高存山 朱成河 商祥鸿 肖丙建 曹和才 刘淑桢

（1.山东省第七地质矿产勘查院；2.山东省地矿局金刚石成矿机理与探测重点实验室；3.山东省第八地质矿产勘查院；4.临沂市罗庄区自然资源局）

山东省蒙阴地区为全国金刚石采选的重要基地，素有“中国金刚石之都”之称。金伯利岩是金刚石的主要含矿母体，蒙阴地区金伯利岩由以雁列状排列的常马、西峪和坡里3个岩带组成［1］。受研究深入程度和经济效益的影响，目前从该地区金伯利岩中仅回收金刚石矿物，而对钙钛矿、磷灰石、铬铁矿等其他有用矿物并未回收，因而矿石的综合利用水平很低。

前人虽曾对该地区金伯利岩的综合利用进行过粗略分析，但是分析内容主要集中在矿石化学成分、钙钛矿单矿物化学成分及稀土含量等方面，但未曾进行过详细的工艺矿物学研究，矿石中钙钛矿、磷灰石、铬铁矿等矿物的含量、粒度分布、嵌布特征等均不明了［2］。

为实现该金伯利岩中钙钛矿、磷灰石、铬铁矿、稀土等矿物的综合回收［3-5］，并为选矿工艺流程的确定提供技术依据，采用显微镜观测、MLA分析和电子探针分析等手段对该金伯利岩代表性矿石进行了详细的工艺矿物学研究［6-7］。

1 矿石成分分析

1.1 矿石主要化学成分分析

矿石主要化学成分分析结果见表1。

注：Th、U、REE的含量单位为g/t。

由表1可知，矿石的Ti、P及伴生稀土元素含量较高，可以考虑综合利用。

1.2 矿石的矿物组成

矿石的矿物组成分析结果见表2。

由表2可知，矿石中主要有用矿物为钙钛矿、磷灰石和铬铁矿，其他矿物综合利用价值不大；主要脉石矿物为蛇纹石、橄榄石、金云母，其次为透闪石、钙铁榴石、透辉石、褐铁矿、角闪石等。

2 矿石的结构构造

矿石主要构造类型为块状构造、浸染状构造、脉状构造，未见成层性和定向性；矿石的结构类型为斑状结构、交代结构。矿石中大部分钙钛矿、磷灰石等有用矿物呈浸染状分布在主体岩石中；矿石中可见蛇纹石交代其他矿物，具有交代结构。

3 主要有用矿物的嵌布特征

（1）钙钛矿。钙钛矿是矿石中的最主要有用矿物，可广泛应用于太阳能电池行业［3］，矿物含量为2.86%。矿石中钙钛矿粒度较细，多小于75μm（图1（a）），多呈半自形粒状晶形（图1（b））；钙钛矿多呈浸染状分布在矿石中（图1（a）），与脉石矿物平直接触（图1（c））。磨矿产品中部分钙钛矿已单体解离（图1（d）），但大部分因粒度细而被脉石矿物紧密包裹（图1（e））。稀土元素及铌、钽等主要分布在钙钛矿中，与钛成类质同象，稀土总含量为675 g/t，铌钽总含量为300 g/t。电子探针分析的钙钛矿成分分析结果见表3。

（2）磷灰石。磷灰石是矿石中的主要有用矿物之一，含量为2.03%。矿石中的磷灰石粒度较细，多小于75μm（图2（a）），与脉石矿物共生关系紧密，晶形大多不规则状（图2（b）），主要呈浸染状分布（图2（c）），多与脉石矿物紧密共生（图2（d））。磨矿产品中部分磷灰石已单体解离（图2（e）），大部分与脉石矿物连体（图2（f））。

（3）铬铁矿。铬铁矿也是矿石中的主要有用矿物，含量为0.69%。矿石中的铬铁矿多呈浸染状分布（图3（a）），粒度极细，一般小于38μm（图3（b）），晶形多不规则（图3（c）），与脉石矿物紧密共生（图3（d））。在磨矿样品中部分铬铁矿已经单体解离（图3（e）），大部分与脉石矿物连体（图3（f））。矿石中铬铁矿粒度极细，与脉石矿物紧密共生，单体解离难度较大。

4 主要有用矿物的粒度分布及解离特性

采用MLA分析等方法测定的主要矿物嵌布粒度见表4，磨矿细度为-75μm占39.06%时的单体解离度见表5。

由表4可知，矿石中主要有用矿物粒度极细，其中铬铁矿和钙钛矿主要分布在-38μm，磷灰石主要分布在-75μm。

由表5可知，矿石在磨矿细度为-75μm占39.06%情况下的单体解离度较低，磷灰石相对较高，也仅为24.08%，铬铁矿与钙钛矿贫连生体分布率高达70%以上。

5 影响选矿的工艺矿物学因素

（1）矿石中主要有用矿物钙钛矿、磷灰石和铬铁矿的含量虽然都达到了综合利用的最低要求，矿物含量均不高，因此，选别难度较大。

（2）钙钛矿和磷灰石的粒度多小于75μm，铬铁矿的粒度更细，多小于38μm，因此，这些矿物的单体解离难度较大，因而不利于获得较高的回收率。

（3）对于该矿石而言，确定合适的磨矿细度至关重要，既要保证大部分有用矿物单体解离，又要防止因过磨泥化带来选别难度增大问题。

（4）稀土及铌、钽等主要分布在钙钛矿中，与钛以类质同象形式存在，这些有益组分将通过选矿富集钙钛矿的方式富集，稀土和铌钽的分离只有通过冶金工艺实现。

6 结论与建议

（1）山东蒙阴地区金伯利岩的Ti、P及伴生稀土等具有综合利用价值，主要有用矿物为钙钛矿、磷灰石和铬铁矿，TiO2含量为2.06%%，P2O5含量为0.98%，Cr2O3含量为0.14%，稀土总含量为675 g/t。

（2）矿石主要构造类型为块状构造、浸染状构造、脉状构造，矿石的结构主要为斑状结构、交代结构。矿石中大部分钙钛矿、磷灰石等有用矿物呈浸染状分布在主体岩石中，蛇纹石交代其他矿物，构成交代结构。

（3）钙钛矿含量为2.86%，粒度多小于75μm，呈半自形粒状、浸染状分布在矿石中，有的与脉石矿物平直接触；磷灰石含量为2.03%，粒度多小于75μm，与脉石矿物共生关系紧密，晶形大多不规则，主要呈浸染状分布；铬铁矿含量为0.69%，多呈浸染状分布，粒度极细，一般小于38μm，晶形多不规则，与脉石矿物紧密共生。

（4）矿石中主要有用矿物粒度极细，其中铬铁矿和钙钛矿多小于38μm，磷灰石多小于75μm；矿石在磨矿细度为-75μm占39.06%情况下，钙钛矿、磷灰石和铬铁矿的单体解离度均较低，磷灰石相对较高，也仅为24.08%，铬铁矿与钙钛矿贫连生体分布率高达70%以上。

（5）矿石中钙钛矿、磷灰石和铬铁矿的含量低，嵌布粒度细均会增大选别的难度，要获得理想的选别指标，合适的磨矿细度至关重要；稀土及铌、钽等主要分布在钙钛矿中，与钛以类质同象形式存在，这些有益组分将通过选矿富集钙钛矿的方式富集，稀土和铌钽的分离只有通过冶金工艺实现。

（6）矿石在选别金刚石后，首先应考虑磷的综合回收，然后研判铬铁矿、钙钛矿的综合回收。其中，磷灰石采用浮选法回收，铬铁矿采用磁选法回收，钙钛矿采用重选法回收。