天然石墨是一种用途极广的非金属矿，按晶体结构天然石墨可分为晶质石墨(结晶尺寸＞1 μm)和微晶石墨(结晶尺寸＜1 μm)，其中晶质石墨按结晶形态又可分为鳞片石墨和致密块状石墨(又称脉石墨)^{[1, 2]}。工业上按石墨中石墨鳞片的大小将天然鳞片石墨分为大鳞片(+0.15 mm)和细鳞片(-0.15 mm)石墨，全球天然石墨每年的产量约为110万t^{[3, 4]}，而大鳞片石墨的产率不足10%，但大鳞片石墨却是柔性石墨、石墨坩埚等行业必需的原料，其较细鳞片石墨具有更高的经济价值，且石墨鳞片在选矿及提纯过程中极易被破坏，因此，保护大鳞片一直是石墨选矿研究的热点。

非洲地区蕴藏着丰富的天然石墨资源，且品质优良，其特点为鳞片大、原矿固定碳含量高、易磨易选，具有较高的经济价值，目前开发程度相对较深的国家主要为莫桑比克、坦桑尼亚及马达加斯加这三个地区，本文以马达加斯加Anbahita、莫桑比克Ancuaba及坦桑尼亚Chilalo三个地区鳞片石墨矿石为研究对象，系统研究了这三个地区石墨矿石中矿石特征及石墨的嵌布粒度，为该地区的石墨资源开发提供理论依据，具有较重要的实际意义。

1 矿样和测试仪器

矿样分别来自马达加斯加Anbahita、莫桑比克Ancuaba及坦桑尼亚Chilalo三个地区，依次编号为MA、MO及TA。

测试仪器：D8Advance型X射线衍射仪器，德国布鲁克公司；Axios Advance型X射线荧光光谱仪，荷兰Panalytical B. V. Leica公司；DMLP透/反两用偏光显微镜，德国莱卡公司。

2 矿石特征 2.1 矿石矿物组成

综合矿石化学成分、XRD物相及显微镜下特征，MO样、MA样及TA样的矿物组成见表 1。

由表 1可以看出，三个矿样中矿物组成种类差别不大，主要矿物有石墨、石英、云母、长石类矿物，以及高岭石、金红石等，还含有少量的赤褐铁矿和黄铁矿，其主要差异为组成矿物含量不同，其中TA样石墨含量最高达15%，MO石墨含量最低为5%。

2.2 显微镜下矿物特征

此三个矿样都属于区域变质片麻岩，因此矿物组成相差不大，在显微镜下观察矿物特征如下：

石墨(G)

根据矿样中石墨片径的大小和其他矿物的嵌布关系。石墨可以分为三类：

(1) 大鳞片石墨，石墨片径大于150 μm，片厚大于5 μm(图 1)。

(2) 大的鳞片石墨连生体，石墨片径大于150 μm，片厚小于5 μm，多和黑云母、石英“平行”连生(图 2)。

(3) 呈包裹体状分布的石墨(图 3)，这类石墨多分布在长石、石英、或石榴石、矽线石颗粒内，一般小于74 μm。

三个矿样以第(1)、(2)类石墨为主，占石墨总量的97%左右，只有3%左右的石墨呈包裹体状分布，其中第二类石墨最多，石墨的片径大，但石墨片和黑云母、石英相嵌紧密，即石墨片层间夹有片状的黑云母或粒状的石英或黄铁矿，石墨与脉石矿物不易解离，进行磨矿时要充分考虑磨矿的方式，在单体解离的前提下尽量减少对石墨大鳞片的破坏。

石英(Q)

无色，半自形~他形粒状。矿石中可见石英的透镜状、条带状的分布的石英(图 4)。石英单体最大3 mm，最小10~15 μm，一般100~500 μm。石英颗粒表面干净，少数大颗粒内含有长石、石墨、黑云母矿物包裹体。

云母(M)

矿石中含黑云母和白云母两种，以黑云母为主。黑云母为片状，在不同矿样中大小不一，黑云母片最大1.12 mm，最小10 μm，一般片径75~200 μm。部分黑云母由于矿石强烈蚀变多绿泥石化。根据褐色黑云母蚀变和石墨的相嵌关系等，可以分为两类：(1)片状的黑云母和片状的石墨“平行”连生(图 5)，黑云母和石墨片的片厚在1~5 μm。(2)强烈绿泥石化的黑云母。矿石中第一类黑云母占整个黑云母的60%，蚀变的占40%左右，黑云母的蚀变对磨矿有影响，矿石容易泥化。

长石(F)

矿石中的长石为钠长石和钾长石，钾长石和钠长石蚀变为高岭石或绢云母(图 6)，长石在各样分布不均匀，最大1.6 mm，最小100 μm，一般150~400 μm。

3 石墨的嵌布粒度特征

根据线测法，对光片中石墨鳞片的长径进行了统计，得到石墨的嵌布特征(表 2)。

由表 2可知，总体来说，三个矿样中石墨的鳞片均较大，其中TA样石墨鳞片最大，MO样次之，MA样最细。试样中+850 μm和+180 μm粒级的累积分布率，TA样分别为61.79%和98.87%，MO样分别为52.70%和98.33%，MA样分别为13.13%和91.67%，结合各粒级的累积分布率变化趋势可知，TA样与MO样中石墨的粒度相差不大，石墨粒度分布非常接近，而MA样则较其他两个矿样细。按颗粒数统计，三个矿样中颗粒主要分布于-500+180 μm及-150+75 μm这两个粒级，累积分布率均达60%左右，说明石墨主要分布于此粒级范围。对于MA样，当磨矿细度达到-0.300 mm时，石墨单体解离度67.86%，当磨矿细度达到-0.180 mm，石墨单体解离度94.89%；对于MO样和TA样，当磨矿细度达到-0.500 mm时，石墨单体解离度分别为83.72%和83.31%，当磨矿细度达到-0.300 mm，石墨单体解离度分别为93.50%和93.99%。

将此3个矿样石墨嵌布粒度与国内部分典型石墨矿进行比较，国内石墨矿中石墨嵌布粒度见表 3。

由表 3可知，表中国内石墨矿中石墨鳞片偏细，其中吉林岫岩和黑龙江萝北石墨矿的+300 μm粒级石墨鳞片含量较高，但仍不及MA样、MO样、TA样+300 μm粒级含量的一半，由此可见，相比国内石墨矿，这三个非洲石墨矿具有更高的经济价值。

4 可选性试验

根据这三个地区石墨矿石的特点进行了选矿试验，确定了较优的工艺流程，三个矿样的选矿工艺流程分别见图 7、图 8和图 9，各流程药剂制度见表 4，精矿指标见表 5。

由表 5可知，三个石墨矿样矿石可选性均较好，经过多段再磨再浮，最终精矿固定碳含量均达94%以上，且开路流程的回收率均高于85%，其中，MO矿样的可选性最好，仅经过一段粗磨粗选一次再磨两次精选，精矿固定碳含量可达97.09%，回收率高达95.87%。比较各矿样精矿粒度组成，其中MO精矿的鳞片最大，+300 μm(+50目)和+150 μm(+100目)含量分别高达29.34%和89.07%，远高于其他两个矿样。MO与TA矿样中石墨嵌布粒度相近，但脉石矿物组成不同，且不同矿石中石墨矿物可浮性存在差别，MO矿样通过较短的流程就能获得较高固定碳含量的精矿，而TA需要通过较长的再磨再浮流程才能获得合格固定碳含量的精矿，在再磨再浮的过程中，部分石墨鳞片被破坏，因此造成了TA精矿中石墨的鳞片较MO细。MA精矿鳞片最细，这与原矿中石墨嵌布特征分析结果一致。

5 结论

(1) 马达加斯加Anbahita、莫桑比克Ancuaba及坦桑尼亚Chilalo三个地区鳞片石墨矿矿物组成相似，主要矿物组成为石墨、石英、云母及长石等，还含有少量赤褐铁矿和黄铁矿。

(2) 三个矿样中石墨主要为大的鳞片石墨连生体，石墨的片径大于150 μm，片厚小于5 μm，多和黑云母、石英“平行”连生。

(3) 三个矿样中石墨鳞片均较大，其中TA样石墨鳞片最大，MO样次之，MA样最细。试样中+850 μm和+180 μm粒级的累积分布率，TA样分别为61.79%和98.87%，MO样分别为52.70%和98.33%，MA样分别为13.13%和91.67%。

(4) 三个石墨矿样矿石可选性均较好，开路流程精矿固定碳含量和回收率均高于94%和85%。其中MO精矿的鳞片最大，+300 μm(+50目)和+150 μm(+100目)含量分别高达29.34%和89.07%；MA精矿鳞片最细，+300 μm(+50目)和+150 μm(+100目)含量分别为16.27%和62.63%。

马达加斯加Anbahita、莫桑比克Ancuaba及坦桑尼亚Chilalo三个地区矿样中石墨鳞片大于国内大部分石墨矿，具有较高的经济价值和较大的开发潜力。