某地磷礦石中磷的賦存狀態(tài)研究及其對選礦效果的預(yù)測

李　英

(西北有色地質(zhì)研究院,陜西 西安　710054)

0　引言

某磷礦為硅鈣質(zhì)及硅酸鹽磷塊巖礦石,脈石礦物主要是碳酸鹽礦物(主要白云石)、石英、絹云母等。磷的礦物為膠磷礦,粒度較細(xì),多呈它形微晶—隱晶狀、粒狀和集合體狀,集合體多呈堆、呈團(tuán)狀,部分微細(xì)石英、絹云母和長石與膠磷礦等呈包裹關(guān)系,與碳酸鹽礦物呈不規(guī)則港灣狀和包裹的復(fù)雜連生,屬于難選別磷塊巖。膠磷礦的粒度、嵌布特征是影響選礦指標(biāo)的關(guān)鍵,預(yù)測要達(dá)到合格的產(chǎn)品,需要較高的磨礦細(xì)度,精礦品位達(dá)到一定程度,要進(jìn)一步提高,僅靠機(jī)械浮選很難達(dá)到。

1　礦體巖性特征

1.1　磷塊巖

根據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造將磷塊巖分為三類,不同磷礦巖中的礦物成分基本相同,只是在礦物含量上有所不同,現(xiàn)就三類磷塊巖巖性特征簡述如下：

1.1.1塊狀磷塊巖

礦石主要為微晶—隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,脈石礦物為微晶—隱晶質(zhì)膠磷礦,脈石礦物為石英長石、褐鐵礦、碳酸鹽礦物(主要白云石)等。

1.1.2條帶狀磷塊巖

微晶—隱晶狀結(jié)構(gòu),條帶狀構(gòu)造,礦石礦物為粒度大小不等的膠磷礦組成,脈石礦物主要為石英、絹云母,其次為碳酸鹽礦物和鐵的氧化物。

1.1.3碎屑狀磷塊巖

巖石呈碎屑結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,礦石礦物為膠磷礦組成,脈石礦物為碎屑狀石英長石、黏土礦物、泥質(zhì)物等。

1.2　白云巖

主要由碳酸鹽礦物(多為白云石)組成,其次為石英和少量褐鐵礦,其中可見膠磷礦集合體呈脈狀分布其中。這一類巖石中膠磷礦含量較少。

通過以上對砂型鑄造某產(chǎn)品的制造能力分析，其時間效益為7，時間收益比大于1，說明其實(shí)際完成時間小于交貨周期，存在時間效益。通過其經(jīng)濟(jì)效益分析可以得到其增值效益為1 156元。

2　礦石物質(zhì)組成

2.1　礦石化學(xué)組成

礦石化學(xué)成分見表1,P2O5是該礦石主要的回收元素。伴生元素F品位1.68%,應(yīng)考慮綜合回收[1]。有害成分MgO、Fe2O3、Al2O3、SiO2、CO2含量相對較高,必將會影響磷精礦產(chǎn)品質(zhì)量。

2.2　礦石礦物組成

經(jīng)過顯微鏡下詳細(xì)觀察和鑒定[2],該礦石主要為磷酸鹽礦物(膠狀磷塊巖,微晶磷塊巖),脈石礦物主要為石英、長石、碳酸鹽礦物(白云石、方解石),其次為絹云母、褐鐵礦、黏土礦物及微量碳質(zhì)。原礦的礦物組成及礦物顯微鏡下目估百分含量詳見表2。

3　磷的賦存狀態(tài)及膠磷礦的嵌布特征

3.1　磷物相分析

將原礦磨至200目60%左右,對磷進(jìn)行物相分析,結(jié)果見表3。從表3中可以看出：原礦中的P2O5主要存在于膠磷礦,占97.65%;其它礦物中的P2O5較少。

3.2　磷及其它元素在各礦物中的配分

為了查清P在各礦物中的所占比例,對原礦粉末樣在Mineral Liberation Analyzer下測試了P在各礦物中的配分(表4)。從表4中可以看出,P主要存在于膠磷礦中,與上面的P物相分析結(jié)果相吻合。

表1　原礦多元素化學(xué)分析結(jié)果

表2　礦石礦物組成及顯微鏡下目估百分含量

表3　原礦磷物相分析結(jié)果

表4　磷及其它元素在各礦物中的配分

測試單位：北京礦冶總院,2009年。

3.3　膠磷礦的嵌布特征

3.3.1膠磷礦的化學(xué)成分

從膠磷礦電鏡掃描分析結(jié)果(表5)可以看出：膠磷礦主要由P、O、Ca組成,此外還含有一定量的F,這部分F將隨著P的回收而回收,丟失而丟失。

表5　膠磷礦電鏡掃描分析結(jié)果

3.3.2膠磷礦的形態(tài)特征

膠磷礦在顯微鏡下常呈淡棕色、淡綠色、灰白色。其產(chǎn)出狀態(tài)多種多樣,多呈大小不等的粒狀、集合體狀、團(tuán)粒、團(tuán)塊等,結(jié)核狀、厚薄懸殊的條帶狀等。正中或正低偏中突起,糙面清楚,膠狀裂紋發(fā)育。呈均質(zhì)全消光或極微弱的非均質(zhì)性,折射率值為1.6～1.62±。膠磷礦中常有機(jī)械的和化學(xué)的非磷酸鹽礦物混入,如碳酸鹽礦物、石英、黏土礦物、褐鐵礦、長石微粒等,這些物質(zhì)的加入影響其顏色和折射率值。

通過顯微鏡下的詳細(xì)觀察,膠磷礦在礦石中廣泛分布,不同巖石類型中膠磷礦嵌布特征基本相同。主要呈它形微晶—隱晶狀、粒狀、集合體狀,集合體呈堆、呈團(tuán)狀,少數(shù)呈碎屑狀,粒徑一般為0.005 mm×0.001 mm～0.3 mm×0.2 mm。膠磷礦主要與碳酸鹽礦物、石英等非金屬礦物的關(guān)系最為密切。其次是與金屬礦物(褐鐵礦、黃鐵礦)的連生。

(1) 膠磷礦與碳酸鹽礦物的連生。① 膠磷礦與碳酸鹽礦物呈規(guī)則—半規(guī)則連生：碳酸鹽礦物集合體中膠磷礦呈脈狀分布,這部分碳酸鹽礦物與膠磷礦的接觸界限比較平直,較易解離。這部分碳酸鹽礦物在礦石中含量較少。

② 細(xì)粒碳酸鹽礦物呈稀疏浸染狀分布于膠磷礦集合體中,這部分碳酸鹽礦物粒度較細(xì),且又包裹于膠磷礦中,因此這部分碳酸鹽礦物不易從膠磷礦中分離出來,將影響磷精礦的質(zhì)量。

(2) 膠磷礦與石英、長石的連生。石英、長石多包裹于膠磷礦中,無論粒度大小,都給選礦帶來一定的難度。

膠磷礦中多包裹粒度大小不等的石英、長石,粒徑可由0.005～0.1 mm。粗粒的較易解離,細(xì)粒的不易從膠磷礦中分離。

膠磷礦中包裹碎屑狀石英集合體和絹云母化長石。

(3) 膠磷礦與絹云母、黏土礦物的連生。膠磷礦中多包裹細(xì)小鱗片狀絹云母、絹云母集合體(碎屑狀)和黏土礦物集合體。

(4) 膠磷礦與褐鐵礦的連生。褐鐵礦呈薄膜狀、不規(guī)則狀,不十分均勻分布于膠磷礦粒間或其中,部分褐鐵礦呈半自形—它形菱面體狀,可能是鐵白云石氧化而成的,這部分褐鐵礦在一定程度上影響P的品味,因?yàn)榧?xì)粒的褐鐵礦不易從膠磷礦中解離出來,影響精礦產(chǎn)品質(zhì)量。

4　膠磷礦嵌布特征對選礦效果的預(yù)測

從資料看出：膠磷礦粒度很細(xì),與脈石礦物的連生關(guān)系復(fù)雜,要使膠磷礦充分解離,難度很大,如果磨礦細(xì)度太細(xì),雖然有利于膠磷礦的解離,但也容易使礦石產(chǎn)生泥化,同時部分膠磷礦也可能與脈石礦物形成貧連,進(jìn)入尾礦,影響回收率;如果磨礦細(xì)度較粗,膠磷礦解離程度差,則形成包含有脈石的膠磷礦集合體,在回收磷的過程中,脈石也進(jìn)入磷產(chǎn)品,影響產(chǎn)品品位。

因此,膠磷礦嵌布狀態(tài)的特殊性是影響選礦指標(biāo)的關(guān)鍵因素,也決定了該礦石屬難選礦石。根據(jù)膠磷礦嵌布狀態(tài)推測要得到合格產(chǎn)品,需要較高的磨礦細(xì)度,但當(dāng)達(dá)到一定的回收率和一定的品位后,要想更進(jìn)一步提高選礦指標(biāo),難度很大。

5　選礦試驗(yàn)結(jié)果

經(jīng)過大量探討試驗(yàn),采用磨礦細(xì)度95%-200目正—反浮試驗(yàn)流程,獲得產(chǎn)率60.03%、P2O5品位33.02%、MgO含量0.86%、F品位2.90%、回收率88.22%的合格磷精礦。磷精礦產(chǎn)品質(zhì)量符合優(yōu)等品二級產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)[3]。

磷精礦顯微鏡下查明,有10%～20%微晶—隱晶狀膠磷礦集合體,粒徑多<0.01 mm,其中包裹有碳酸鹽礦物、石英長石及其他硅酸鹽礦物等;2%左右微細(xì)粒(<0.01 mm)脈石碳酸鹽礦物包裹于膠磷礦集合體中;少數(shù)石英、長石及其它硅酸鹽礦物與膠磷礦規(guī)則—半規(guī)則連生或包裹于膠磷礦中,說明粒度細(xì)小的膠磷礦包裹體,即使細(xì)磨到95%-200目也不能完全單體解離,影響磷精礦P2O5品位的進(jìn)一步提高。

該選礦試驗(yàn)結(jié)果與根據(jù)磷的賦存狀態(tài)預(yù)測的結(jié)果基本吻合。

6　結(jié)語

該膠磷礦石類型為硅鈣質(zhì)及硅酸鹽型磷塊巖,屬于難選磷礦石。含磷礦物主要為膠磷礦,膠磷礦與碳酸鹽礦物呈不規(guī)則、港灣狀和包裹的復(fù)雜連生,膠磷礦中包裹有粒度0.005～0.1 mm大小不等的石英、長石還包裹碎屑狀石英集合體和絹云母化的長石,部分<0.01 mm微細(xì)粒石英、云母和長石與膠磷礦呈包裹關(guān)系,因此根據(jù)磷的賦存狀態(tài),采用磨礦細(xì)度95%-200目正—反浮試驗(yàn)流程,獲得合格的磷精礦產(chǎn)品,但要進(jìn)一步提高磷精礦P2O5品位,難度較大。

參考文獻(xiàn)：

[1]全國礦產(chǎn)儲量委員會.礦產(chǎn)工業(yè)要求參考手冊[M].北京：地質(zhì)出版社,1987.

[2]中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)礦產(chǎn)所.透明礦物顯微鏡鑒定表[M].北京：地質(zhì)出版社,1977.

[3]選礦設(shè)計手冊委員會.選礦設(shè)計手冊[M].北京：冶金工業(yè)出版社,1988.