桂西堆积型铝土矿矿石粒级分布及其质量变化研究

桂西堆积型铝土矿矿石粒级分布及其质量变化研究 桂西堆积型铝土矿矿物组成及地球化学特征探析 1 2 1夏楚林 ,张起钻 ,高 莉 ( )1. 青海大学 ,青海 西宁 810016; 2. 广西地质勘查局 ,广西 南宁 530031 摘 要 : 通过对桂西堆积型铝土矿矿石进行手标本观察 、室内净矿石化学分析 、化学物相分析及 X 射线粉晶衍射法等 多种方法分析 ,结果显示其矿物组成以一水硬铝石为主 ,其次为针铁矿 、赤铁矿 、三水铝石 、一水软铝石 、高岭石等 ,其 中一水硬铝石 、赤铁矿 、针铁矿三者之和达到了 80 %以上 。矿石化学成分相对较为简单 , A1O、FeO、SiO、TiO和 2 3 2 3 2 2 +HO 含量之和在 95 %以上 ,明研究区为低硫高铁型一水硬铝石铝土矿 ; 另含 S、Ga、ZrO、N bO、TaO、ScO及 2 2 2 5 2 5 2 3 R EE等微量元素 ,其中 Ga可在生产氧化铝溶出过程中随循环母液溶出后进行回收利用 。充分研究利用区内堆积型 铝土矿的典型矿物组合特征和地球化学特征 ,对今后指导找矿勘探具有十分重要的意义 。 关键词 : 堆积型铝土矿 ;矿物组成 ;地球化学特征 ;桂西 ( ) 中图分类号 : P574. 2 , P575 文献标识码 : B 文章编号 : 1002 21752 2011 05 206 24 Ana ly s is on m in era l com pon en t an d geochem istry of a ccum u la ted ba ux ite in we stern Guan gx i 1 2 1 X IA Chu - lin, Zhang Q i - zuanand GAO L i ( 1. Q ingha i U n iversity, X in ing 810016, C h ina; 2. Guangx i B u reau of )Geolog ica l Exp lo ra tion, N ann ing 530031, C h ina A b stra ct: A fter analysis of d istribu tion and existence regu la tion s, m ine ra l componen t, chem istry componen t, in tegra ted exp lo ita tion of accum u lated bauxite in we ste rn Guangxi, we found ou t its m a in m inera l is d ia spo re, o the rs a re goeth ite, hem a tite, gibb site, boehm ite, kao lin ite, e tc. A t the sam e tim e, the sum 2 m a tion of d ia spo re, goe th ite and hem atite take s e igh ty p e rcen t of a ll. Its chem istry componen t is mo re simp le than o the r o res, A lO、FeO、SiO、TiO 2 3 2 3 2 2+ and HO togethe r take mo re than n inety - five p e rcen t of to ta l m ine ra ls. The re su lts show tha t the bauxite is poo r S and rich Fe and h igh A / S. A bou t trace e 2 lem en ts, Ga can be rec la im ed when p roducing A lO. The succe ssfu l study of m inera l componen t and geochem ica l cha rac teristic s ha s the wonde rfu l exp lo2 2 3ration p ro sp ec t. Key word s: accum u la ted bauxite; m ine ra l componen t; geochem ica l cha rac te ristics; we ste rn Guangxi 铝土矿是工业提炼金属铝的最主要原料 ,组成 ,颗粒界限呈弯曲状接触嵌生 ; 含粒屑 60 %左 结物 铝土矿的主要含铝矿物有一水硬铝石 、一水软铝石 、 右 ,粒屑类型主要是砂屑 、还有少量砾屑和粉屑 、鲕 三水铝 石 , 其 他 矿 物 有 针 铁 矿 、赤 铁 矿 、高 岭 石 粒 ,多呈不规则的拉长状 、不规则状及椭圆状 ,大小 [ 1,3 ] 等 。桂西堆积型铝土矿是一种以含水氧化铝为 混杂 、略具定向排布 。 主的多矿 物混 合 物 , 相 对 硬度 3 左 右 , 比 重 2. 5 , 矿石构造类型主要有鲕状构造和致密块状构造 315。矿石颜色 随氧 化 铁含 量的 增 加 , 变 化 而 呈 灰 两种 ,其中 :鲕状构造是由单矿物或两种以上的矿物 ()白 、灰黄 、棕 褐 红等色 ,有时不同色彩呈斑点状分 集合成不规则的鲕体 ,其形态大小比较杂乱 ,由相同 布 ,无光泽 ,手感较粗糙 。矿石块度大小悬殊 ,大者或近似成分的胶结物结胶而成 ; 致密块状构造含铁 可达 数 立 方 米 , 磨 圆 度 较 差 , 多 呈 棱 角 ,次 棱 角 质较少 ,矿物颗粒比较均匀 、紧密排列和接触嵌生 , [ 4,5 ] 状 。是优质铝土矿所特有的构造 。此外 ,尚有多孔状构 1 矿物岩石学特征 造 、显微细脉状构造等 。 1. 2 矿物组成 1. 1 结构构造特征 对桂西堆积型铝土矿定性和定量分析 , 显示其 区内堆积型铝土矿矿石结构主要为他形粒状结 矿物组合以一水硬铝石为主 , 次有针铁矿 、赤铁矿 、 构 ,粒度 0. 01mm ,0. 05mm ,颗粒间紧密排列 ,无胶 一水软铝石 、三水铝石 、高岭石 , 另有少量绿泥石 、石 () 基金项目 :广西壮族自治区重点地质勘查项目 资金批准号 2004228 ( ) 作者简介 :夏楚林 , 1977 - ,男 ,湖北孝感人 ,讲师 ,硕士 。研究方向 :矿床地质学 。 E - m a il: xiachu lin@ 163. com 收稿日期 : 2010 - 10 - 22 (图 1 ) 。其中 :一水 ,01027 % ,表明研究区矿石类型主要为低硫高铁型 英 、锐钛矿 、水针铁矿及泥质等 一水硬铝石铝土矿 。单矿物化学成分分析见表 2。硬铝石含量 37. 39 %,66. 09 %, 平均 55. 15 %; 针铁 矿含量 9. 56 % ,30. 13 %, 平均 16. 73 %; 赤铁矿含 量 1. 36 %,5. 15 %, 平均 3. 95 %; 三水铝石含量 1. 01 %,14. 32 %, 平均 5. 28 %;高岭石含量 1. 44 %, 5. 07 %, 平均 3. 53 %;且除个别样品 ( 56 号 ,20 号 ) 外一水硬铝 、赤铁矿 、针铁矿三者之和达到了 80 % 以上 (表 1 ) 。 1. 3 矿物特征 1. 3. 1 铝矿物 ( ) 1 一 水 硬 铝 石 : 柱 状 、它 形 粒 状 , 粒 径图 1 平果堆积型铝土矿 X射线衍射分析图谱 01006mm ,0. 5mm ,高正突起 ,糙面显著 ,干涉色较 图中 : D ———一水硬铝石 , Go———针铁矿 , B ———一水软 高 ,常与一水软铝石构成豆鲕状 、碎屑状集合体及基 铝石 , H ———赤铁矿 , K———高岭石 , T———锐 钛矿 , 1———J67 质 ,或单独构成粒屑 ,是矿石最主要的矿物成分 ,也 - 38 , 2———J75 - 35(( )分析仪器 :荷兰 PAN a lytica l X’Pe rt PRO X射线衍射 XRD 是主要有用矿物 。其化学成分较简单 ,主要有用组 )仪 分 A lO, 含 量 52. 39 % , 64. 27 % , FeO含 量 在 2 3 2 3 16. 60 % ,24. 50 %之间 , S含量极少 ,仅为 01011 % 表 1 研究区堆积型铝土矿矿石物质组成及含量 () 矿井号 一水铝石 三水铝石 高岭石 绿泥石 针铁矿 赤铁矿 水针铁矿 合计 石英 玉髓 58. 98 1. 40 3. 48 5. 60 0. 32 21. 01 2. 92 3. 06 96. 78 98,30 91,54 49. 54 1. 91 2. 52 4. 39 1. 15 30. 13 3. 04 4. 30 96. 98 81,26 48. 42 1. 01 3. 63 8. 47 0. 50 38. 87 100. 90 92,6 66. 09 2. 49 7. 75 6. 00 3. 80 9. 56 5. 15 2. 51 103. 35 112,24 57. 33 7. 23 2. 01 4. 62 0. 65 18. 08 3. 78 2. 09 95. 79 120,16 61. 19 7. 92 2. 34 2. 07 0. 60 20. 94 95. 06 56,20 37. 39 14. 32 5. 07 5. 55 0. 77 22. 77 7. 43 6. 36 99. 66 112,40 平均 0. 86 93. 56 62. 22 5. 97 1. 44 1. 91 1. 00 18. 80 1. 36 3. 19 97. 77 55. 15 5. 28 3. 53 4. 83 1. 10 16. 73 3. 95 ()注 : 81,26、120,16号中铁矿含量为针铁矿 、赤铁矿及水针铁矿合计 , 椐东凌 - 大道勘探报告 , 2006 表 2 一水硬铝石化学成分 , % 石单矿物岩 、脉状三水铝石 、与碎屑铝土矿一水硬铝 A lO FeO SiO TiO TaO N bO C rO 样号 Ga 232322252523 石共生的三水铝石三种类型 。98,30 76. 73 3. 16 1. 11 4. 05 0. 0008 0. 023 0. 016 0. 078 ( )3 胶铝矿 :多呈胶状充填于粒屑间 ,构成矿石 96,6 76. 90 2. 57 0. 64 4. 23 0. 0008 0. 028 0. 017 0. 072 的基质 。 79. 21 0. 20 0. 54 4. 62 0. 0010 0. 025 0. 018 0. 098 挑纯 1. 3. 2 其它矿物平均 77. 61 1. 98 0. 76 4. 30 0. 00087 0. 025 0. 017 0. 083 包括针铁矿 、赤铁矿 、高岭石 、绿泥石 、石英 、锐 ()据东陵 - 大道勘探报告 2006 钛矿等 。 ( )2 三水铝石 : 在部分矿石中见到 , 呈微晶状 、 2 矿石地球化学特征 柱状及显微鳞片状 ,粒径 < 0. 03mm。低正突起 ,干 2. 1 常量化学组成及特征 涉色为一级灰色 、斜消光 。常构成砂屑 ,也与一水硬 2. 1. 1 化学组成 铝石组合构成鲕粒集合体 ,脱水后变成一水硬铝石 。 矿石样品化学分析结果表明 ,区内堆积型铝土 其单矿物化学成分 : A lO62. 63 % , FeO0. 12 % , 2 3 2 3 矿的常量化学组成 : A lO40. 03 % ,73. 83 % 、SiO 2 3 2SiO0. 70 % , TiO0. 010 % , N bO0. 0008 % , Ga 2 2 2 5 1. 98 % ,12. 27 % 、FeO6. 36 % ,37. 06 % 、S平均2 3 010042 % , C rO0. 008 % 。按其产出形态分三水铝2 3 0. 065 % ,铝硅比 3. 26,37. 29 ,平均铝硅比大于 10。 极少甚至为零 ; FeO是铝土矿的次要有害组分 ,主 2 3 + 其中 A 1O、FeO、SiO、TiO和 H0 等 5 种化 学要赋存于褐铁矿中 , 其 次赋 存于 针 铁矿 、鲕 绿泥 石 2 3 2 3 2 2 2 成分之和 95 %以上 , 矿床化学成分总体成熟度高 , 中 ,极少呈碳酸盐矿物形式出现 ; TiO是矿 石中 的 2 组成较简单 ,杂质含量较少 。除上述组分外 ,尚有极 稳定组分 ,主要载体矿物为锐钛矿 ,可能还有金红石 (少量 PO、CaO、S、M gO、KO、N aO、CO等 详见表 等钛矿物 ,极少呈类质同像赋存于铝铁矿物 ,尤其是 2 5 2 2 2 ) 硬水铝石中 。3 。+ 表 3 平果矿石化学成分含量测定表矿石样 品 化 学 分 析 中 的 灼 失 量 包 括 HO 、 2 + + 含量 , % 含量 , % HO、有机质 、炭质等 ,其中绝大部分为 HO , HO 2 2 2 成分 成分 平均 最大 最小 平均 最大 最小 主要由硬水铝石 、三水铝石 、针铁矿和高岭石等矿物 A lO 61. 22 70. 36 41. 84 S 0. 047 0. 077 0. 023 23 的结构水组成 ,灼失量一般 11. 76 % ,14129 % 。SiO Ga 3. 59 11. 34 1. 31 0. 0070 0. 0075 0. 0059 2 2. 2 微量元素组成及特征 FeO N bO 16. 82 39. 75 7. 50 0. 050 0. 055 0. 036 2325 桂西堆积型铝土矿中除主元素铝之外 ,还含有 TiO TaO 3. 789 4. 890 2. 170 0. 0025 0. 0027 0. 0024 225 较丰富的 Ga、Zr、N b、Sn、B a、W、Tl、Th、U、R EE 等元 ScO CaO 0. 076 0. 151 0. 028 0. 0073 0. 0080 0. 0054 23 素 ,主要呈分散状态存在于一水硬铝石 、高岭石等矿 ZnO M gO 0. 035 0. 071 0. 021 0. 0152 0. 0590 0. 0081 物中 ,呈独立矿物和离子吸附态的相很少 。利用电 O P R eO 0. 092 0. 176 0. 060 0. 073 0. 110 0. 063 2523( )感耦合等离子质谱 ICP - M S仪器对矿石的微量元 灼失 KO 20. 036 0. 091 0. 014 13. 702 14. 370 12. 860 N aO A / S 20. 019 0. 075 0. 008 17. 05 53. 71 3. 69 ()素 表 4 进行定量分析 ,矿石中 Ga、Zr、N b、B a、Th、 ()据平果那豆矿区勘探报告 , 2007 U 等元素含量相对于它们的克拉克值都较高 ,富集 系数 1. 88,570 ,其余元素的含量大多低于或接近 2. 1. 2 化学特征 其克拉克值 ,富集系数小于 1。其中 Ga 含量相对较 矿石主要元素 A l、Fe、Ti、Si,而其他元素含量均 高 ,且在堆积型铝土矿中较稳定 ,均达到综合利用的 较低 ,铝在矿石中的分布较均匀 。光学显微镜鉴定 、 一般工业指标要求 ,采用高压拜耳法生产溶出过程 X射线衍射分析等方法 ,测定矿石中的 5 种主要化 中随循环母液溶出并逐步积累 ,达到一定浓度后进 [ 6 , 7 ] 学组分 ,特征 如下 :行综合回收利用 。其它有用组分如 Zr、N b、Th、U 等 A lO是矿石主 要 有用 组分 , 主 要赋 存 于硬 水 2 3 元素的富集系数也大于 1 ,但由于这些元素均不是 铝石中 ,次为三水铝石 ,极少量存在于铝硅酸盐中 ; 以独立矿物形式存在于矿石中 ,且含量较低 ,目前暂 SiO是矿石中的主要有害组分 ,主要赋存于铝硅酸 2 [ 8 ] 无法提取利用 。 盐矿物中 ,如高岭石 、绢云母 、鲕绿泥石等 ,石英含量 - 6 ( ) 桂西铝土矿矿石微量元素 ICP - M S分析结果 ×10 表 4 样品号 Ga Zr N b Sn B a W Tl Th U ( ) 59. 78 903 65. 19 2. 36 99. 04 1. 814 0. 166 15. 05 5. 802 103号 4704、4706、4908 ( )180号 0506 59. 73 1268 48. 95 7. 52 41. 83 1. 475 0. 034 15. 34 5. 127 ( ) 101号 2305、2106 62. 86 1517 114. 4 5. 99 464. 6 4. 229 0. 355 17. 37 4. 623 ( ) 131号 0104、0202、0304 67. 29 518. 2 56. 82 3. 05 171. 4 1. 872 0. 608 15. 47 4. 094 201号 ( 1108、1112、0912 )59. 51 1112 87. 84 9. 54 67. 09 4. 111 0. 094 15. 88 5. 63 203号 ( 0404、0406、0508 )67. 51 1525 148. 5 7. 38 93. 16 6. 59 0. 041 24. 08 4. 992 251号 ( 0904、0906、0908 )61. 57 674. 5 87. 38 10. 18 96. 33 1. 889 0. 142 32. 58 5. 813 新力 - 2656. 45 1723 103. 2 5. 73 28. 26 1. 322 0. 02 11. 31 5. 199 ( ) 330号 0704、0306、0304 49. 69 668. 7 26. 09 1. 27 39. 92 1. 199 0. 259 9. 423 7. 006 334号 ( 0908、1403 )40. 35 960. 1 22. 72 1. 98 43. 36 1. 292 0. 433 14. 89 4. 59 357号 ( 0704、1510 )56. 2 1093 75. 5 3. 77 51. 25 3. 803 0. 097 7. 136 5. 323 ( ) 330号 5106、4710 55. 77 1333 84. 3 2. 64 37. 52 5. 517 0. 044 17. 74 7. 321 平均值 克拉克值 58. 06 1107. 9 76. 74 5. 12 102. 81 2. 93 0. 19 16. 36 5. 46 富集系数18 130 19 200 390 150 43 5. 8 1. 70 3. 226 8. 522 4. 039 0. 026 0. 264 0. 020 0. 004 2. 821 3. 212 ()据中南大学地质研究所 ICP - M S室 等离子质谱分析法 52139 % ,64. 27 % , FeO多在 16. 60 % ,24. 50 % 2 3 3 矿物组成及地球化学特征在找矿勘 之间 , A / S 15. 44 , 17. 05 , 且 A lO、FeO、SiO、2 3 2 3 2 探中的应用+ TiO和 HO 含 量之 和 在 95 %以上 , 具 有中 铝 、高 2 2 研究区堆积型铝土矿赋存于第四系更新统的红 铁 、高铝硅比 、低硫为特点 ,表明研究区为低硫高铁 土层中 ,其矿物组成 、化学组成 、微量元素及伴生矿 型矿石 。 物的赋存状态等与国内外其它类型的铝土矿存在较 ( ) 3 区 内 堆积 型 铝 土 矿 含 较 丰 富 的 Ga、ZrO、2 大差异 ,充分研究利用其典型的矿物组合特征和地 N bO、TaO、ScO及 R EE 等 微 量 元 素 , 其 中 Ga 球化学特征 ,对今后指导找矿勘探具有十分重要的 2 5 2 5 2 3 现实意义 。 可在生产氧化铝溶出过程中进行回收利用 ,而稀土 3. 1 利用典型的矿物组合指导找矿勘探 矿物大部分以未风化的某种或某几种独立稀土矿物 存在 ,故在当前工艺条件下难以综合利用 。 桂西堆积型铝土矿是由原生沉积型铝土矿在表 生条件下经风化改造而成 ,大部分矿体在地表直接 ( ) 4 区内堆积型铝土矿的矿物组成 、化学组成 、 ()出露 ,因此其中的含铁矿物 赤铁矿等 的大量存在 微量元素及伴生矿物的赋存状态等具有自身典型的 使地表矿化具有典型的红褐色 ,可作为直观的找矿 特征 ,充分利用其独特的矿物组合特征和地球化学 标志 ,为今后寻找和勘探同类矿床指明方向 ;同时区 特征对今后指导同类矿床找矿勘探具有十分重要的 内堆积矿石品位的高低由其中 硬水 铝石 的 含量 决 现实意义 。 定 ,而硬水铝石的含量又与矿石颜色直接相关 ,即呈 灰 - 深灰色是优质铝土矿矿石内部所特有的颜色 , 参考文献 : 因此硬水铝石所反映出的颜色也可作为寻找优质铝 [ 1 ]申慧. 世界铝土矿及氧化铝的发展趋势 [ J ]. 有色金属工业 , 2003 土矿的标志之一 。 ( ) 8 : 24 - 28. ( ) 3. 2 利用地球化学特征指导找矿勘探 [ 2 ]周汝国. 世界铝土矿资源 [ J ]. 中国金属通报 , 2005 25 : 29 - 31.[ 3 ]夏楚林 ,高莉 ,李普涛. 论堆积型铝土矿勘查类型及网度的 () 研究区内堆积型铝土矿的铝硅比 A l / Si均在 确定 [ J ]. 轻金属 , 2007 , 12: 6 - 8. [ 4 ]龙永珍 ,戴塔根 ,等. 广西隆华铝土矿的矿物学特征研究 [ J ]. 地 () 10以上 表 3 , 可 通 过 化 探 取 样 分 析 优 选 找 矿 靶 ( ) 质地球化学 , 2003 3 : 23 - 25. 区 ;同时 ,该区堆积型铝土矿矿石具有较稳定的 Ga、 [ 5 ]伍磊. 广西平果堆积型铝土矿矿石特征及工艺研究 [ J ]. 矿产与 ( ) () 地质 , 2003 4 : 18 - 21. Zr、N b、Sn、B a微量元素组合 表 4 , 可为水系沉积 [ 6 ]张爱芬 ,马慧侠 ,李国会. X 射线荧光光谱法测定铝矿石中主次 物法寻找新的矿源区提供理论依据 。 ( ) 痕量组分 [ J ]. 岩矿测试 , 2005 , 24 4 : 307 - 310. [ 7 ]赵宝山. X射线荧光光谱仪在铝土矿分析中的应用 [ J ]. 有色矿 ( ) 山 , 2002 , 31 2 : 12 - 14. [ 8 ]张淳 ,肖连生 ,夏文堂. 从铝土矿中提取 Ga、N b、L i、Sc 的可行性 ( ) 初步研究 [ J ]. 稀有金属与硬质合金 , 2005 , 33 2 : 9 - 12. () 责任编辑 杜雅君 4 结 语 ( ) 1 通 过 对 桂 西 堆 积 型 铝 土 矿 矿 石 分 析 和 研 究 ,矿物组成以一水硬铝石为主 ,其次为针铁矿 、赤 铁矿 、三水铝石 、一水软铝石 、高岭石等 ,其中一水硬 铝石 、赤铁矿 、针铁矿三者之和达到了 80 %以上 ,属 一水硬铝石型铝土矿 。 ( ) 2 矿 石 化 学 成 分 以 A lO为 主 , 常 见 含 量? ? ? ? ? ? ? ? ? 2 3