某低鎂風化膠磷礦工藝礦物學研究

彭 操，王國棟，劉江林，夏 宇

（云南省化工研究院，云南昆明 650228）

·科學研究·

某低鎂風化膠磷礦工藝礦物學研究

彭 操，王國棟，劉江林，夏 宇

（云南省化工研究院，云南昆明 650228）

通過云南某低鎂風化膠磷礦的工藝礦物學研究，查明礦物組成、主要礦物的嵌布特征以及磷元素的賦存狀態。結果表明，該礦物中主要含氟磷灰石、風化膠磷礦、石英、正長石、白云石、白云母等。該礦中磷元素占總質量的9.44%，主要含磷礦物為氟磷灰石、風化膠磷礦，磷賦存在氟磷灰石分配率為83.55%，在風化膠磷礦中的分配率16.45%；主要脈石礦物為石英。

膠磷礦；氟磷灰石；低鎂；風化

云南低鎂風化膠磷礦在云南磷礦資源中占有相當大的比重［1］，由于工藝水平原因和市場經濟影響，一直沒有得到有效利用。隨著國內高濃度磷復肥生產規模的迅猛擴大和磷礦價格的節節攀升，優質磷礦資源越來越無法滿足磷復肥生產的需要。在這種背景下，開發利用云南低鎂風化膠磷礦就顯得尤為重要［2］。本研究主要針對云南某低鎂風化膠磷礦進行工藝礦物學研究［3］，闡明組成礦樣的各種礦物的含量、物相、解離度等礦物學信息，分析經濟元素和有害元素的賦存狀態，為選擇和確定最佳的選礦方案提供理論上的依據和支撐［4，5］。

1 礦石的物質組成

1.1 礦石化學組成和元素分析

礦樣來自云南某礦區堆場堆放的低鎂風化膠磷礦石。礦石化學組成和元素分析分別見表1和表2。

1.2 礦石礦物組成及相對含量

礦石礦物組成及含量見表3。

表1 礦石多元素分析結果Tab.1 Results of multi element analysis

表2 礦石多元素分配表Tab.2 Mineral elements distribution table

續表2

表3 原礦礦物組分特征表Tab.3 Ore mineral composition characteristics table

表1～表3表明，原礦中主要礦物為氟磷灰石、風化膠磷礦、石英、正長石、白云石、白云母等。原礦中磷元素占總質量9.44%，其中大部分（分配率83.55%）賦存在氟磷灰石（Ca5F（PO4）3）中，小部分（分配率16.45%）賦存在風化膠磷礦之中。

2 主要礦物的嵌布特征

礦石中主要含磷組分為氟磷灰石、風化膠磷礦；主要的脈石礦物為石英，除此之外，還有微量的白云母、白云石、正長石、金紅石、針鐵礦等礦物。

1）氟磷灰石

氟磷灰石化學式為Ca5F（PO4）3，純氟磷灰石具有玻璃光澤且有多種顏色，但以綠色為多。一般為柱狀或厚板狀晶體、粗粒到致密塊狀或瘤狀。純的氟磷灰石P2O5含量為42.26%（質量分數，下同）、CaO占55.56%、F占3.77%。但由于同晶取代作用與伴生雜質的影響，礦樣中的氟磷灰石比純氟磷灰石品位低，其P2O5最高含量為40.70%，F為2.8%～3.4%。

在本礦樣中，氟磷灰石作為最主要的含磷礦物，其賦存狀態主要以隱晶質、超微晶質的塊狀集合體形式存在。從表3看出，氟磷灰石在原礦中的質量分數為51.54%。經研磨破碎過的礦石中氟磷灰石顆粒磨圓度較好，多呈近圓狀－次棱角狀，分選較差，粒度主要分布在3～85μm區間內。顆粒多數為連生顆粒，完全解理的顆粒為總體的25%，總體解離度一般在70%左右。

2）風化膠磷礦

礦石中有16%左右的磷元素賦存在風化膠磷礦中，該部分風化礦是由于長期而強烈的化學、物理風化作用將原生磷礦礦石風化、破碎成微細粒顆粒（1～3μm）。之后，再經過長期的淋濾作用，碳酸鹽礦物（白云石、灰石）由于可溶性強而流失掉，使得膠磷礦中磷含量對比原礦相對富集。如果淋濾作用進一步加劇，磷酸鹽礦物也開始溶解，并逐漸呈膠體狀，將其它更穩定礦物（石英、白云母、長石等）的細小顆粒膠結到一起，最后經過長期的壓實、固結等一系列成巖作用，最終形成以微細粒（1～3μm）的磷灰石、石英、長石、白云母等礦物為基質，磷灰石膠體為膠結物的風化膠磷礦。

從表3中看出，本礦樣中風化膠磷礦占13.67%，在其組分上氟磷灰石微顆粒約占50%，石英微顆粒約占45%，還有不足5%的長石、白云母等顆粒。磷質量分數在10%～13%之間，風化膠磷礦顆粒大小從1～180μm均有分布并且主要集中在3～90μm區間內，小于0.074 mm（200目）通過率約為91%。顆粒主要為團塊構造、無解理，且多數與氟磷灰石、石英等礦物共生，單體顆粒僅占15%左右，總體解離度在57.8%左右。本礦樣中還有很多因不同歷史時期的風化作用破碎形成的小顆粒氟磷灰石、石英等顆粒，這些顆粒粒度在5～20μm的區間內，并且多被風化膠磷礦膠體包裹在內部，呈現基底式膠結。圖1為礦石中風化膠磷礦顆粒局部成分、能譜分析圖。

3）石英

石英是一種堅硬、耐磨、化學性能穩定的硅酸鹽礦物，其主要礦物成分是SiO2。本礦樣中石英占30.48%，顆粒鏡下呈現無色透明，多成次棱角狀，磨圓度一般。顆粒粒度主要分布在2～90μm區間內，微細顆粒（2～5μm）含量＜5%，分選一般。0.074 mm篩通過率在83%左右，在原礦中占30.48%。單體顆粒約占45%，部分顆粒與磷灰石、風化膠磷礦、長石等顆粒膠結共生，總體解離度約為75%。

4）其它微量礦物

除了上述3種主要礦物之外，此礦石中還有少量的白云母、金紅石、針鐵礦、白云石等礦物，這些礦物除了白云母和白云石略高，分別達到1.22%和1.23%外，其它均不足1%。

3 主要礦物粒度組成及分布特征

原礦中最小顆粒1μm，小于200目（74μm）通過率為85%，小于100目（150μm）通過率為99%，最大顆粒180μm。圖2為主要礦物的粒度分布圖，表4為原礦主要礦物各級別通過率。

圖2 主要礦物粒度分布圖Fig.2 Main mineral particle size distribution

從圖2中看出，主要礦物的易磨度差別不大，最小顆粒都在2μm左右。其中風化膠磷礦由于其經過風化破碎之后壓實并不充分，膠結程度不高，在結構上相對松散，硬度也要比其他兩種主要礦物略低，所以易磨度略高于其它二種主要礦物。其小于400目（38μm）通過率為65%，要高于石英和氟磷灰石15%～20%，小于200目通過率為91%，也要比其他兩種礦物高4%～8%。

氟磷灰石的易磨度相對石英略高3～5個百分點，小于400目通過率為45%左右，小于200目通過率87%左右。

石英由于硬度較高故而易磨度略差，其小于400目通過率為40%，小于200目通過率為83%，小于100目通過率99%，比其他兩種主要礦物略低一些。

表4 原礦主要礦物各級別通過率Tab.4 Main ore mineralat all levels th rough rate

4 主要礦物解離度與共生關系

4.1 主要礦物解離度

原礦中各個主要礦物的解離度均一般，彼此之間的連生、共生顆粒較多。氟磷灰石顆粒中完全解理的顆粒約為總量的25%左右，但是超過90%解理的顆粒可占到總體的80%，故而氟磷灰石整體的解離度還可以，達到70%。

風化膠磷礦顆粒中由于包裹著大量的5～20μm的氟磷灰石和石英顆粒，因而完全解理的顆粒不足總體的15%，并且其含量在不同的解離度區間內分布基本接近，其總體解離度為58%。

石英作為主要的脈石礦物，顆粒有42%以單體顆粒形式存在，一些細小顆粒多于氟磷灰石、風化膠磷礦共生，較大顆粒多與其它礦物相互連生，總體解離度高達75%。

4.2 主要礦物共生關系

礦石主要礦物共生關系見表5。

表5 礦石主要礦物共生關系Tab.5 Main mineral symbiosis relationship

從表5中看出，氟磷灰石占到69.21%，石英在含氟磷灰石顆粒中含量占6.65%，風化膠磷礦占22.89%，其余礦物不超過1%。

在所有含風化膠磷礦石顆粒中按礦物含量計算，風化膠磷礦占57.80%，氟磷灰石在含風化膠磷礦顆粒含量中占到27.22%，石英占12.00%，其余礦物含量均不超過1%。

在所有含石英礦石顆粒中按礦物含量計算，石英占74.86%，風化膠磷礦在含石英顆粒含量中占14.08%，氟磷灰石占到9.27%，白其余礦物含量均不超過1%。

5 結論

1）云南某低鎂風化膠磷礦礦石的主要含磷組分為氟磷灰石、風化膠磷礦，磷元素占總質量9.44%，主要的脈石礦物為石英，除此之外還有微量的白云母、白云石、正長石、金紅石、針鐵礦等礦物；

2）礦石中主要礦物的易磨度差別不大，最小顆粒都在2μm左右。其中風化膠磷礦由于其經過風化破碎之后壓實并不充分，膠結程度不高，在結構上相對松散，硬度也要比其他兩種主要礦物略低，所以易磨度略高于其它二種主要礦物；

3）礦石中各個主要礦物的解離度均一般，彼此之間的連生、共生顆粒較多。氟磷灰石顆粒中完全解理的顆粒約為總量的25%左右，但超過90%解理的顆粒占到總體的80%，故而氟磷灰石整體解離度達到70%；風化膠磷礦顆粒完全解理的顆粒不足總體的15%，其總體解離度為58%；石英作為主要的脈石礦物，顆粒有42%以單體顆粒形式存在。一些細小顆粒多于氟磷灰石、風化膠磷礦共生，較大顆粒多與其它礦物相互連生，總體解離度高達75%。

［1］杜令攀，鐘晉，郭永杰.云南風化低鎂膠磷礦選礦試驗研究［J］.化工礦物與加工，2014，（2）：5－7，19.

［2］劉代俊，蔣紹志，羅洪波，等.我國磷礦資源貧化趨勢與對策探討［J］.磷肥與復肥，2005，20（1）：6－9.

［3］周樂光.工藝礦物學［M］.北京：冶金工業出版社，2007.

［4］田興，石和彬，趙靜，等.湖北某中低品位硅質磷礦工藝礦物學研究［J］.武漢工程大學學報，2012，34（3）：45－50.

［5］王兵，王雷，楊林.貴州某磷礦礦石物質組分及部分工藝礦物學特征［J］.貴州地質，2009，26（4）：265－269.

Study on Process Mineralogy of a Low Magnesium Weathered Phosphate Rock

PENG Cao，WANG Guo－dong，LIU Jiang－lin，XIA Yu

（Yunnan Chemical Research Institute，Kunming 650228，China）

based on the Process Mineralogy Study of a low magnesium in Yunnan，the distribution characteristics ofmineral composition and main mineral and the occurrence state of phosphorus are found. The results show that themainmineral is fluorine apatite，weathered phosphate rock，quartz，feldspar，dolomite，Bai Yunmu，etc.Ore P elements accounted for 9.44%of the totalmass，mainly containingminerals for fluorapatite，weathered phosphorite.The distribution rate of P was 83.55%in fluorapatite，16.45%in the weathered phosphate rock.Themain ganguemineral is quartz.

phosphate rock；Fluorine apatite；low magnesium；weathered

TD913

A

1004-275X（2015）06-0001-05

收稿：2015-09-28

彭操（1982－）男，云南鎮雄人，工程師，主要從事磷礦、鉀鹽礦選礦研究

10.3969／j.issn.1004-275X.2015.06.001