菱镁矿浮选体系中矿物交互式影响的晶体化学机制

复杂矿物浮选体系中的交互式影响是指各种矿物相互吸附、活化、抑制等对浮选分离产生的影响。本课题将菱镁矿及其伴生矿物浮选过程中的交互式影响与晶体化学特性结合起来，利用现代先进的测试手段，系统研究了矿物的晶体化学特征、表面特性与矿物浮游性相互之间的关系。从辽宁宽甸、大石桥等地区选取了五种试验用纯矿物菱镁矿、白云石、蛇纹石、滑石和石英，对不同产地的菱镁矿原矿进行了工艺矿物学特征研究和含镁矿物晶体结构中化学键特征分析及计算，溶解度模拟计算及分析。对含镁矿物在油酸钠和十二胺浮选体系中进行了可浮性研究，将菱镁矿与白云石、滑石、蛇纹石和石英分为三个不同粒级进行了交互影响浮选研究，试验结果表明由于矿物之间的相互吸附和罩盖造成了矿物可浮性的交互影响。探清了浮选过程中菱镁矿与其伴生矿物交互式影响的晶体化学机制，进而研究出了这种交互式影响对菱镁矿浮选分离的作用，以及消除或减少对菱镁矿浮选分离不利因素的方法。针对宽甸地区高硅高钙低品位级菱镁矿石、海城地区高硅高铁低品级菱镁矿石、大石桥地区高硅菱镁矿石进行了系统的分选试验研究，确定了复杂菱镁矿分选提纯的适宜药剂制度和工艺条件。以本项目研究成果为基础，已建成了年产菱镁矿精矿粉5万吨的高硅高钙菱镁矿选矿厂，即丹东市镁宝镁业有限公司。 本项目建立了菱镁矿浮选体系中矿物交互式影响的晶体化学机制，并为低品级菱镁矿资源的开发利用提供了依据。在研究内容基础上共发表了32篇学术论文，其中SCI收录论文2篇，EI或ISTP收录论文18篇，并获得国家发明专利授权2项。 2100433B

复杂矿物浮选体系中的交互式影响是指各种矿物相互吸附、活化、抑制等对浮选分离产生的影响。本课题将菱镁矿及其伴生矿物浮选过程中的交互式影响与晶体化学特性结合起来，利用现代先进的测试手段，系统研究矿物的晶体化学特征（如晶体结构、元素在晶体中的赋存状态和占据位置、晶格缺陷、结构中元素的类质同象置换等）、表面特性（如表面电性、表面化学键的断裂和饱和性、表面疏水性、表面自由能等）与矿物浮游性相互之间的关系，探清浮选过程中菱镁矿与其伴生矿物交互式影响的晶体化学机制，进而研究这种交互式影响对菱镁矿浮选分离的作用，以及消除或减少对菱镁矿浮选分离不利因素的方法，从而确定复杂菱镁矿分选提纯的适宜药剂制度和工艺条件，为低品级菱镁矿资源的开发利用提供依据。

磨矿细度

磨矿细度必须满足下列要求：有用矿物基本上单体解离，粗粒单体矿粒粒度，必须小于矿物浮选的粒度上限，尽可能避免泥化。

矿浆浓度

最适宜的矿浆浓度，要根据矿石性质与浮选条件来确定：浮选比重较大或粒度较粗的矿物应采用较浓的矿浆，粗选与扫选作业也趋向于采用较浓的矿浆。

矿浆酸碱度

各种矿物在采用各种不同浮选药剂进行浮选时，都有一个浮与不浮的ph值，叫做临界ph值。控制临界ph值，就能控制各种矿物的有效分选。

药剂制度

浮选过程中加入药剂的种类和数量、加药地点和加药方式统称为药剂制度。它对浮选指标有重大影响，药剂的种类和数量，是通过矿石可选性试验确定的。

充气和搅拌

强化充气作用，可以提高浮选速度，节约水电与药剂。但充其量过分，会把大量的矿泥机械夹带至泡沫产品中，给选别造成困难，最终难于保证精矿的质量。

浮选时间

浮选时间的长短，要根据有用矿物的可浮性好坏及对精矿质量要求而定。

水质和矿浆温度

浮选一般在常温下进行。矿浆加温与否，需依据具体情况经详细的技术经济比较确定。同时还应因地适宜，进来利用余热与废气。

菱镁矿概述

菱镁矿是一种碳酸镁矿物，它是镁的主要来源。含有镁的溶液作用于方解石后，会使方解石变成菱镁矿，因此菱镁矿也属于方解石族。富含镁的岩石也会变化成菱镁矿。菱镁矿中常常含有铁，这是铁或锰取代掉镁的结果。菱镁矿白色或灰白色，有玻璃光泽，含铁的菱镁矿会呈现出黄到褐色。如果呈现出晶体就是粒状，如果不显出晶体则是块状。菱镁矿除提炼镁外，还可用作耐火材料和制取镁的化合物。

菱镁矿晶体化学

理论组成(wB%)：MgO 47.81，CO₂ 52.19。MgCO₃—FeCO₃之间可形成完全类质同像，天然菱镁矿的含FeO量一般<8%。含FeO约9%者称铁菱镁矿；更富含Fe者称菱铁镁矿。有时含Mn、Ca、Ni、Si等混入物。致密块状者常含有蛋白石、蛇纹石等杂质。

结构与形态：

三方晶系，菱面体晶胞：arh=0.566nm，α=48。10'；Z=2；六方晶胞：ah=0.462nm，ch=1.499nm；Z=6。方解石型结构。

复三方偏三角面体晶类，D3d-3m(L33L23PC)。晶体少见。主要单形：菱面体r、f，六方柱m、a，平行双面c，复三方偏三角面体v。常呈显晶粒状或隐晶质致密块体。在风化带常呈隐晶质瓷状。

菱镁矿理化性质

白色或浅黄白、灰白色，有时带淡红色调，含铁者呈黄至褐色、棕色；陶瓷状者大都呈雪白色。玻璃光泽。具完全解理。瓷状者呈贝壳状断口。硬度4~4.5。性脆。相对密度2.9~3.1。含铁者密度和折射率均增大。隐晶质菱镁矿呈致密块状，外观似未上釉的瓷，故亦称瓷状菱镁矿。

偏光镜下：一轴晶(-)，折射率及重折率随铁含量增高而变大，具有显著双反射。

鉴定特征：菱镁矿以其带粉红灰色反射色，淡粉色内反射色，常见他形晶，不具有聚片双晶，较易与其他碳酸盐矿物区分。

菱镁矿成因产状

主要产于沉积变质及热液交代矿床中，也可产于海相沉积矿床中。在超基性岩遭受风化作用于风化壳中也可形成菱镁矿。

知识拓展

菱镁矿的成因主要有二。其一，外生成因，产自沉积岩中：这些层状的碎屑沉积岩大多带有来自生物的有机组份－－例如（黑色）页岩、煤层等，换言之，菱镁矿是在低氧的情况下藉生物作用形成；其二，形成于中温至低温的热液矿脉内：菱镁矿常见于变质沉积岩中，是热液堆积后形成的脉石矿物；此外，伟晶岩中亦可能出现菱镁矿。其常见的共生矿物有：石英、黄铁矿（pyrite）、褐铁矿（limonite）、针铁矿（goethite）、黄铜矿（chalcopyrite）、闪锌矿（sphalerite）、冰晶石（cryolite）、方铅矿（galena）、重晶石（barite）、方解石、白云石（dolomite）、萤石（fluorite）等。由于各矿物的结晶构造相似，因此它们具许多相似的物理性质，包括：属于三方晶系，晶型多为菱面体或scalenohedron，有三组发育优良的菱面体解理，透明菱面体结晶具有双折射（doublerefraction）现象等。实际上，矿物组成中的阳离子之间，彼此可以完全地相互取代，形成一系列的固溶液（solidsolution），因此矿物之间的分辨可能变得较为困难。

菱镁矿产自具有有机组份的沉积岩中，例如黑色页岩、煤层中，不妨想像一下菱镁矿的形成环境：一个古代的沼泽地区，许多植物的残块，举凡木干、枝叶等散布其中，这是未来煤矿、煤炭形成的温床，由于这个环境中有水、有溶解的镁质，是个缺氧的环境，因此也适合菱镁矿的形成，这就是含煤沉积岩中常见菱镁矿的原因。

这些沉积岩中的菱镁矿多以层状或结核（nodule，concretion）产出，所谓的结核，是菱镁矿晶体堆积、包覆着一个核心，然后再向外层层包覆、生长而形成，这个核心大多是其他矿物，例如：黄铁矿、闪锌矿、燧石（chert）等。