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尾矿的化学成分与矿物成分

字体大小: - - cx6318   发表于 2014-11-14 14:11     阅读(1221)   评论(1)     分类:天下杂谈

 尾矿的成分包括化学成分和矿物成分,尾矿的性质既包括尾矿自身的物理性质,也包括有关的物理化学性质。不同成分和性质的尾矿,是影响水隔膜膏体泵管道输送的主要工艺参数,也是决定其输送浓度的主要依据。

尾矿的化学成分与矿物成分
    如前所述,尾矿是由矿体的部分围岩和夹石,以及矿石中的脉石矿物所构成,因此,其化学成分和矿物成分一方面受矿体主岩岩性的控制,另一方面,又受到矿化类型与围岩蚀变的制约。一般来说,岩浆堆积型、火山喷滋型、同生沉积型、区域变质型矿床的尾矿,其化学成分与主岩感分基本近似;而接触交代型、热液型、风化型矿床的尾矿,则主要取决于矿化和围岩蚀变类型。此外,选矿回收率,也对尾矿成分具有一定影响。
    无论何种类型的尾矿,其主要组成元素,不外乎O、Si、 Ti、 Al、 Fe、Mn、 Mg、 Ca、 Na、K、P、H等几种,但它们在不同类型的尾矿中,其含量差别很大,且具有不同的结晶化学行为。
    在镁铁硅酸盐型尾矿中,Si以[SiO 4]四面体形式组成岛状、链状、层状硅酸盐骨干,形成橄榄石、辉石、蛇纹石、水镁石、蒙脱石、海泡石、凹凸棒石等镁、铁硅酸盐矿物;Ti除一部分以类质同像形式进入辉石晶格外,主要形成铁铁矿;少量的Al此时主要以[AlO 6]六面体形式取代Fe、Mg,共同组成硅酸盐矿物,Mn有时也可取代部分Fe;Ca主要组成少石;Na、 K含量很低;P一般以磷灰石形式存在;H在蚀变矿物中以[OH] -1及[H 3O] +1进人矿物晶格。
    在钙铝硅酸盐型尾矿中,Ca一方面与Fe、Mg一道组成辉石、角闪石、石榴石等硅酸盐矿物,一方面与Na、Al一起形成斜长石等铝硅酸盐矿物。当这些矿物遭受蚀变时,上述12种元素均可进入矿物晶格,并有CO 2、H 2S等组分加入,形成绿帘石、绿泥石、绢云母等含水矿物。
    在长英岩型尾矿中,Si不仅与Ca、 Na、K、Al组成碱性长石和与Fe、Mn、Mg组成云母等层状硅酸盐矿物,还常形成独立的SiO 2。在未遭受蚀变和风化的尾矿中,荻立的SiO 2多为结晶态的石英,在沉积型矿床中,有时以无定型的蛋白石、缝石、硅藻土等形式存在。蚀变严重的这类尾矿,主要具有绿泥石+绢云母+石英或高岭石+石英蚀变组合。外生条件下,常以石英+长石、石英+粘土组合出现。在某些酸性火山岩型矿床中,还常见到沸石类矿物,Ca、Na、K以不稳定的吸附状态,斌存于Si-A1-O骨架的空穴中。

 

 

    在碱性硅酸盐型尾矿中,Na、K含量比长英岩型尾矿高得多,它们既可以与Fe, M g、Si组成碱性辉石、碱性角闪石、霓石等暗色矿物,也常与Si,Al一起形成霞石、白榴石等似长石矿物,此时,无独立的SiO 2矿物出现。由于建材中主要是利用其第三亚类-碱性酸性硅酸盐型尾矿,霞石、白榴石、钾长石、碱性斜长石等是其主要组成矿物。当矿床受到蚀变时,碱性似长石类矿物常形成方钠石、方沸石、钾沸石等,碱性长石蚀变为绢云母、高岭石等。
    在高铝硅酸盐型尾矿中,Si、Al往往结合成无水或含水的硅酸铝,赋存于粘土矿物或红柱石族矿物中,Si呈四面体配位,A1多呈六面体配位。Fe、 Mg、 Na,、K进入八面体孔穴,以黑云母、白云母、水云母、伊利石等形式存在。Ca一般很少进人硅酸盐晶格,而以独立的碳酸盐形式存在。
    在高钙硅酸盐型尾矿中,Ca一方面与Si结合成透辉石、透闪石、硅灰石、钙铝榴石等,另一方面以方解石形式残留于碳酸盐中。Fe、 Mg、 Na、 K等主要斌存于绿帘石、绿泥石、阳起石等含水硅酸盐中。其中,有些Fe以氧化物或硫化物形式存在。
    硅质岩型尾矿中,Si的主要斌存方式为结晶状态的氧化物一石英,有些以健石、蛋白石等徽晶或不定型氧化物形式存在。Al、Fe、 Ca、 Mg、 Na、 K等以杂质矿物形式赋存于胶结物中。
    碳酸盐型尾矿中,Ca可进人方解石、白云石晶格,Mg可形成白云石、菱镁矿。但在一些成分不纯或遭遇蚀变的碳酸盐型尾矿中,也不免有Si、 A1、 Fe、Mn元素的混人。
    尾矿的化学成分,可用全分析结果表示,但一般常以SiO 2、TiO 2、A1 2O 3、Fe 2O 3、FeO、MgO、GaO、Na 2O、K 2O、H 2O、CO 2、SO 3等主要造岩元素的含量来标度。各种未选净的金属元素,可从选矿工艺参数中获得。一般选厂都有尾矿品位的记录。只有当确定某种金属元素对建材生产工艺或产品性能具有重大影响时,才要求作全分析。

 

 

    尾矿的矿物成分,一般以各种矿物的质量分数表示,但由于岩矿鉴定多在显微镜下进行,不便于称量,因此,有时也采用镜下统计矿物颗粒数目的办法,间接地推算各矿物的大致含量。
    根据我国一些典型金属和非金属矿山的资料统计,各类型尾矿化学成分和矿物组成范围列于表1。
    另据地科院尾矿采用中心李章大介绍,我国几种典型金属矿床尾矿的化学成分如表2。

表1 
尾矿的化学成分和矿物组成范围一览表
尾矿类型
矿物组成
质量分数/%
主要化学成分/%
SiO 2
Al 2O 3
Fe 2O 3
FeO
MgO
CaO
NaO
K 2O
镁铁硅酸盐型
镁铁橄榄石(蛇纹石)
辉石(绿泥石)
斜长石(绢云母)
25~75
25~75
≤15
30.0
45.0
0.5
4.0
0.5
5.0
0.5
8.0
25.0
45.0
0.3
4.5
0.02
0.5
0.01
0.3
钙铝硅酸盐型
橄榄石(蛇纹石)
辉石(绿泥石)
斜长石(绢云母)
角闪石(绿帘石)
0~10
25~50
40~70
15~30
45.0
至65.0
12.0
18.0
2.5
5.0
2.0
9.0
4.0
8.0
8.0
15.0
1.50
3.50
1.0
2.5
长英岩型
石英
钾长石(绢云母)
碱斜长石(绢云母)
铁镁矿物(绿泥石)
15~35
15~30
25~40
5~15
65.0
80.0
12.0
18.0
0.5
2.5
1.5
2.5
0.5
1.5
0.5
4.5
3.5
5.0
2.5
5.5
碱性硅酸盐型
霞石(沸石)
钾长石(绢云母)
钠长石(方沸石)
碱性暗色矿物
15~25
30~60
15~30
5~10
50.0
60.0
12.0
23.0
1.5
6.0
0.5
5.0
0.1
3.5
0.5
4.0
5.0
12.0
5.0
10.0
高铝硅酸盐型
高岭土石类黏土矿物
石英或方解石等非黏土矿物
少量有机质、硫化物
≥75
≤25
45.0
65.0
30.0
40.0
2.0
8.0
0.1
1.0
0.05
0.5
2.0
5.0
0.2
1.5
5.0
2.0
高钙硅酸盐型
大理石(硅灰石)
透辉石(绿帘石)
石榴子石(绿帘石、绿泥石等)
10~30
20~45
30~45
35.0
55.0
5.0
12.0
3.0
5.0
2.0
15.0
5.0
8.5
20.0
30.0
0.5
1.5
0.5
2.5
硅质岩型
石英非石英矿物
≥75
≤25
80.0
90.0
2.0
3.0
1.0
4.0
0.2
0.5
0.02
0.2
2.0
5.0
0.01
0.1
0.0
0.5
钙质碳酸盐型
方解石
石英及黏土矿物
白云石
≥75
5~25
≤5
3.0
8.0
2.0
6.0
0.2
2.0
0.1
0.5
1.0
3.5
45.0
52.0
0.01
0.2
0.0
0.5
镁质碳酸盐型
白云石
方解石
黏土矿物
≥75
10~25
3~5
1.0
5.0
0.5
2.0
0.1
3.0
0
0.5
17.0
24.0
26.0
35.0
微量
微量

 

 

 

    
   
 
    由表1、2可以看出,不同成因类型的矿床,其尾矿成分变化范围是相当大的,这就要求水隔膜膏体泵管道输送时,必须先对尾矿的化学成分作详细的分析研究。应当注意,表中所列不同类型尾矿的化学成分,仅可作为输送时参考,具体应用时,还需进行有针对性的粗、细颗粒搅拌混合,使细颗粒占比例的50%以上,粗颗粒只需10%左右,这是最理想的输送效果。 

 

 


表2  我国几种典型矿床尾矿的化学成分
尾矿类型
化学成分/%
SiO 2
Al 2O 3
Fe 2O 3
TiO 2
MgO
CaO
Na 2O
K 2O
SO 3
P 2O 5
MnO
烧铁
鞍山式铁矿
73.27
4.07
11.60
0.16
4.22
3.04
0.41
0.95
0.25
0.19
0.14
2.18
岩浆型铁矿
37.17
10.35
19.16
7.94
8.50
11.11
1.60
0.10
0.56
0.03
0.24
2.71
火山型铁矿
34.86
7.42
29.51
0.64
3.68
8.51
2.15
0.37
12.46
4.58
0.13
5.52
矽卡岩型铁矿
33.07
4.67
12.22
0.16
7.39
23.04
1.44
0.40
1.88
0.09
0.08
13.47
矽卡岩型铁矿
35.66
5.06
16.55
-
6.79
23.95
0.65
0.47
7.18
-
-
6.54
矽卡岩型钼矿
47.51
8.04
8.57
0.55
4.71
19.77
0.55
2.10
1.55
0.10
0.65
6.46
矽卡岩型金矿
47.94
5.78
5.74
0.24
7.97
20.22
0.90
1.78
-
0.17
6.42
-
斑岩型铜钼矿
65.29
12.13
5.98
0.84
2.34
3.35
0.60
4.62
1.10
0.28
0.17
2.83
斑岩型铜钼矿
72.21
11.19
1.86
0.38
1.14
2.33
2.14
4.65
2.07
0.11
0.03
2.34
斑岩型铜矿
61.99
17.89
4.48
0.74
1.71
1.48
0.13
4.88
-
-
-
5.94
岩浆型镍矿
36.79
3.64
13.83
-
26.91
4.30
-
-
1.65
-
-
11.30
细脉型钨锡矿
61.15
8.50
4.38
0.34
2.01
7.85
0.02
1.98
2.88
0.14
0.26
6.87
石英脉型稀有矿
81.13
8.79
1.73
0.12
0.01
0.12
0.21
3.62
0.16
0.02
0.02
 
长石石英矿
85.86
6.40
0.80
-
0.34
1.38
1.01
2.26
-
-
-
 
碱性岩型稀土矿
41.39
15.25
13.22
0.94
6.70
13.44
2.58
2.98
-
-
-
1.73

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