（中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院鄭州礦產(chǎn)綜合利用研究所/余麗秀，唐祥虎，張然，宋廣義）新疆某粘土礦位于新疆維吾爾自治區(qū)中部，礦區(qū)處于丘嶺地帶，地勢(shì)平緩，礦石出露地表部分埋藏較淺，資源儲(chǔ)量大，礦石削離開(kāi)采便利；礦區(qū)附近有柏油公路相通，交通運(yùn)輸較便捷。目前未見(jiàn)針對(duì)該礦資源的工藝礦物學(xué)和物性研究報(bào)道，該資源也未得到批量開(kāi)發(fā)利用。因此，針對(duì)該資源進(jìn)行鑒定和物性研究要求迫切。
該礦區(qū)資源從外表上簡(jiǎn)單被分為4類，分別命名為1~4號(hào)，1號(hào)樣品為白色半巖半土狀隱晶質(zhì)塊體，2號(hào)樣品為淺灰色半巖半土狀隱晶質(zhì)塊體，3號(hào)樣品為深褐色半巖狀隱晶質(zhì)塊體，4號(hào)樣品為暗黃綠色調(diào)半巖半砂土狀集合體；樣品編號(hào)為XJQT-1~4。
1 原礦工藝礦物學(xué)研究
1.1 樣品定性研究
原礦風(fēng)干、粉碎樣品首先做了X-射線衍射分析，分析圖譜分別見(jiàn)圖1~4。
儀器條件：日本D/Max-1200型X-射線衍射儀，Cu靶：λ=0.1542nm，管電壓為40KV，電流300mA。
圖1 XJQT-1樣品X-射線衍射圖 圖2 XJQT-2樣品X-射線衍射圖
圖3 XJQT-3樣品X-射線衍射圖 圖4 XJQT-4樣品X-射線衍射圖
由圖1~4樣品X-射線衍射數(shù)據(jù)，其樣品d001特征峰均在1.250nm左右，為國(guó)內(nèi)較少見(jiàn)的天然鈉基膨潤(rùn)土資源；進(jìn)一步結(jié)合原礦吸藍(lán)量的物性分析結(jié)果，確定原礦樣品中主要礦物品種及含量如表1。
表1 原礦樣品主要礦物品種及含量
| 樣品編號(hào) |
貝得石 |
石英 |
長(zhǎng)石 |
方解石 |
石膏 |
其它 |
| XJQT-1 |
60 |
20 |
15 |
/ |
/ |
5 |
| XJQT-2 |
80 |
10 |
/ |
7 |
/ |
3 |
| XJQT-3 |
62 |
20 |
15 |
/ |
/ |
3 |
| XJQT-4 |
45 |
20 |
15 |
/ |
15 |
5 |
由表1，原礦含主要礦物均為貝得石，而貝得石是蒙脫石族礦物中的重要類型之一。貝得石為二八面體結(jié)構(gòu)，其理論結(jié)構(gòu)式為4SiO2.Al2O3.(n+1)H2O。根據(jù)膨潤(rùn)土地質(zhì)勘探規(guī)范的分類方法，新疆某膨潤(rùn)土礦1~4樣品均為國(guó)內(nèi)較為少見(jiàn)的天然鈉基膨潤(rùn)土，其中1~2又為色澤較淺的優(yōu)質(zhì)天然鈉基膨潤(rùn)土。
1.2 原礦熱穩(wěn)定性研究
以XJQT-1樣為代表，對(duì)其在30-1400℃做了熱失重和差熱分析，結(jié)果如圖5。
儀器條件：瑞士梅特勒-托利多TGA-DSC1600型，加熱溫度30-1400℃，升溫速度20℃/min，升溫過(guò)程通Ar氣，控制流量50ml/min。
圖5 XJQT-1樣差熱分析圖譜
由圖5，原礦大量失水溫度區(qū)間在60-150℃，但在這個(gè)區(qū)間失去的是游離水，其失重量達(dá)到8.05%，在對(duì)應(yīng)差熱圖譜上可見(jiàn)有較強(qiáng)的吸熱峰；第二大失重區(qū)間為540-720℃，在這個(gè)區(qū)間失去的是結(jié)晶水，失重達(dá)到2.85%，而在對(duì)應(yīng)的差熱圖譜上也見(jiàn)有較強(qiáng)的吸熱峰出現(xiàn)；在800-1300℃分析區(qū)間，顯示有0.61%少量的失重，說(shuō)明樣品中有少量的伴生礦物在此溫度區(qū)間發(fā)生分解反應(yīng)，同時(shí)在此溫度區(qū)間，差熱圖譜也顯示樣品中的石英和形成莫來(lái)石的相變峰等信息。
2 原礦物性研究
對(duì)原礦干燥、粉碎樣品按GB/T20973-2007和DZG93-06標(biāo)準(zhǔn)分別做了吸藍(lán)量、膨脹指數(shù)、粘度、濾失量、陽(yáng)離子交換總量、白度物性檢測(cè)及配漿流變性等性能檢測(cè)，分析結(jié)果見(jiàn)表2。
表2 原礦樣品吸附及流變性等物性檢測(cè)結(jié)果
| 檢測(cè)項(xiàng)目 |
XJQT-1 |
XJQT-2 |
XJQT-3 |
XJQT-4 |
| 吸藍(lán)量/g.100g-1 |
26.26 |
38.03 |
29.96 |
23.48 |
| 膨脹指數(shù)/ml.2g-1 |
13 |
10 |
19 |
10 |
| 陽(yáng)離子交換總量（CEC）/mmol.g-1 |
0.60 |
0.79 |
0.78 |
0.52 |
| Fann粘度計(jì)600r/min讀數(shù) |
25.5 |
10.5 |
7.5 |
12.5 |
| 濾失量/ml |
11.6 |
24.0 |
20.4 |
37.6 |
| 白度/% |
65.7 |
61.0 |
38.5 |
43.1 |
由表2結(jié)果，未加如何添加劑的1號(hào)原礦已接近鉆井液用OCMA型膨潤(rùn)土材料性能，說(shuō)明該礦利于進(jìn)一步改性加工，該礦是較好的鉆井液用膨潤(rùn)土資源。
3 原礦初步提純研究
膨潤(rùn)土的重要應(yīng)用是提純后進(jìn)行各種改性研究，提純的膨潤(rùn)土精礦是膨潤(rùn)土高附加值加工的基礎(chǔ)。為此，以XJQT-1樣為代表，對(duì)其進(jìn)行了初步提純研究。
由表1原礦樣品中主要礦物品種和含量，原礦伴生礦物主要為石英和鉀長(zhǎng)石，其比重同主要礦物貝得石有較大的差別；同時(shí)，原礦的陽(yáng)離子交換總量也較適中，造漿性能較好；因此試驗(yàn)采用分散、制漿、沉降、分離工藝能將貝得石礦物同石英和鉀長(zhǎng)石礦物進(jìn)行有效分離，提純?cè)囼?yàn)結(jié)果如表3。
表3 新疆某天然鈉基膨潤(rùn)土XJQT-1樣品提純?cè)囼?yàn)結(jié)果
| 樣品分類 |
精礦產(chǎn)率
/% |
貝得石回收率/% |
吸藍(lán)量
/g.100g-1 |
折貝得石含量/% |
精礦CEC
/mmol.g-1 |
| 精礦 |
41.27 |
70.69 |
44.98 |
93.75 |
0.99 |
| 尾礦 |
58.73 |
29.31 |
15.09 |
31.45 |
0.32 |
而得到的尾礦仍有較好的水化性能，可用做低檔的球團(tuán)用土、陶瓷原料等用途。
4 結(jié)語(yǔ)
（1）通過(guò)對(duì)新疆某粘土礦原礦工藝礦物學(xué)研究，確定其含主要礦物為蒙脫石族中二八面體的貝得石礦物，其樣品吸藍(lán)量、陽(yáng)離子交換總量分別為26.26~38.03g/100g、0.60~0.79mmol/g，據(jù)此確定該礦為天然優(yōu)質(zhì)鈉基膨潤(rùn)土資源；
（2）對(duì)原礦采用分散、制漿、沉降、分離工藝進(jìn)行提純工藝試驗(yàn)研究，其提純后的精礦產(chǎn)率控制41.27%時(shí)，精礦的吸藍(lán)量、陽(yáng)離子交換總量分別達(dá)到44.98g/100g、0.99 mmol/g，可以得到質(zhì)量較好的膨潤(rùn)土精礦；
（3）該礦具有較好的分散、造漿性能，可進(jìn)一步改性用于鉆井液用膨潤(rùn)土、提純膨潤(rùn)土、有機(jī)膨潤(rùn)土等相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域開(kāi)發(fā)。
(廈門(mén)非金屬礦加工與應(yīng)用技術(shù)交流會(huì),發(fā)表于中國(guó)粉體技術(shù)雜志） |
