铝土矿详查设计毕业论文

锂在原子能、飞机、导弹和宇航、冶金、石油及电器电子业等有广泛的用途。一般矿石中锂的最低工业品位为Li2O ～，而河南某铝土矿床含Li2O ～。要对它作出准确评价，必须查明它的赋存状态。

虽然锂的含量不低，但由于矿物嵌布粒度太细，其粒径大都小于，镜下鉴定未见锂的矿物，无法选取各种单矿物。而且锂的原子序数N=3，电子探针不能检测，这就使得用岩矿鉴定手段查明锂的赋存状态极为困难，而用赋存状态分析方法，基本上查清了两种类型矿石中锂的赋存状态。

（一）大样的配制

根据矿床的品位，取小样多个加权平均配矿。L1号样为铝土矿，L2号样为铝土矿的顶、底板（粘土矿），勘探队送来的是小样，要求两个大样的配矿组成见表。

表 铝土矿中Li2O试样组合及化学分析结果

表 铝土矿顶底板（粘土矿）Li2O试样组合及化学分析结果

将小样分别加工到粒径小于后，测定Al2O3、Fe2O3、SiO2、Li2O，结果列于表和表。按小样质量比例进行配样，充分混匀后，测定Al2O3、Fe2O3、SiO2、Li2O，结果列于表。

表 大样配矿分析结果（wB/%）

注：要求大样组成分析结果系勘探队所作。

从表结果可见，四项分析结果均吻合很好，说明配制得的两个大样具有很好的代表性。

（二）岩矿组成调查

根据岩矿鉴定资料，该矿床的矿石，主要由下列矿物组成：水铝石、高岭石、绢云母、水云母、绿泥石、褐铁矿、金红石、锐钛矿、榍石、锆英石和有机质等组成，没有发现锂的独立矿物。矿物的嵌布粒度很细，有水铝石、高岭石、绢云母、水云母等，其粒径均小于，只有个别片子中水铝石粒径为～。

（三）矿样全分析

根据矿物组成和元素组合情况选定了全分析项目，两个大样元素全分析的结果列于表。

表 大样全分析结果（wB/%）

注：因F为组成中阴离子，按氧化物计量，全量计算应作校正，每19%的F，校正-8%。

（四）矿物组成分析

根据大样的矿物组合，为测得这些矿物的矿物量，设计了硅、铝、钛、铁、钾、碳等元素的化学物相分析。其中硅的化学物相分析测定石英和总硅酸盐硅，铝的化学物相分析测定一水铝石、高岭石、绢云母和水云母。钛的化学物相分析测定金红石、锐钛矿和榍石。铁的化学物相分析测定碳酸盐铁和褐铁矿。钾的化学物相分析测定水云母和绢云母。碳的化学物相分析测定有机碳和碳酸盐。以矿物的特征元素含量，按实测或矿物理论组成计算得该矿物的矿物量。如有两个元素的化学物相分析数据，以测定精确度高的为准。某些可能以类质同象状态赋存在某一矿物中的元素则以测定各相中的合量来确定分配量，如锂、锰、镁等。

按特征元素的化学物相分析结果计算矿物量时所搭配的其他元素，各元素的总量必须与大样直接测得的该元素含量基本吻合。

两个大样的矿物组成明细表见表和表。表中锂的分配是按后述的方法专门测得的。由表中结果可见，在全分析精确测定的基础上求得的矿物组成也获得较精确的结果。

表 L1大样矿物组成明细表（wB/%）

①扣除氟校正。

所采用的六个元素的化学物相分析方法简述如下：

（1）硅的化学物相分析。试样加25mL H3PO4，在（25±10）℃（同时空白以温度计控制）保持12min，取下，冷却至150℃，加100mL 15g/L酒石酸、10mL氟硼酸，搅匀，过滤，洗涤，残渣为石英，滤液为硅酸盐中硅。

（2）铝的物相分析。按图分析流程进行。

（3）钛的化学物相分析。①金红石的测定：试样加 NaF，50mL HCl（2+1），沸水浴加热，过滤，洗涤。残渣中钛即为金红石的钛。②榍石的测定：试样在750℃灼烧30min，取出，冷却后转入烧杯，用30mL30g/L NH4HF2⁃HNO3（1+9）在沸水浴上浸取45min。测定滤液中钛，即为镉石的钛，残渣中钛为金红石和钛铁矿中钛。

（4）铁的化学物相分析。试样加100mL 100g/L NH4Cl⁃邻菲啰啉，加热微沸1h，过滤，滤液比色测定铁，为碳酸盐铁。总Fe3+（总铁⁃碳酸盐铁）即为褐铁矿中铁，其组成以 计。

表 L2大样矿物组成明细表（wB/%）

①扣除氟校正。

（5）钾的化学物相分析。取试样加50mLHCl（8+92），在沸水浴上加热20min，过滤（如此连续浸取两次，第二次作校正残渣中钾的溶解率），滤液测水云母相钾，残渣测绢云母相钾。

（6）碳的化学物相分析。先用磷酸溶样，非水滴定测定碳酸盐中CO2，另用燃烧法非水滴定测定总碳，差减计算得有机碳。

（五）锂的赋存状态分析

1.锂的赋存矿物初探

设计两个化学物相分析流程。一是铝的化学物相分析流程，将铝分成四相，即：三水铝石相，绿泥石+水云母相，高岭石+绢云母相，一水铝石相。二是钾的化学物相分析，将钾分为两相，即：水云母相，绢云母相。分相后，于每相中均测定锂，目的是为了解锂在哪一相中富集，为查定锂的赋存状态缩小范围。初探分析结果列于表和表。

表 用铝的物相分析初探锂的分配情况

表 用钾的物相分析初探锂的分配情况

从分析结果可见，钾主要赋存在高岭石和绢云母相中。

2.锂在高岭石和绢云母中的赋存状态分析

前节实验说明锂主要赋存在高岭石和绢云母中，那么这两种矿物中含锂多少？以什么状态存在？需要进一步查清。

（1）高岭石和绢云母分相溶解条件的试验。采用150g/L KOH⁃150g/L KCl作选择溶剂，利用高岭石易为热碱分解和钾离子的同离子效应，可将高岭石和绢云母分离。试样加50mL上述溶剂，加热微沸，这时高岭石溶解率为100%，绢云母溶解率约2%，一水铝石溶解率为～。

（2）高岭石的控制溶解分析。试样用40mL HCl（8+92）在沸水浴上浸取30min，以溶去水云母。绿泥石及可能存在的三水铝石，过滤，弃去滤液。残渣用150g/L KOH⁃150g/L KCl作控制溶解。每次加50mL溶剂，加热浸取30min，过滤，滤液定容后，测定Li2O（原子吸收法）、SiO2（钼蓝比色法）、Al2O2（络合滴定法）。残渣合并，同上再连续处理，共测定五次（最后残渣留作绢云母控制溶解分析之用）。结果列于表和表。将表中连续五次浸取并在每次的滤液中测Li2O、SiO2和Al2O3的累计浸取率作图（见图），得到三条基本重合的曲线。图说明SiO2·Al2O3和Li2O三者系浸取自同一矿物，五次合计值的w（SiO2）/w（Al2O3）比值（L1为，L2为）与高岭石的理论值w（SiO2）/w（Al2O3）比值基本吻合，这说明：①此相中浸出的SiO2和Al2O3属高岭石相。②锂在高岭石中呈均质状态分布。

表 L1高岭石控制溶解分析

注：高岭石理论值w（SiO2）/w（Al2O3）=。

表 L2高岭石控制溶解分析

图 高岭石掩制溶解分析曲线

（3）绢云母的控制溶解分析。取浸取高岭石后的残渣，作连续浸取。先每次用30mL HCl（2+8）⁃HF（2+98）在沸水浴上浸取30min，浸取两次，再每次用30mL HCl（2+9）⁃HF（5+95）在沸水浴上浸取40min，浸取两次。四次浸取液均同时测定Al2O3（络合滴定法）、K2O、Li2O（均为原子吸收法），结果及数据处理列于表和表。

表 L1绢云母控制溶解分析

注：绢云母理论值w（Al2O3）/w（K2O）/%=。

表 L2绢云母控制溶解分析

同高岭石控制溶解分析一节数据作图一样，以浸取顺序为Al2O3、K2O和Li2O的累计浸取率成图，也得到三条基本重合的曲线。图说明Al2O3、K2O和Li2O三者系浸取自同一矿物，从四次计算值的w（Al2O3）/w（K2O）比（L1、L2均为）与绢云母的理论w（Al2O3）/w（K2O）=完全吻合，说明：①此相中被浸出的Al2O3、K2O属绢云母相。②锂在绢云母中也呈均质状态分布。

图 绢云母的控制溶解分析曲线

（4）锂在高岭石和绢云母中的赋存状态描述。高岭石Al4［Si4O10］（OH）8属层状结构的硅酸盐矿物，化学式中既无锂、也无可供锂类质同象置换的元素，而实验表明锂呈均质状态分布其中，这主要是由于粒径小于的高岭石对阳离子具有吸附能力，锂离子能被吸附于颗粒的周际和层间裂隙中。绢云母KAl2［AlSi3O10］（OH、F）2也属层状结构硅酸盐矿物，其八面体层中的Al3+，有可能为Li+、Me2+所置换，而实验数据表明，锂呈均质状态分布而浸取液中w（Al2O3）/w（K2O）比与理论值一致，因此，锂在绢云母中既可能有类质同象置换状态，也可能以层间吸附状态存在。在L1样中，锂在高岭石中占，在绢云母中占，在水云母等中占。在L2样中，锂在高岭石中占，在绢云母中占，在水云母等中占。

（六）结论

用赋存状态分析研究了河南某铝土矿的矿样，铝土矿石（L1）和铝土矿的顶、底板（粘土矿）（L2）中锂的赋存状态。锂在两种矿石中均主要赋存在高岭石和绢云母中。L1样含Li2O ，在高岭石中占，在绢云母中占。L2样含Li2O ，在高岭石中占，在绢云母中占。锂在高岭石中主要呈Li+状态被吸附于该矿物颗粒的周际和层间裂隙中。锂在绢云母中则既可能以Li+和某个Me2+类质同象置换该矿物的八面体层中的Al3+，也可能以层间吸附状态存在。