某含钙钒榴石型石煤的工艺矿物学及钒的赋存状态.pdf

第6 2 卷第3 期 201 0 年8 月 有色金属 N O n f e r r o u sM e t a l s V 0 1 ．6 2 ．N o ．3 A u g ．2010 某含钙钒榴石型石煤的工艺矿物学及钒的赋存状态 徐永新1 ，侯运炳1 ，杨 欢2 1 ．中国矿业大学 北京 ，北京10 0 0 8 3 ；2 ．北京华夏建龙矿业科技有限公司，北京10 0 0 7 0 摘要对湖北某地的含钙钒榴打型石煤矿进行工艺矿物学研究i 该矿物中钒的赋存状态主要是独立的钒矿物，少量赋存 在碳质物中。钒矿物中土要是钙钒榴石，其次是钒云母和少量的含钒楣石，粒度分布范围分别为0 ．1 0 5 0 ．5 m m ，0 ．0 3 0 ．0 6 r a m 和0 ．0 2 0 ．0 5 m m 。 关键词工艺矿物学；石煤；钒的赋存状态；钙钒榴石 中图分类号T D 9 1 2文献标识码A文章编号1 0 0 1 0 2 1 1 2 0 1 0 0 3 0 1 0 6 0 4 我国五氧化二钒总储量约1 3 5 3 3 0 k t ，而石煤中 储量为1 1 7 9 6 0 k t ，远远超出钒钛磁铁矿中五氧化二 钒的储量，占总储量的8 7 ％，分布在我国的湘、鄂、 浙、皖、桂、川I 、陕、黔等省‘。从2 0 世纪7 0 年代开 始，我国就开始了从石煤中提取钒的研究和生产，主 要工艺有钠化焙烧一水浸，钙法焙烧一酸 碱 浸， 高温高酸直接浸出口。。然而，由于含钒石煤的物质 组成复杂，赋存状态变化多样。。，各地采用的工艺 通常是用上述的方法进行试验后确定，除了少数地 方的提钒回收率较高以外，大多数石煤矿都处于回 收率较低的现状，而采用选冶工艺的前提是工艺矿 物学分析，因此有必要对石煤进行工艺矿物学分析， 为采用合适的工艺路线或改进工艺提供理论基础。 1实验方法 1 ．1 原料 所用原料为湖北某地的石煤型钒矿石。矿石总 体元素成分见表1 。从表往里取击碎的块状矿石， 磨片、抛光，制成3 c m 3 c m 左右的薄片供测试。粉 末样则压片。 1 ．2 分析方法 钒矿石各元素的化学分析用原子吸收光谱法。 用化学物相法检测矿石中钒的化学物相。分别用光 学显微镜、R A X 一1 0 旋转阳极靶x 射线衍射仪、5 0 5 型S E M E D A X 9 1 0 0 能谱仪，以及W D X 一2 A 型x 射线波谱仪，对矿石进行物理表征和定量分析。 收稿日期2 0 0 9 0 4 2 7 作者简介徐永新 1 9 7 3 一 ，男，河北唐山市人，高级工程师，博土 主要从事矿业工程等方面的研究。 表1 矿石的化学成分 T a b L e1C h e m i c a lc o m p o s i t i o n so fo r es a m p l e 5 1 8 f J1 2 0 】甜 盘加凯O 2 8 , 0 恐03 6 ．0 4 0 ．0 4 4 ．04 8 05 2 0s E O6 0 ．0 6 2 ．0 2 0 ／ 。 图1矿石的x 射线衍射分析图谱 F i g ．1 X R Dp a t t e r no fo r es a m p l e 2 试验结果与讨论 2 ．1 矿物组成 在光学显微镜下可以明显区分出钒矿物、其他 金属矿物和脉石矿物。钒矿物包括钙钒榴石、钒云 母、含钒榍石。其他金属矿物除黄铁矿外，尚见黄铜 矿、铜蓝、金红石和晶质铀矿零星分布。脉石矿物以 S 3 2 0 9 7 6 4 3 ● 万方数据 第3 期徐永新等某含钙钒榴石型石煤的工艺矿物学及钒的赋存状态 石英为主，次为碳质物、绢云母、绿泥石、长石、磷灰 石和重晶石。其他微量矿物包括磷钇矿、独居石和 锆石等。样品的x 射线衍射分析结果见图l 。 2 ．2 钒矿物的产出形式 样品中钒矿物以钙钒榴石为主，次为钒云母，还 可见少量含钒榍石。根据扫描电镜观察并综合显微 镜下鉴定，样品中各种含钒矿物的比例见表2 。 表2 样品中钒矿物的比例 T a b l e2D i s t r i b u t i o no fv a n a d i u mm i n e r a li no r es a m p l e 2 ．2 ．1 钙钒榴石。概括起来，钙钒榴石主要以三种 形式产出。 1 呈不规则粒状沿矿石层理分布或沿 矿石孔洞充填，粒度不均匀，细小者仅0 ．0 5 m m 左 右，个别粗者可至0 ．3 5 m m ，一般介于0 ．1 ～0 ．2 5 r a m 之间。 2 呈短脉状、透镜状集合体沿矿石层理延 伸，脉宽一般在0 ．1 m m 左右。 3 呈粒状见于晚期 形成的石英细脉中，并可被石英交代，粒度大多在 0 ．3 0 ．6 m m 之间。三种产出形式的钙钒榴石中， 数量上以第一种为主，矿物含量上约占钙钒榴石总 量的7 0 ％以上。值得指出的是，无论哪种产出形式 的钙钒榴石，大部分颗粒内部均含有数量不等的细 小脉石及碳质物包裹体，或者与基底中的石英、绢云 母、碳质物呈极不规则的交生关系。 为查明钙钒榴石的化学成分，对其进行扫描电 镜能谱成分分析，结果见表3 ，证实其主要由V O ，， S i O ，A 1 O ，，C a O 组成，符合关于钙钒榴石结构 c a 3 V 2 A 1 2 [ S i 0 4 ] 3 。 表3 钙钒榴石的能谱微区成分 T a b l e3E D A Xf o rg o l d m a n i t e 矿石中主要目的矿物的粒度组成及其分布特 点，对确定磨矿细度和制订合理的选矿工艺流程有 着直接的影响，钙钒榴石的嵌布粒度见表4 。由表4 可以看出，样品中钙钒榴石均属中细粒嵌布的范畴， 粒度在0 ．1m m 以上的占9 2 ．4 6 ％。 图2 细脉状钒云母1 2 0 0 F i g ．2 T h i nv e i nr o s c o e l i t e 12 0 0 表4 矿石中钙钒榴石的粒度分布 T a b l e4P a r t i c l es i z ed i s t r i b u t eo fg o l d m a n i t ei no r e 2 ．2 ．2 钒云母。钒云母分布的广泛程度不及钙钒 榴石，透射光下大多无色透明，少数微带绿色。常呈 细小的片状，晶体粒度普遍在0 ．0 3 ～0 ．0 6 r a m 之间， 集合体多呈细脉状沿矿石裂隙充填，在裂隙交汇处 则表现为不规则块状，见图2 ，脉宽0 ．0 5 ～0 ．2 5 m m 不等。 2 ．2 ．3 含钒榍石。含钒榍石零星分布在样品中，而 且常呈不规则状与钙钒榴石交生，见图3 ，粒度一 般0 ．0 2 ～0 ．0 5 m m 。表5 扫描电镜能谱微区成分分 析表明，在含钒榍石的局部C a O 的含量很低，而表 万方数据 1 0 8 有色金属 第6 2 卷 现出含钒钛硅化合物的特点。含钒榍石及其蚀变产 物 含钒钛硅化合物 的x 射线能谱成分见图4 。 B E I 一背散射电子像；V 一钒的面扫描 图3 不规则状含钒榍石 S h 。钙钒榴石 G ，石英 Q 4 0 0 F i g ．3I r r e g u l a rs h p e n ew i t hv a n a d i u m S h ，g o l d m a n i t e G ，q u a r t z Q 4 0 0 表5含钒榍石的能谱微区成分 T a b l e5E D A Xf o rs h p e n ew i t hv a n a d i u m 2 ．2 ．4 含钒碳质物。矿石中碳质物分布广泛，在显 微镜下普遍具较明显的非均质性，说明矿石中碳质 物大多已转化为微晶质石墨，它常呈鳞片状产出，晶 体粒度多在0 ．0 0 5 m m 以下，部分甚至小于0 ．0 0 1 m m ， E n e r g y k a y 图4含钒榍石的X 射线能谱成分 F i g ．4 E D A Xp a t t e r no fs h p e n ew i t hv a n a d i u m V 一钒的面扫描；S i 一硅的面扫描 图5 含钒碳质物1 5 0 F i g ．5 P h o t oo fc a r b o n a c e o u ss u b s t a n c ew i t hv a n a d i u m 1 5 0 局部由于重结晶作用而形成粒度为0 ．0 2 r a m 左右的 片状晶体。概括起来，两样品中碳质物主要以三种 形式产出。 1 呈浸染状较均匀地嵌布在由其他脉 石矿物组成的基底中，定向分布的特征较为明显。 2 由于应力作用影响，局部碳质物可形成蛇曲状、 透镜状或不规则团块状集合体。 3 呈局部较为富 唧跚锻删胤㈣瓤觚似删咖洲洲似瓢。 万方数据 第3 期徐永新等某含钙钒榴石型石煤的工艺矿物学及钒的赋存状态 集的条带状集合体顺层理延伸，但这种产出形式多 见于晚期形成的脉状石英、钙钒榴石、重晶石等矿物 的两侧。 三种产出形式的碳质物中，数量上以第一种为 主，约占碳质物总量的9 0 ％左右。由于第二和第三 种产出形式中的碳质物相对较为富集，因此采用扫 描电镜对它们进行了能谱微区成分分析，结果显示， 第二种产出形式的碳质物集合体中亦有钒的富集， 见图5 ，但第三种产出形式的碳质物中却不含钒，由 此表明区内部分碳质物亦属钒的赋存矿物。 3结论 1 样品中钒矿物以钙钒榴石为主，次为钒云 母、含钒榍石。金属硫化物以黄铁矿居多，脉石矿物 参考文献 主要是石英，其次为碳质物、绢云母、绿泥石、长石、 磷灰石和重晶石等。 2 钙钒榴石常呈不规则粒状沿矿石层理分布 或沿孔洞充填，少数呈短脉状、透镜状集合体产出， 其主要成分为V 0 ，，S i O ，A 1 O ，，C a O ，粒度范围主 要分布在0 ．1 0 5 0 ．5 m m 。钒云母常呈细小的片 状，集合体为细脉状，粒度普遍在0 ．0 3 0 ．0 6 r a m 。 含钒榍石分布零星，常呈不规则状与钙钒榴石交生， 粒度一般0 ．0 2 ～0 ．0 5 m m 。 3 矿石中钒的赋存状态较为复杂，但主要以 上述各种独立的钒矿物出现 含钒碳质物除外 ，该 钒矿石工艺矿物学的研究为选择石煤提钒工艺提供 了参考。 [ 1 ] 文醋．国内外钒资源与钒产品的市场前景分析[ J ] ．世界有色金属，2 0 0 1 ， 1 1 7 8 ． [ 2 ] 王永双，李国良．我国石煤提钒及综合利用综述[ J ] ．钒钛，1 9 9 3 ， 6 2 1 3 1 ． [ 3 ] 有色金属提取冶金手册编辑委员会编．有色金属提取冶金手册[ M ] ．北京冶金工业出版社，2 0 0 2 3 4 5 3 4 6 ． P r o c e s s i n gM i n e r a l o g ya n dV a n a d i u mO c c u r r e n c eS t a t eo faS t o n eC o a lw i t hG o l d m a n i t e X UY o n g ．x i n l ，H O UY u n b i n 9 1 ，Y A N GH u a n 2 1 ．C h i n aU n i v o r s i t yo fM i n i n gT e c h n o l o g yi nB e i j i n g ，B e i j i n g1 0 0 0 8 3 ，C h i n a ； 2 ．B e i j i n gH u a x i aJ i a n l o n gM i n i n gS c i e n c ea n dT e c h n o l o g yC o ．，L t d ．，B e i n g1 0 0 0 7 0 ，C h i n a A b s t r a c t T h ep r o c e s s i n gm i n e r a l o g yo fs t o n ec o a lw i t hg o l d m a n i t ef r o mam i n ei nH u b e ii s i n v e s t i g a t e d ．T h em a i n o c c u r r e n c es t a t eo fv a n a d i u mi nt h ed e p o s i ti ss e l f - c o n t a i n e dv a n a d i u mm i n e r a l ，o n l yaf e wi nt h ec a r b o n a c e o u s s u b s t a n c e ．T h em a i nv a n a d i u mm i n e r a l si n c l u d eg o l d m a n i t e ，r o s c o e l i t ea n ds h p e n ew i t hv a n a d i u m ，t h eg r a i ns i z e d i s t r i b u t i o n sa r e0 ．1 0 5 ～0 ．5 m m ．0 ．0 3 ～0 ．0 6 m ma n d0 ．0 2 0 ．0 5 m m ． K e y w o r d s p r o c e s s i n gm i n e r a l o g y ；s t o n ec o a l ；o c c u r r e n c es t a t eo fv a n a d i u m ；g o l d m a n i t 万方数据