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（中國地質(zhì)科學(xué)院鄭州礦產(chǎn)綜合利用研究所/劉玉林，劉新海，李一波，譚琦）1.序言
        中國電氣石資源較豐富，潛在資源量較大，產(chǎn)地具有分布廣、相對集中的特點。根據(jù)已經(jīng)發(fā)表的資料初步分析，湘-贛-粵毗鄰地區(qū)、廣西地區(qū)、新疆地區(qū)、內(nèi)蒙地區(qū)、云南及西藏東部地區(qū)、陜西地區(qū)、山西中條山地區(qū)、黑龍江地區(qū)、遼寧-吉林地區(qū)等九個地區(qū)為中國電氣石資源相對集中的地區(qū)。本試驗主要正對前四個具有代表性的地區(qū)張開選礦提純試驗。
        電氣石是一種結(jié)構(gòu)和成分都很復(fù)雜的含硼硅酸鹽礦物。它的化學(xué)通式為：XY₃Z₆Si₆O₁₈ (BO₃)₃W₄，其中X的位置主要被Na^＋、Ca²⁺、K^＋占據(jù)，有時也會形成空位（此時可形成無堿電氣石），還可以被Mg²⁺、Mn²⁺、H₃O^＋占據(jù)；Y的位置主要被Mg²⁺、Fe²⁺、Al³⁺、Li⁺所占據(jù)，通常還會被Mn²⁺、Ca²⁺、Fe³⁺、Mn³⁺、Cr³⁺、Ti⁴⁺占據(jù)；Z的位置主要被Al³⁺占據(jù)，也會被Mg²⁺、Fe³⁺、Cr³⁺、V³⁺、Ti³⁺ 、Ti⁴⁺占據(jù)；W的位置主要被O^2－、OH^－、F^－、Cl^－占據(jù)。在這個結(jié)構(gòu)中，硅氧四面體共角頂連接成六方環(huán)（復(fù)三方環(huán)）。在某些情況下，Ti⁴⁺、Fe³⁺、Al³⁺可以少量地置換硅氧四面體中的Si。B與O形成三角形配位體，目前還沒有發(fā)現(xiàn)其它元素可以替代B。
        電氣石的形態(tài)屬于復(fù)三方單錐晶類，晶體呈柱狀，常見單形有三方柱、六方柱、三方單錐等。晶體兩端晶面不同，柱面上常出現(xiàn)縱紋，橫斷面呈球面三角形。集合體呈棒狀、放射狀、束針狀，亦呈致密狀及隱晶質(zhì)塊體。雙晶較少見。
        電氣石的礦物顏色隨成分的不同而不同，一般來說富含鐵的電氣石呈黑色、深藍色；富含鋰、錳的電氣石呈玫瑰色，亦呈淡藍色；富含鎂的電氣石常呈褐色和黃色；富含鉻的電氣石呈深綠色。條痕無色，玻璃光澤，無解理，經(jīng)常有垂直L³的裂開，斷口呈貝殼狀。硬度為7～7.5。比重3.03～3.25，隨著成分中鐵、錳的含量的增加，比重亦隨之增大，礦物具有壓電性和熱電性。
        電氣石的熱電性、壓電性和靜電場效應(yīng)具有很大的應(yīng)用價值。
        目前，電氣石的應(yīng)用主要在與人類生存息息相關(guān)的環(huán)保、健康等領(lǐng)域，如處理工廠廢氣，凈化水質(zhì)、處理污水，能中和水中的酸堿。
        2 電氣石的選礦提純試驗
        2.1 試驗樣品的選擇與制備
        2.1.1試驗樣品的選擇
        研究選用產(chǎn)出量大的非寶石級黑電氣石為原料礦物。電氣石的晶體結(jié)構(gòu)相同，但產(chǎn)地和產(chǎn)狀不同可導(dǎo)致成分和原子在結(jié)構(gòu)中占位的不同，進而導(dǎo)致其物理性質(zhì)，尤其是晶格常數(shù)和自極化程度不同。為了使研究具有普遍性，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)地、產(chǎn)狀與成因和地質(zhì)的關(guān)系，選取了不同產(chǎn)地、不同地質(zhì)條件和成分差別比較大的電氣石礦樣作為本研究的樣品。
        不同產(chǎn)地、產(chǎn)狀、成因和種類見表1。

表1試驗樣品的產(chǎn)地、產(chǎn)狀、成因

        從成因上來看，選取的樣品可分為兩類：一類為產(chǎn)于花崗偉晶巖中的電氣石，另一類為產(chǎn)于變質(zhì)巖的電氣石；從晶體形狀上看可分為三種：一種為晶形完整的電氣石晶體，一種為鑲嵌在長石和石英中的電氣石巖(結(jié)構(gòu)致密)，另一種為晶粒集合體。
        2.1.2、試驗樣品的制備
        廣西、江西、內(nèi)蒙電氣石原礦粒度為0-200mm。
        新疆電氣石原礦0-50mm，基本為塊狀，細顆粒或粉狀很少。
        0-2mm試驗樣品的制備按圖1分別進行。

圖1 試驗樣品制備流程圖

        2.2原礦樣品的化學(xué)分析

        電氣石是一種結(jié)構(gòu)和成分都很復(fù)雜的含硼硅酸鹽礦物，它的化學(xué)通式為：XY₃Z₆Si₆O₁₈ (BO₃)₃W₄，其中Y的位置主要被Mg²⁺、Fe²⁺、Al³⁺、Li⁺所占據(jù)，通常還會被Mn²⁺、Ca²⁺、Fe³⁺、Mn³⁺、Cr³⁺、Ti⁴⁺占據(jù)，依據(jù)Fe、Mg離子替代結(jié)果通常分為鐵電氣石（如廣西、江西、內(nèi)蒙）和鎂電氣石（如新疆）?；瘜W(xué)多項分析結(jié)果見表2。

表2電氣石化學(xué)多項分析結(jié)果（w%）

成份	廣西	江西 遼寧（寬甸）	內(nèi)蒙古	新疆
SiO2	46.18	38.86	35.50	36.38
Al2O3	26.41	30.41	24.67	33.05
Fe2O3	14.93	14.30	8.51	4.76
FeO	6.85	3.48	3.83	2.36
TiO2	0.076	0.38	0.57	0.56
MgO	0.069	0.60	3.51	3.70
CaO	0.081	0.68	6.27	0.33
B2O3	7.81	8.98	7.96	10.71
Na2O	0.93	0.70	1.09	0.96
K2O	0.066	0.20	0.11	0.049
Li2O	0.011	0.012	0.0022	0.0022
LOI	1.71	1.88	7.14	3.02
合計	98.273	96.927 31.05	95.3322	93.5212

        表2電氣石化學(xué)多項分析結(jié)果表明，新疆電氣石為富鎂電氣石，廣西、江西電氣石為富鐵電氣石、內(nèi)蒙電氣石為鎂鐵電氣石，在常見的非寶石級電氣石中具有一定的代表性。
        2.3 試驗結(jié)果
        2.3.1 廣西電氣石強磁選提純試驗
        試驗采用GCG8/10型干式感應(yīng)輥磁選機，磁感應(yīng)強度0.15-2.0T，入選物料粒度0-0.5mm。
        不同磁感應(yīng)強度試驗結(jié)果見表3。
        試驗結(jié)果表明，磁感應(yīng)強度對廣西電氣石磁選提純影響非常明顯。隨著磁感應(yīng)強度增加，磁性物產(chǎn)率從35.66%增加到80.90%，B₂O₃的回收率從41.78%增加到95.87%，F(xiàn)e₂O₃的回收率從41.70%增加到95.68%。在實際應(yīng)用中，控制磁感應(yīng)強度到2T還存在一定技術(shù)困難，盡量選擇較高的磁感應(yīng)強度即可獲得較好的選礦技術(shù)指標(biāo)。B₂O₃和Fe₂O₃的回收率變化基本一致，也說明分選效果明顯、穩(wěn)定，B₂O₃和Fe₂O₃基本是電氣石的有用成分，圖2磁性物X-衍射粉晶圖譜和圖3非磁性物X-衍射粉晶圖譜也說明這一點。

表3 廣西電氣石磁選試驗結(jié)果

試驗編號	產(chǎn)品名稱	產(chǎn)率（%）	品位（%）		回收率（%）		磁感應(yīng)強度（T）
			B2O3	Fe2O3	B2O3	Fe2O3
1	磁性	35.66	9.35	17.29	41.78	41.7	0.8
	非磁性	64.34	7.22	13.4	58.22	58.3
	原礦	100	7.98	14.79	100	100
2	磁性	65.68	9.53	16.86	76.96	76.32	1.2
	非磁性	34.32	5.46	10.01	23.04	23.68
	原礦	100	8.13	14.51	100	100
3	磁性	74.35	9.64	17.47	88.28	88.16	1.6
	非磁性	25.65	3.71	6.8	11.72	11.84
	原礦	100	8.12	14.73	100	100
4	磁性	80.9	9.2	17.27	95.87	95.68	2
	非磁性	19.1	1.68	3.3	4.13	4.32
	原礦	100	7.76	14.6	100	100

 
圖2   廣西電氣石強磁選磁性物X-衍射粉晶圖譜

圖3   廣西電氣石強磁選非磁性物X-衍射粉晶圖譜

        2.3.2 江西電氣石強磁選提純試驗
        試驗方法及工藝流程同廣西電氣石強磁選提純試驗。
        不同磁感應(yīng)強度試驗結(jié)果見表4；
        磁性物、非磁性物X-衍射粉晶圖譜見圖4和圖5。

   表4 江西電氣石磁選試驗結(jié)果

試驗編號	產(chǎn)品名稱	產(chǎn)率（%）	品位（%）		回收率（%）		磁感應(yīng)強度（T）
			B2O3	Fe2O3	B2O3	Fe2O3
1	磁性	24.41	7.7	12.3	23.62	22.86	0.8
	非磁性	75.59	8.04	13.4	76.38	77.14
	原礦	100	7.96	13.13	100	100
2	磁性	62.64	8.31	13.47	65.56	65.23	1.2
	非磁性	37.36	7.32	12.02	34.44	34.77
	原礦	100	7.94	12.93	100	100
3	磁性	77.04	8.28	13.42	80.97	80.71	1.6
	非磁性	22.96	6.53	10.76	19.03	19.29
	原礦	100	7.88	12.81	100	100
4	磁性	87.87	8.38	13.72	92.07	91.94	2
	非磁性	12.13	5.23	8.71	7.93	8.06
	原礦	100	8	13.11	100	100

 

圖4   江西電氣石強磁選磁性物X-衍射粉晶圖譜

圖5   江西電氣石強磁選非磁性物X-衍射粉晶圖譜

        江西電氣石強磁選提純試驗現(xiàn)象，不同磁感應(yīng)強度試驗結(jié)果，磁性物、非磁性物X-衍射粉晶結(jié)果同廣西電氣石強磁選提純試驗基本相同。
        2.3.3 內(nèi)蒙電氣石強磁選提純試驗
        試驗方法及工藝流程同廣西電氣石強磁選提純試驗。不同磁感應(yīng)強度試驗結(jié)果見表5，磁性物、非磁性物X-衍射粉晶圖譜見圖6和圖7。

表5 內(nèi)蒙電氣石磁選試驗結(jié)果

試驗編號	產(chǎn)品名稱	產(chǎn)率（%）	品位（%）		回收率（%）		磁感應(yīng)強度（T）
			B2O3	Fe2O3	B2O3	Fe2O3
1	磁性	48.23	7.66	8.81	42.54	51.21	0.8
	非磁性	51.77	9.64	7.82	57.46	48.79
	原礦	100	8.68	8.3	100	100
2	磁性	64.43	8.39	8.71	66.37	69.57	1.2
	非磁性	35.57	7.7	6.9	33.63	30.43
	原礦	100	8.15	8.07	100	100
3	磁性	72.16	8.77	8.76	76.95	77.93	1.6
	非磁性	27.84	6.81	6.43	23.05	22.07
	原礦	100	8.22	8.11	100	100
4	磁性	81.58	9.08	8.75	86.29	86.59	2
	非磁性	18.42	6.39	6	13.71	13.41
	原礦	100	8.58	8.24	100	100

圖6   內(nèi)蒙電氣石強磁選磁性物X-衍射粉晶圖譜

圖7   內(nèi)蒙電氣石強磁選非磁性物X-衍射粉晶圖譜

        內(nèi)蒙電氣石強磁選磁性產(chǎn)品顏色相對較淺，產(chǎn)品X-衍射粉晶圖譜與廣西、江西略有不同，主要是因為內(nèi)蒙電氣石為鎂鐵電氣石，還含有少量粘土礦物。
        2.3.4 新疆電氣石強磁選提純試驗
        試驗方法及工藝流程同廣西、江西、內(nèi)蒙電氣石強磁選提純試驗。不同磁感應(yīng)強度試驗結(jié)果見表6。

表6新疆電氣石磁選試驗結(jié)果

試驗編號	產(chǎn)品名稱	產(chǎn)率（%）	品位（%）		回收率（%）		磁感應(yīng)強度（T）
			B2O3	Fe2O3	B2O3	Fe2O3
1	磁性	12.11	9.65	4.89	12.09	13.41	0.8
	非磁性	87.89	9.67	4.35	87.91	86.59
	原礦	100	9.66	4.42	100	100
2	磁性	25.82	9.75	4.74	25.96	27.68	1.2
	非磁性	74.18	9.68	4.31	74.04	72.32
	原礦	100	9.7	4.42	100	100
3	磁性	36.37	9.47	4.51	35.65	37.1	1.6
	非磁性	63.63	9.77	4.37	64.35	62.9
	原礦	100	9.66	4.42	100	100
4	磁性	48.61	9.34	4.5	48.27	49.81	2
	非磁性	51.39	9.47	4.29	51.73	50.19
	原礦	100	9.41	4.39	100	100

        新疆電氣石為富鎂電氣石，比磁化系數(shù)比廣西、江西、內(nèi)蒙電氣石小，磁性產(chǎn)品、非磁性產(chǎn)品中B₂O₃、Fe₂O₃品位幾乎沒有變化，進一步說明新疆電氣石比較純凈，不需提純可直接進行精細加工。
        3 結(jié)論
        (1)廣西、江西、內(nèi)蒙電氣石磁選效果顯著，磁感應(yīng)強度大于1.6T時，磁性產(chǎn)品電氣石呈黑色、砂狀、玻璃光澤，非常純凈，磁性物X-衍射粉晶半定量分析也表明，磁性產(chǎn)品電氣石礦物含量至少在90%以上。
        (2)廣西、江西、內(nèi)蒙電氣石磁選試驗（GCG8/10型干式感應(yīng)輥磁選機）結(jié)果表明，感應(yīng)輥轉(zhuǎn)速、給礦量條件等對分選結(jié)果影響均不明顯。
        (3)在TYCX100型干式強磁選機（磁感應(yīng)強度1.2-2.0T，入料粒度0-2mm）進行得廣西、江西、內(nèi)蒙電氣石強磁選提純試驗結(jié)果同GCG8/10型干式感應(yīng)輥磁選機基本一致，磁感應(yīng)強度越高，磁性產(chǎn)品中電氣石礦物含量越高。
        (4)在DC600-Ⅱ型強磁選機（磁感應(yīng)強度0.8-1.60T，入料粒度0-0.7mm）上進行得廣西、江西、內(nèi)蒙電氣石濕法強磁選提純試驗結(jié)果同GCG8/10型干式感應(yīng)輥磁選機基本一致，磁感應(yīng)強度越高，磁性產(chǎn)品中電氣石礦物含量越高。

(桂林非金屬礦加工與應(yīng)用技術(shù)交流會,發(fā)表于中國粉體技術(shù)雜志）