石煤钒矿工艺矿物学讲解

原矿工艺矿物学研究

2.2.1 化学成分及化学物相分析

原矿的X荧光光谱半定量分析结果列于表2-1，多元素化学成分分析结果见表2-2，钒的价态和化学物相分析结果分别见表2-3、2-4，碳的化学物相分析结果见表2-5。

敏度范围，未能检出。

由表2-1~2-5可以看出：

（1）矿石中可供选冶回收的主要组分V2O5含量仅为0.65%，铜、铅、锌等其他有价金属元素含量都很低，综合回收的意义不大。（2）钒的价态以四价为主，其次是三价，而五价钒为痕量。钒主要分布在碳质物中，分布率占72.31％；其次是分布在云母中，占21.54%。与价态相关联，碳质物中钒的分布比例与四价钒相当。

（3）矿石中主要成分为SiO2，其次是C、CaO、Al2O3和K2O等，并有较高的烧失量（Ig）。

（4）碳主要以游离碳形式存在，分布率占79.15％，这类碳即为镜下所见的大量碳质物。其次是以碳酸盐形式存在，分布率为20％。

综合化学成分特点，可以认为区内矿石属单一的含钒碳质页岩或板岩。

2.2.2 矿物组成及含量

样品为破碎颗粒样，质地较为坚硬，未见明显风化现象。颗粒呈黑色，但污手现象不严重，这可能与矿床产生的地质变质作用有关。镜下可见部分颗粒中矿物平行定向分布特点较为明显，在部分颗粒中

为无定向混杂分布。经镜下鉴定、X射线衍射分析和扫描电镜分析综合研究表明，矿样中主要矿物为石英、方解石、伊利云母和碳质物，其次有高岭石、蒙脱石、磷灰石、重晶石、钡解石、长石、榍石等。金属硫化物主要为黄铁矿，其次为闪锌矿。金属氧化物含量很少，见有褐铁矿和金红石（或锐钛矿）。

矿石的X射线衍射矿物相分析见图2-2，图谱中反映了矿石中含量较高，结晶较好的矿物相；由于碳质物为非晶质物或结晶程度差，在图谱中未能出现峰值。

图2-2 原矿的X射线衍射矿物相分析图谱

经综合鉴定，结合化学成分分析，将矿石中主要矿物的重量含量列于表2-6。

表2-6 矿石中主要矿物的含量（%）

2.2.3 主要矿物的产出形式

石英为样品中含量最多的矿物。矿物晶粒十分细小，一般在0.04mm以下，部分为玉髓质微晶。大部分以较密集的集合体形式出现，集合体嵌布粒度多在0.1～1.0mm之间，粗大的集合体大小可达2mm以上，但其中多少会有泥碳质物夹杂和污染。粗粒的石英常与方解石嵌布出现，较细粒的石英除构成集合体外，部分与伊利云母一同分散分布在以泥炭质物中。少量石英后期呈细脉状产出。（照片1～4）

方解石矿物结晶较好，粒度明显较石英粗，一般在0.03～1.0mm 之间。有时呈脉状，具后期结晶形成特点。粗粒方解石以较粗大的集合体或脉状产出，细粒者多与石英紧密镶嵌（照片2、3、5、6）。

碳质物结晶较差，为相当于非晶质可燃煤的碳质混合物，由于其比重轻，体积含量较大。较粗粒的集合体粒度一般在0.02～0.3mm 之间，少量细粒者为0.01mm以下甚微极微粒。

根据碳质物的产出特点和集中分散情况可分为有两种主要形式，一是较集中地与泥质物和绢云母及少量微粒黄铁矿紧密嵌布，其中夹杂微粒石英，矿物间多有沿页理面的平行分布，少量为单体状态，这

类形式约占碳质物总量的75%左右（照片7~10）；二是分散在石英，方解石等含量较多的矿物间隙中，约占碳质物总量的25%左右（照片1、2、4）。碳质物在矿石中有较明显的不均匀分布，在含云母和泥质物的矿粒中有较集中的分布（照片11、12）。

扫描电镜分析表明，碳质物中虽有含有钒，但钒的分布很不均匀，有些碳质物含钒较高，但部分碳质物含钒很少（图2-3、2-4）。

含钒碳质物的能谱成分图见图2-5。能谱微区成分定量测定显示，碳质物中的钒含量变化较大，一般在0.8~9.5%之间。

背散射电子像V面扫描

C面扫描K面扫描

Si面扫描Al面扫描

Fe面扫描S面扫描

图2-3 含钒较高的碳质物与泥质物、石英、微粒黄铁矿混杂分布（SEM）C~碳质物，黑色，C密集，含V；N~泥质物，含K、Si、Al，不均匀含V；

Si密集颗粒~石英；含Fe、S微粒~黄铁矿

背散射电子像V面扫描

C面扫描Ca面扫描

K面扫描Si面扫描

Fe面扫描S面扫描图2-4 含钒较低的碳质物嵌布在方解石基底中（SEM）

C~碳质物，C密集，含少量V；Ca~方解石，Ca密集，含C；

Py~黄铁矿，含Fe、S；N~泥质物，含K、Si

图2-5 含钒碳质物的X射线能谱成分图

伊利云母为向伊利石过渡的水白云母种类。呈微细鳞片状~显微粒状，晶粒微细，以微晶质~隐晶质晶粒出现，粒度一般在0.01mm 以下。这些微细的云母类矿物多与泥炭质物和微粒石英混杂嵌布，而在粗粒石英和方解石集合体中很少出现。由于矿石中碳质物含量高，微细粒矿物多污染呈黑色，偏光镜下只有稍粗颗粒的云母光学特征较为明显（照片13、14）。

扫描电镜分析表明，钒与伊利云母有较明显的同步分布，即面扫描图像中钒分布在以含钾、铝为特征细小片状矿物—－伊利云母中（图2-6、2-7）。

能谱微区成分测定表明云母中钒的含量差别较大，少量云母中V2O5含量颗高达10％，而含钒低者在1％以下，一般在1.0~8.5%之间，含钒云母的能谱成分图见图2-8。

背散射电子像V面扫描

K面扫描Si面扫描

Al面扫描Fe面扫描

图2-6 含钒伊利云母分布在泥碳质物基底中（SEM）

S~云母，片状，含K、Si、V；N~泥碳质物，含K、Si、Al，不均匀含V；

Q~石英，Si密集；含Fe微粒~黄铁矿

背散射电子像V面扫描

K面扫描Si面扫描

Al面扫描S面扫描

图2-7 鳞片状含钒云母与泥碳质物、石英、黄铁矿混杂沿页理面平行分布（SEM）S~云母，片状，含K、Si、V；Q~石英，粒状，Si密集；

含Si、Al微粒~泥质物；含S微粒~黄铁矿

图2-8 钒伊利云母的X射线能谱成分图