（中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所/余丽秀，唐祥虎，张然，宋广义）新疆某粘土矿位于新疆维吾尔自治区中部，矿区处于丘岭地带，地势平缓，矿石出露地表部分埋藏较浅，资源储量大，矿石削离开采便利；矿区附近有柏油公路相通，交通运输较便捷。目前未见针对该矿资源的工艺矿物学和物性研究报道，该资源也未得到批量开发利用。因此，针对该资源进行鉴定和物性研究要求迫切。
该矿区资源从外表上简单被分为4类，分别命名为1~4号，1号样品为白色半岩半土状隐晶质块体，2号样品为浅灰色半岩半土状隐晶质块体，3号样品为深褐色半岩状隐晶质块体，4号样品为暗黄绿色调半岩半砂土状集合体；样品编号为XJQT-1~4。
1 原矿工艺矿物学研究
1.1 样品定性研究
原矿风干、粉碎样品首先做了X-射线衍射分析，分析图谱分别见图1~4。
仪器条件：日本D/Max-1200型X-射线衍射仪，Cu靶：λ=0.1542nm，管电压为40KV，电流300mA。
图1 XJQT-1样品X-射线衍射图 图2 XJQT-2样品X-射线衍射图
图3 XJQT-3样品X-射线衍射图 图4 XJQT-4样品X-射线衍射图
由图1~4样品X-射线衍射数据，其样品d001特征峰均在1.250nm左右，为国内较少见的天然钠基膨润土资源；进一步结合原矿吸蓝量的物性分析结果，确定原矿样品中主要矿物品种及含量如表1。
表1 原矿样品主要矿物品种及含量
| 样品编号 |
贝得石 |
石英 |
长石 |
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，原矿含主要矿物均为贝得石，而贝得石是蒙脱石族矿物中的重要类型之一。贝得石为二八面体结构，其理论结构式为4SiO2.Al2O3.(n+1)H2O。根据膨润土地质勘探规范的分类方法，新疆某膨润土矿1~4样品均为国内较为少见的天然钠基膨润土，其中1~2又为色泽较浅的优质天然钠基膨润土。
1.2 原矿热稳定性研究
以XJQT-1样为代表，对其在30-1400℃做了热失重和差热分析，结果如图5。
仪器条件：瑞士梅特勒-托利多TGA-DSC1600型，加热温度30-1400℃，升温速度20℃/min，升温过程通Ar气，控制流量50ml/min。
图5 XJQT-1样差热分析图谱
由图5，原矿大量失水温度区间在60-150℃，但在这个区间失去的是游离水，其失重量达到8.05%，在对应差热图谱上可见有较强的吸热峰；第二大失重区间为540-720℃，在这个区间失去的是结晶水，失重达到2.85%，而在对应的差热图谱上也见有较强的吸热峰出现；在800-1300℃分析区间，显示有0.61%少量的失重，说明样品中有少量的伴生矿物在此温度区间发生分解反应，同时在此温度区间，差热图谱也显示样品中的石英和形成莫来石的相变峰等信息。
2 原矿物性研究
对原矿干燥、粉碎样品按GB/T20973-2007和DZG93-06标准分别做了吸蓝量、膨胀指数、粘度、滤失量、阳离子交换总量、白度物性检测及配浆流变性等性能检测，分析结果见表2。
表2 原矿样品吸附及流变性等物性检测结果
| 检测项目 |
XJQT-1 |
XJQT-2 |
XJQT-3 |
XJQT-4 |
| 吸蓝量/g.100g-1 |
26.26 |
38.03 |
29.96 |
23.48 |
| 膨胀指数/ml.2g-1 |
13 |
10 |
19 |
10 |
| 阳离子交换总量（CEC）/mmol.g-1 |
0.60 |
0.79 |
0.78 |
0.52 |
| Fann粘度计600r/min读数 |
25.5 |
10.5 |
7.5 |
12.5 |
| 滤失量/ml |
11.6 |
24.0 |
20.4 |
37.6 |
| 白度/% |
65.7 |
61.0 |
38.5 |
43.1 |
由表2结果，未加如何添加剂的1号原矿已接近钻井液用OCMA型膨润土材料性能，说明该矿利于进一步改性加工，该矿是较好的钻井液用膨润土资源。
3 原矿初步提纯研究
膨润土的重要应用是提纯后进行各种改性研究，提纯的膨润土精矿是膨润土高附加值加工的基础。为此，以XJQT-1样为代表，对其进行了初步提纯研究。
由表1原矿样品中主要矿物品种和含量，原矿伴生矿物主要为石英和钾长石，其比重同主要矿物贝得石有较大的差别；同时，原矿的阳离子交换总量也较适中，造浆性能较好；因此试验采用分散、制浆、沉降、分离工艺能将贝得石矿物同石英和钾长石矿物进行有效分离，提纯试验结果如表3。
表3 新疆某天然钠基膨润土XJQT-1样品提纯试验结果
| 样品分类 |
精矿产率
/% |
贝得石回收率/% |
吸蓝量
/g.100g-1 |
折贝得石含量/% |
精矿CEC
/mmol.g-1 |
| 精矿 |
41.27 |
70.69 |
44.98 |
93.75 |
0.99 |
| 尾矿 |
58.73 |
29.31 |
15.09 |
31.45 |
0.32 |
而得到的尾矿仍有较好的水化性能，可用做低档的球团用土、陶瓷原料等用途。
4 结语
（1）通过对新疆某粘土矿原矿工艺矿物学研究，确定其含主要矿物为蒙脱石族中二八面体的贝得石矿物，其样品吸蓝量、阳离子交换总量分别为26.26~38.03g/100g、0.60~0.79mmol/g，据此确定该矿为天然优质钠基膨润土资源；
（2）对原矿采用分散、制浆、沉降、分离工艺进行提纯工艺试验研究，其提纯后的精矿产率控制41.27%时，精矿的吸蓝量、阳离子交换总量分别达到44.98g/100g、0.99 mmol/g，可以得到质量较好的膨润土精矿；
（3）该矿具有较好的分散、造浆性能，可进一步改性用于钻井液用膨润土、提纯膨润土、有机膨润土等相关应用领域开发。
(厦门非金属矿加工与应用技术交流会,发表于中国粉体技术杂志） |
