（中國地質科學院鄭州礦產綜合利用研究所/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中部，礦區處于丘嶺地帶，地勢平緩，礦石出露地表部分埋藏較淺，資源儲量大，礦石削離開采便利；礦區附近有柏油公路相通，交通運輸較便捷。目前未見針對該礦資源的工藝礦物學和物性研究報道，該資源也未得到批量開發利用。因此，針對該資源進行鑒定和物性研究要求迫切。
該礦區資源從外表上簡單被分為4類，分別命名為1~4號，1號樣品為白色半巖半土狀隱晶質塊體，2號樣品為淺灰色半巖半土狀隱晶質塊體，3號樣品為深褐色半巖狀隱晶質塊體，4號樣品為暗黃綠色調半巖半砂土狀集合體；樣品編號為XJQT-1~4。
1 原礦工藝礦物學研究
1.1 樣品定性研究
原礦風干、粉碎樣品首先做了X-射線衍射分析，分析圖譜分別見圖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-射線衍射數據，其樣品d001特征峰均在1.250nm左右，為國內較少見的天然鈉基膨潤土資源；進一步結合原礦吸藍量的物性分析結果，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 |
貝得石 |
石英 |
長石 |
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構，其理論結構式為4SiO2.Al2O3.(n+1)H2O。根據膨潤土地質勘探規范的分類方法，新疆某膨潤土礦1~4樣品均為國內較為少見的天然鈉基膨潤土，其中1~2又為色澤較淺的優質天然鈉基膨潤土。
1.2 原礦熱穩定性研究
以XJQT-1樣為代表，對其在30-1400℃做了熱失重和差熱分析，結果如圖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間在60-150℃，但在這個區間失去的是游離水，其失重量達到8.05%，在對應差熱圖譜上可見有較強的吸熱峰；第二大失重區間為540-720℃，在這個區間失去的是結晶水，失重達到2.85%，而在對應的差熱圖譜上也見有較強的吸熱峰出現；在800-1300℃分析區間，顯示有0.61%少量的失重，說明樣品中有少量的伴生礦物在此溫度區間發生分解反應，同時在此溫度區間，差熱圖譜也顯示樣品中的石英和形成莫來石的相變峰等信息。
2 原礦物性研究
對原礦干燥、粉碎樣品按GB/T20973-2007和DZG93-06標準分別做了吸藍量、膨脹指數、粘度、濾失量、陽離子交換總量、白度物性檢測及配漿流變性等性能檢測，分析結果見表2。
表2 原礦樣品吸附及流變性等物性檢測結果
| 檢測項目 |
XJQT-1 |
XJQT-2 |
XJQT-3 |
XJQT-4 |
| 吸藍量/g.100g-1 |
26.26 |
38.03 |
29.96 |
23.48 |
| 膨脹指數/ml.2g-1 |
13 |
10 |
19 |
10 |
| 陽離子交換總量（CEC）/mmol.g-1 |
0.60 |
0.79 |
0.78 |
0.52 |
| Fann粘度計600r/min讀數 |
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結果，未加如何添加劑的1號原礦已接近鉆井液用OCMA型膨潤土材料性能，說明該礦利于進一步改性加工，該礦是較好的鉆井液用膨潤土資源。
3 原礦初步提純研究
膨潤土的重要應用是提純后進行各種改性研究，提純的膨潤土精礦是膨潤土高附加值加工的基礎。為此，以XJQT-1樣為代表，對其進行了初步提純研究。
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石，其比重同主要礦物貝得石有較大的差別；同時，原礦的陽離子交換總量也較適中，造漿性能較好；因此試驗采用分散、制漿、沉降、分離工藝能將貝得石礦物同石英和鉀長石礦物進行有效分離，提純試驗結果如表3。
表3 新疆某天然鈉基膨潤土XJQT-1樣品提純試驗結果
| 樣品分類 |
精礦產率
/% |
貝得石回收率/% |
吸藍量
/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，可用做低檔的球團用土、陶瓷原料等用途。
4 結語
（1）通過對新疆某粘土礦原礦工藝礦物學研究，確定其含主要礦物為蒙脫石族中二八面體的貝得石礦物，其樣品吸藍量、陽離子交換總量分別為26.26~38.03g/100g、0.60~0.79mmol/g，據此確定該礦為天然優質鈉基膨潤土資源；
（2）對原礦采用分散、制漿、沉降、分離工藝進行提純工藝試驗研究，其提純后的精礦產率控制41.27%時，精礦的吸藍量、陽離子交換總量分別達到44.98g/100g、0.99 mmol/g，可以得到質量較好的膨潤土精礦；
（3）該礦具有較好的分散、造漿性能，可進一步改性用于鉆井液用膨潤土、提純膨潤土、有機膨潤土等相關應用領域開發。
(廈門非金屬礦加工與應用技術交流會,發表于中國粉體技術雜志） |
