昆阳磷矿原矿及组分赋存状态分析

谢春龙，肖 喆

（1.中国建筑材料工业地质勘查中心云南总队，云南 昆明 650118；2.云南磷化集团有限公司，云南 昆明 650113)

昆阳磷矿原矿及组分赋存状态分析

谢春龙1，肖 喆2

（1.中国建筑材料工业地质勘查中心云南总队，云南 昆明 650118；2.云南磷化集团有限公司，云南 昆明 650113)

本次工艺矿物分析昆阳磷矿中低品位原矿是为晋宁450万t/a选矿厂建设提供资料，有能谱分析、SEM分析、使用BX51偏光显微镜和化学方法测定胶磷矿、脉石矿物成分、组分赋存状态研究，研究结果表明胶磷矿主要矿物成分为氟磷灰石，包裹有粘土、石英、玉髓、黄铁矿、褐铁矿、白云石、方解石等矿物，经测定胶磷矿的化学成分P2O539.06%；MgO 0.33%；CaO 52.43%；SiO23.17%；Fe2O30.38%；Al2O30.53%；F 4.08%。

磷矿；胶磷矿；组分赋存状态；昆阳

昆阳磷矿石随着开采的不断进行，富矿储量日益减少和近年来市场需求量猛增，中低品位磷矿的开采利用已成为磷资源开发的重要技术课题。中低品位磷矿开发利用新时代的到来，必须对昆阳磷矿工艺矿石学的组分赋存状态进行详细研究，从而为选矿提供科学依据。

1 矿石的矿物成分及分布

1.1 原矿的矿物种类分析

(1) 本矿区矿石矿物主要由胶磷矿组成(胶磷矿主要由氟磷灰石组成，含少量粘土、褐铁矿、白云石等)，微晶、胶状结构，块状、条带状构造。胶磷矿有致密块状、碎块(屑)状和团粒(或假鲕状)三种。单偏光镜下胶磷矿呈褐色、黄褐色和黄色，少量的呈黑褐色，与粘土类矿物和铁碳质不透明矿物微粒胶结在一起，呈云雾状，透明度变差，正交偏光镜下基本上显均质性，部分显微弱的非均质性，但颗粒界线显示不清。团粒状和碎块(屑)状氟磷灰石周边往往有放射状或纤维状磷灰石微晶，无色透明。

(2) 碳酸盐类矿物主要是白云石和方解石，在白云质条带磷块岩中，以泥晶—粉晶状组成白云岩条带，有微量的被氟磷灰石包裹。在致密条带状磷块岩中可见微量的细晶或微晶状白云石颗粒散于氟磷灰石颗粒间或被包裹。

(3) 石英—粘土类矿物。在白云石岩条带状磷块岩中细粒—微粒状石英—粘土类矿物(主要为水云母)与少量的铁碳质不透明矿物微粒胶合在一起与氟磷灰石互为条带状产出，有少量呈石英—粘土类矿物团粒参杂于氟磷灰石条带中。在白云质条带状磷块岩和致密条带状磷块岩中也有一些石英—粘土细小条带或团粒出现，岩中石英—粘土类矿物经常和泥—粉晶白云石胶合在一起。

(4) 铁碳质矿物。在石英—粘土条带或石英—粘土团粒中往往包裹有黑色和深褐色不透明矿物的微粒，并且在石英—粘土条带中又形成更次一级的黑色铁碳质矿物条带。

1.2 矿物的分布情况

不同含磷矿层中矿石自然类型与矿物的组成详见表1。

1.3 矿物的鉴定特征

1.3.1 胶磷矿

(1) 偏光显微镜下观察，主要含磷工业矿物呈浅褐浅棕—深棕色，中突起，凝胶状集合体形成团块状、不规则球粒状、椭圆状、假鲕状(粒径0.2～1mm)等，聚集成磷块岩条带，集合体中包裹有粘土、石英、玉髓、黄铁矿、褐铁矿、白云石、方解石等矿物，具有典型的沉积胶磷矿特征。

表1 矿石中的矿物组成

(2) 氟磷灰石成分分析。

氟磷灰石能谱分析、SEM分析结果详见图1、图2。

图1 氟磷灰石化学成分能谱分析

图2 氟磷灰石的SEM分析

由图1能谱分析表明，氟磷灰石中除主要成分P和Ca以外，还含有F、Mg和Al等。

由SEM分析(图2)可以看出: 磷灰石的结晶主要为云雾胶状。磷灰石微晶间有细小的包裹矿物，包裹矿物为白云石、粘土。

以上分析结果表明：矿石主要由微晶氟磷灰石及微量粘土、褐铁矿、白云石等组成(以下简称胶磷矿)。

(3) 胶磷矿包裹白云石、粘土、褐铁矿。

由图3可知被包裹在胶磷矿中白云石一般在0.01～0.04mm；石英最小0.006mm，一般0.1～0.3mm；褐铁矿是经过黄铁矿、白云石Ca(Mn、Fe、Mg)(CO3)2风化后的产物。

图3 假鲕状胶磷矿显微照片

1.3.2 白云石

显微镜下，为不均匀的深灰色，浅土黄色，不规则粒状集合体。玻璃光泽，硬度低，性脆。闪突起，干涉色高级白、黄，一轴晶。其空间分布形式有三种：①主要呈细晶、微晶结构组成白云岩条带；②呈斑状分布于胶磷矿条带中；③约有1%的微量白云石在磷矿物集合体中呈微细包体，粒度约0.002～0.04mm。

通过能谱分析可知白云石除含Mg和Ca外，还混杂有微量其他矿物，其中含有P、Al、Si、C等元素。

1.3.3 钠长石

无色透明，自形—半自形板状晶体，粒径约0.01～0.04mm，干涉色一级灰白，二轴晶，部分已风化为高岭石和绢云母等粘土类矿物，但仍保持钠长石外形。该矿物主要在磷酸盐矿物集合体中呈包体形式存在。

1.3.4 钾长石

该矿物不呈包体形式存在，而主要分布于砂质磷块岩中。薄片中为无色透明，不规则粒状，粒径约0.16mm左右，负低突起，干涉色一级灰—灰白，二轴晶。钾长石易风化为高岭石。

1.3.5 粘土矿物

(1) 水云母。薄片中，水云母无色透明，或微带淡绿色调，细叶片状或细针状，平行消光，干涉色二级橙黄—绿。主要分布于黑色页岩中，微量呈磷酸盐矿物集合体的包体形式产出。

(2) 高岭石。系钾、钠长石的风化产物。

1.3.6 硅质矿物

(1) 石英。无色透明，不规则粒状，粒径最大2mm，最小0.006mm ，一般0.1～0.3mm。

(2) 玉髓。薄片中无色透明，为隐晶质或非晶质微粒集合体，玉髓一般呈球粒状，放射状消光，折光率低于树胶。硅质矿物的空间分布有以下几种：①在硅质磷块岩中，玉髓呈晶质胶质集合体胶结鲕状胶磷矿，石英呈不规则角粒状与胶磷矿紧密镶嵌；②在白云岩条带中，玉髓呈椭球状，石英呈不规则粒状，与白云石紧密镶嵌；③细粒微粒石英呈磷酸盐矿物集合体的包体产出；④两种硅质矿物同时存在，是组成岩屑的主要成分之一。

1.3.7 铁碳质矿物

在偏光显微镜中观察到含铁矿物和含碳(有机碳)物质常混杂一起，因此，对选矿来说，可以将两者作为一个整体来处理(以下简称铁碳质矿物)。

(1) 黄铁矿。立方自形—半自形晶，粒径变化较大，自0.00lmm至0.4mm。反射色黄白，反射率高，均质。部分已氧化为褐铁矿，但具黄铁矿假象，或保留黄铁矿残余。

(2) 褐铁矿。薄片中红褐色，不透明或半透明。反射光下为灰白色，呈黄铁矿假象或不规则粒状，细丝状集合体。

2 全矿层主要考查组分在矿物中的赋存状态研究

2.1 各矿物在全矿层中的含量测定

利用BX51偏光显微镜观测(自制设备)，采用过尺线测法，首先测定矿石中各矿物平均体积含量，然后依据密度计算矿石中各矿物平均质量百分比含量，其测定结果如表2。

表2 各矿物在全矿层中的含量测定

2.2 主要考查组分在各矿物中的赋存状态研究

2.2.1 矿物单体成分及被包裹物测定

按成分分析结果，把能被单体解离出的胶磷矿看成为单体，其中单体包裹物的最大粒度确定为0.005mm。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，用SEM微区能谱成分分析，结果如下：

(1) 胶磷矿单体(化学分析)：P2O539.06%、MgO 0.33%、CaO 52.43%、SiO21.45%、Fe2O30.38%、Al2O30.53%、F 0.37%。

(2) 碳酸盐脉石矿物(化学分析)：MgO 21.78%、CaO 37.65%、Fe2O31.02%、SiO21.07%、Al2O30.91%。

2.2.2 全矿层中主要考查组分在各矿物中的赋存状态查定

通过单矿物成分测定数据，结合矿物在矿石中的平均含量，首次查清原矿中主要考查组分在各矿物中的赋存状态，项目所得的结果如表3所示，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分的走向提供了数据。

表3 全矿层中主要考查组分在各矿物中的赋存状态测定结果

2.2.3 主要考查组分的赋存状态分析

(1) 如果把胶磷矿单体最大粒度确定为0.074mm，则胶磷矿单体中各主要考查组分的品位是：含P2O539.06%；含MgO 0.33%；含CaO 52.43% ；含SiO21.45%；含Fe2O30.38%；含Al2O30.53%。因此，P2O5、MgO、SiO2、R2O3等组分理论上达到了选矿要求。

(2) 对MgO组分来说，94.56%的MgO赋存在碳酸盐矿物中，只有3.44%的MgO赋存在胶磷矿单体中，因此，只要能选去大部分的碳酸盐矿物，就能满足MgO指标(＜1%)要求。因此，从总体上看，降镁较易。

(3) 对R2O3组分来说，23.84%的Al2O3和21.56%的Fe2O3赋存在胶磷矿单体中，58.46%的Al2O3赋存在长石—粘土类矿物中，52.94%的Fe2O3赋存在铁碳质矿物矿物中，17.69%的Al2O3和25.49%的Fe2O3赋存在碳酸盐矿物中，因此，在选矿过程选去部分粘土类矿物，并在降镁时选去较多碳酸盐矿物，就能满足R2O3指标要求(＜2%)。

(4) 对SiO2组分来说，其矿物中的分布较广，6.04%的SiO2赋存在胶磷矿单体中，79.35%的SiO2赋存在石英矿物中， 12.66%的SiO2赋存在粘土类矿物中，因此，只要能选去大部分的石英和粘土类矿物，脱硅后的矿石就能满足磷精矿主要指标P2O5≥30%的要求。

3 结语

(1) 昆阳磷矿矿区的中低品位磷矿中的氟磷灰石，胶磷矿中含P2O539.06%、MgO 0.33%、Fe2O30.38%；Al2O30.53%，该矿区的磷矿石矿物成分可以满足生产工业指标为P2O5≥30%、R2O3＜2%、MgO＜1%的磷精矿产品生产要求。

(2) 昆阳磷矿矿区的中低品位磷矿可以考虑采用正—反浮选工艺流程来富集胶磷矿(P2O5)、脱除杂质(MgO、R2O3)，达到优质磷精矿产品生产要求。

(3) 能谱分析表明：F元素只赋存在氟磷灰石中，除去磷矿中有害元素F只能用化学方法。

[1]北京地质大学岩矿教研室.光性矿物学[M].北京:地质出版社,1979.

[2]周乐光.工艺矿物学[M].北京:北京冶金工业出版社,2007.

[3]李德惠.晶体光学[M].北京:地质出版社,1984.

[4]徐国风.矿相学教程[M].武汉:武汉地质学院出版社,1986.

Analysis on Raw Ore and Its Occurrence of Kunyang Phosphate

XIE Chun-long1, XIAO Zhe2
(1. Yunnan Branch,China National Geological Exploration Center of Building Material Industry Kunyang 650118, China;2. Yunnan Phosphate Chemical Group CO.,LTD., Kunyang 650113, China)

This mineralogical analysis of Kunyang mid-low raw ore offers information for the construction of Jinning 4.5million tons/year dressing plant. The mineral composition and its occurrence were analyzed by energy spectrum, SEM, BX51 polarization microscope and chemical analysis. The results showed that the main component of collophanite was fluorapatite, which was wrapped by clay, quartz, chalcedony, pyrite, limonite, dolomite, calcite and other minerals. After determined, the chemical composition of raw ore were as following: P2O539.06%; MgO 0.33%; CaO 52.43%; SiO23.17%; Fe2O30.38%; Al2O30.53%; F 4.08%.

phosphate; collophanite; occurrence of component; Kunyang

P619.213

A

1007-9386(2012)04-0056-04

2012-05-31