沙特阿拉伯ALANJEL公司磷矿工艺矿物学研究

赵 雷,杨绍斌,肖 喆,庞建涛

(云南磷化集团有限公司,云南 昆明 650600)

0 引 言

沙特磷矿资源主要分布在西北部的沙漠地区,矿区海拔一般为600～800 m,为海相沉积型磷块岩矿床,成矿时代为白垩纪(K)与第三纪(E)之间(距今约7 000万～1亿年),含磷矿层平均厚度5 m左右,分为两层矿,矿层埋藏深度大多在20～25 m之间,上覆岩层主要为石灰岩(外观相对疏松),矿石颜色为灰白色,与上下岩层无明显的差异,矿层为近水平产出,厚度3～6 m,P2O5含量一般在16%～19%,少部分高至21%左右,MgO含量3.2%～6.5%,CaO含量34.8%～41.9%.

沙特磷矿资源发现于1965年,从1984年开始,美国、约旦等国的一些公司先后做了一些地质及选矿试验工作.据沙特能源矿产部介绍,沙特磷矿资源全部分布在沙特北部,预计总资源储量为80亿t,其中:经过探明或被证实的矿区有4个,资源储量分别为2.5亿t、2.13亿t、1.5亿t、0.24亿t,总探明储量为6.37亿t.

1 沙特磷矿的物质特征

沙特磷矿属于硅-钙型磷矿石(图1),其主要的自然类型有:砾状磷块岩、白云质磷块岩、生物碎屑磷块岩、含磷白云灰岩.矿石中有用矿物组成以胶磷矿为主,其次为细晶磷灰石.脉石矿物主要有碳酸盐矿物(白云石)、石英质矿物、铁碳质矿物(褐铁矿、黄铁矿)及少量粘土类、长石类矿物.其代表样的多元素分析见表1.

图1 沙特磷矿石外观物征照片

表1 样品多元素分析

2 磷矿中主要组分的赋存状态

2.1 各矿物在原矿中的含量测定

利用可视化偏光显微镜观测,采用过尺线测法,首先测定矿石中各矿物平均体积含量,然后依据比重计算矿石中各矿物平均重量百分比含量,其测定结果如表2.在原矿中,胶磷矿占45.71%,碳酸盐矿物占34.58%,石英质矿物占14.27%,粘土、长石类矿物占4.01%,铁碳质矿物占1.43%.

表2 各矿物在原矿中的含量

2.2 矿物单体成分测定

根据以上各粒级的成分分析及矿物种类分析结果,把能被单体解离出的矿物被看成为单体,即被包裹物的最小粒度确定为0.074 8 mm.胶磷矿、石英、碳酸盐矿物、粘土矿物通过挑样选择单矿物,用化学方法分析各成分含量:

a. 胶磷矿(化学分析):P2O538.50%;MgO 0.50%;CaO 53.34% ;SiO21.72%;Fe2O30.46%;Al2O30.45%.

b. 方解石(化学分析):CaO 56.03%; CO243.97%.

c. 白云石(化学分析):MgO 21.86%;CaO 30.41%;CO247.73%;Fe2O30.46%.

2.3 原矿中主要考查组份在各矿物中的赋存状态

通过单矿物成分测定数据,结合矿物在矿石中的平均含量,依次查清原矿中主要考查组份在各矿物中的赋存状态,所得的结果如表3,查明了各元素的存在形式.为选矿流程各阶段产物主要考查组份的走向提供了数据.

从表3可以看出,P2O5、CaO主要存在于胶磷矿之中,MgO、CO2主要存在于碳酸盐矿物之中,SiO2主要存在于石英质矿物之中,Fe2O3主要存在于铁碳质矿物之中,Al2O3主要存在于长石类矿物、粘土类矿物之中.

表3 原矿中主要考查组份在各矿物中的赋存状态

3 矿物的嵌布特征

3.1 胶磷矿与脉石矿物的嵌布、嵌镶关系

沙特硅-钙型磷块岩以杂乱嵌布为主,其主要嵌布粒度范围为0.04～0.3 mm,胶磷矿与脉石矿物有二种嵌镶关系:a. 包裹嵌镶:胶磷矿的颗粒中或多或少总是包裹有脉石矿物的微粒(小于0.01 mm)(图2).

图2 黑色胶磷矿(Clh)、灰色白云石(Dol)、白色石英(Qtz).胶磷矿呈粒状结构,白云石、石英小颗粒包裹在黑色胶磷矿中

b. 毗连嵌镶:块状、砾状胶磷矿颗粒同周边脉石矿物石英、白云石、方解石一般呈平直、波浪状或港湾状毗连嵌镶(图3).

3.2 主要矿物的嵌布粒度

利用奥林巴斯BX51—P型偏光显微镜,采用过尺线测法在对原矿中胶磷矿、白云石、石英等主要矿物的嵌布粒度进行测定.得到的参数如表4～6.粒度分布见图4～6.

图3 黑色胶磷矿(Clh),灰色白云石(Dol).胶磷矿与白云石颗粒成港湾状毗连镶嵌.

表4 胶磷矿嵌布粒度表

表5 白云石嵌布粒度表

表6 石英嵌布粒度表

图4 胶磷矿嵌布粒度分布

图5 白云石嵌布粒度分布

图6 石英嵌布粒度分布

由表4～6,图4～6可知:沙特磷矿中主要矿物的嵌布粒度大小顺序是:胶磷矿>碳酸盐矿物>石英—长石—粘土类矿物>铁碳质矿物.

a. 在-0.156～+0.078 4 mm粒度范围胶磷矿嵌布粒度为90.60%,属细粒嵌布.

b. 在-0.156～+0.078 4 mm粒度范围方解石、白云石嵌布粒度为60.62%,属细粒嵌布.

c. 在-0.156～+0.078 4 mm粒度范围石英嵌布粒度为57.14%,属细粒嵌布.

4 矿物的单体解离

矿石分选的目的,是为了有效的富集并回收它其中的有用矿物.而矿物在可选粒度范围内的解离,将直接影响到选分效果.因此,对沙特磷矿矿物的单体解离及时作出正确的预测和查定.将进一步提高沙特磷矿的选矿效果.在此.我们采用矿物显微镜测量法对沙特磷矿各矿物的单体解离进行了测定.其结果如下:

a. 胶磷矿单体在≥0.074 8 mm粒级时的解离度为70.75%.

b. 方解石、白云石单体在≥0.074 8 mm粒级时的解离度为39.86%.

c. 石英单体在≥0.074 8 mm粒级时的解离度为1.27%.

5 结 语

a. 沙特磷矿属于硅-钙型磷矿石,矿物组成以胶磷矿为主,其次为细晶磷灰石,脉石矿物主要有白云石、石英、方解石.

b. 通过对磷矿中主要组分赋存状态的研究发现,沙特磷矿中SiO20.63%赋存在磷矿物单体中,89.41%赋存在石英矿物中,9.96%赋存在粘土类矿物中,MgO 98.88%赋存在碳酸盐矿物中,1.12%在磷矿物单体中,所以需要脱除大部分的碳酸盐矿物,MgO指标才能达到酸法用矿的要求.

c. 沙特磷矿以杂乱嵌布为主,其主要的嵌布粒度范围为0.04～0.3 mm,且各矿物均为细粒嵌布,其嵌布粒度大小顺序是:胶磷矿>碳酸盐矿物>石英—长石—粘土类矿物>铁碳质矿物.

参考文献:

[1]傅文章,洪秉信.工艺矿物学在选冶中的地位和作用[J].矿产综合利用,1995(6):33-38.

[2]DZ/T 0209-2002.磷矿地质勘查规范[S].北京:地质出版社,2003.

[3]周乐光.工艺矿物学[M].北京:冶金工业出版社,2007.