

［4］ 涂 宏，余宪红，金文江.略阳县某地区钼钒矿花树沟矿段矿化特征及找矿方向［J］.科技信息，2012(14):332-333.