某地磷矿石中磷的赋存状态研究及其对选矿效果的预测

李　英

(西北有色地质研究院,陕西 西安　710054)

0　引言

某磷矿为硅钙质及硅酸盐磷块岩矿石,脉石矿物主要是碳酸盐矿物(主要白云石)、石英、绢云母等。磷的矿物为胶磷矿,粒度较细,多呈它形微晶—隐晶状、粒状和集合体状,集合体多呈堆、呈团状,部分微细石英、绢云母和长石与胶磷矿等呈包裹关系,与碳酸盐矿物呈不规则港湾状和包裹的复杂连生,属于难选别磷块岩。胶磷矿的粒度、嵌布特征是影响选矿指标的关键,预测要达到合格的产品,需要较高的磨矿细度,精矿品位达到一定程度,要进一步提高,仅靠机械浮选很难达到。

1　矿体岩性特征

1.1　磷块岩

根据结构构造将磷块岩分为三类,不同磷矿岩中的矿物成分基本相同,只是在矿物含量上有所不同,现就三类磷块岩岩性特征简述如下：

1.1.1块状磷块岩

矿石主要为微晶—隐晶质结构,块状构造,脉石矿物为微晶—隐晶质胶磷矿,脉石矿物为石英长石、褐铁矿、碳酸盐矿物(主要白云石)等。

1.1.2条带状磷块岩

微晶—隐晶状结构,条带状构造,矿石矿物为粒度大小不等的胶磷矿组成,脉石矿物主要为石英、绢云母,其次为碳酸盐矿物和铁的氧化物。

1.1.3碎屑状磷块岩

岩石呈碎屑结构,块状构造,矿石矿物为胶磷矿组成,脉石矿物为碎屑状石英长石、黏土矿物、泥质物等。

1.2　白云岩

主要由碳酸盐矿物(多为白云石)组成,其次为石英和少量褐铁矿,其中可见胶磷矿集合体呈脉状分布其中。这一类岩石中胶磷矿含量较少。

通过以上对砂型铸造某产品的制造能力分析，其时间效益为7，时间收益比大于1，说明其实际完成时间小于交货周期，存在时间效益。通过其经济效益分析可以得到其增值效益为1 156元。

2　矿石物质组成

2.1　矿石化学组成

矿石化学成分见表1,P2O5是该矿石主要的回收元素。伴生元素F品位1.68%,应考虑综合回收[1]。有害成分MgO、Fe2O3、Al2O3、SiO2、CO2含量相对较高,必将会影响磷精矿产品质量。

2.2　矿石矿物组成

经过显微镜下详细观察和鉴定[2],该矿石主要为磷酸盐矿物(胶状磷块岩,微晶磷块岩),脉石矿物主要为石英、长石、碳酸盐矿物(白云石、方解石),其次为绢云母、褐铁矿、黏土矿物及微量碳质。原矿的矿物组成及矿物显微镜下目估百分含量详见表2。

3　磷的赋存状态及胶磷矿的嵌布特征

3.1　磷物相分析

将原矿磨至200目60%左右,对磷进行物相分析,结果见表3。从表3中可以看出：原矿中的P2O5主要存在于胶磷矿,占97.65%;其它矿物中的P2O5较少。

3.2　磷及其它元素在各矿物中的配分

为了查清P在各矿物中的所占比例,对原矿粉末样在Mineral Liberation Analyzer下测试了P在各矿物中的配分(表4)。从表4中可以看出,P主要存在于胶磷矿中,与上面的P物相分析结果相吻合。

表1　原矿多元素化学分析结果

表2　矿石矿物组成及显微镜下目估百分含量

表3　原矿磷物相分析结果

表4　磷及其它元素在各矿物中的配分

测试单位：北京矿冶总院,2009年。

3.3　胶磷矿的嵌布特征

3.3.1胶磷矿的化学成分

从胶磷矿电镜扫描分析结果(表5)可以看出：胶磷矿主要由P、O、Ca组成,此外还含有一定量的F,这部分F将随着P的回收而回收,丢失而丢失。

表5　胶磷矿电镜扫描分析结果

3.3.2胶磷矿的形态特征

胶磷矿在显微镜下常呈淡棕色、淡绿色、灰白色。其产出状态多种多样,多呈大小不等的粒状、集合体状、团粒、团块等,结核状、厚薄悬殊的条带状等。正中或正低偏中突起,糙面清楚,胶状裂纹发育。呈均质全消光或极微弱的非均质性,折射率值为1.6～1.62±。胶磷矿中常有机械的和化学的非磷酸盐矿物混入,如碳酸盐矿物、石英、黏土矿物、褐铁矿、长石微粒等,这些物质的加入影响其颜色和折射率值。

通过显微镜下的详细观察,胶磷矿在矿石中广泛分布,不同岩石类型中胶磷矿嵌布特征基本相同。主要呈它形微晶—隐晶状、粒状、集合体状,集合体呈堆、呈团状,少数呈碎屑状,粒径一般为0.005 mm×0.001 mm～0.3 mm×0.2 mm。胶磷矿主要与碳酸盐矿物、石英等非金属矿物的关系最为密切。其次是与金属矿物(褐铁矿、黄铁矿)的连生。

(1) 胶磷矿与碳酸盐矿物的连生。① 胶磷矿与碳酸盐矿物呈规则—半规则连生：碳酸盐矿物集合体中胶磷矿呈脉状分布,这部分碳酸盐矿物与胶磷矿的接触界限比较平直,较易解离。这部分碳酸盐矿物在矿石中含量较少。

② 细粒碳酸盐矿物呈稀疏浸染状分布于胶磷矿集合体中,这部分碳酸盐矿物粒度较细,且又包裹于胶磷矿中,因此这部分碳酸盐矿物不易从胶磷矿中分离出来,将影响磷精矿的质量。

(2) 胶磷矿与石英、长石的连生。石英、长石多包裹于胶磷矿中,无论粒度大小,都给选矿带来一定的难度。

胶磷矿中多包裹粒度大小不等的石英、长石,粒径可由0.005～0.1 mm。粗粒的较易解离,细粒的不易从胶磷矿中分离。

胶磷矿中包裹碎屑状石英集合体和绢云母化长石。

(3) 胶磷矿与绢云母、黏土矿物的连生。胶磷矿中多包裹细小鳞片状绢云母、绢云母集合体(碎屑状)和黏土矿物集合体。

(4) 胶磷矿与褐铁矿的连生。褐铁矿呈薄膜状、不规则状,不十分均匀分布于胶磷矿粒间或其中,部分褐铁矿呈半自形—它形菱面体状,可能是铁白云石氧化而成的,这部分褐铁矿在一定程度上影响P的品味,因为细粒的褐铁矿不易从胶磷矿中解离出来,影响精矿产品质量。

4　胶磷矿嵌布特征对选矿效果的预测

从资料看出：胶磷矿粒度很细,与脉石矿物的连生关系复杂,要使胶磷矿充分解离,难度很大,如果磨矿细度太细,虽然有利于胶磷矿的解离,但也容易使矿石产生泥化,同时部分胶磷矿也可能与脉石矿物形成贫连,进入尾矿,影响回收率;如果磨矿细度较粗,胶磷矿解离程度差,则形成包含有脉石的胶磷矿集合体,在回收磷的过程中,脉石也进入磷产品,影响产品品位。

因此,胶磷矿嵌布状态的特殊性是影响选矿指标的关键因素,也决定了该矿石属难选矿石。根据胶磷矿嵌布状态推测要得到合格产品,需要较高的磨矿细度,但当达到一定的回收率和一定的品位后,要想更进一步提高选矿指标,难度很大。

5　选矿试验结果

经过大量探讨试验,采用磨矿细度95%-200目正—反浮试验流程,获得产率60.03%、P2O5品位33.02%、MgO含量0.86%、F品位2.90%、回收率88.22%的合格磷精矿。磷精矿产品质量符合优等品二级产品标准[3]。

磷精矿显微镜下查明,有10%～20%微晶—隐晶状胶磷矿集合体,粒径多<0.01 mm,其中包裹有碳酸盐矿物、石英长石及其他硅酸盐矿物等;2%左右微细粒(<0.01 mm)脉石碳酸盐矿物包裹于胶磷矿集合体中;少数石英、长石及其它硅酸盐矿物与胶磷矿规则—半规则连生或包裹于胶磷矿中,说明粒度细小的胶磷矿包裹体,即使细磨到95%-200目也不能完全单体解离,影响磷精矿P2O5品位的进一步提高。

该选矿试验结果与根据磷的赋存状态预测的结果基本吻合。

6　结语

该胶磷矿石类型为硅钙质及硅酸盐型磷块岩,属于难选磷矿石。含磷矿物主要为胶磷矿,胶磷矿与碳酸盐矿物呈不规则、港湾状和包裹的复杂连生,胶磷矿中包裹有粒度0.005～0.1 mm大小不等的石英、长石还包裹碎屑状石英集合体和绢云母化的长石,部分<0.01 mm微细粒石英、云母和长石与胶磷矿呈包裹关系,因此根据磷的赋存状态,采用磨矿细度95%-200目正—反浮试验流程,获得合格的磷精矿产品,但要进一步提高磷精矿P2O5品位,难度较大。

参考文献：

[1]全国矿产储量委员会.矿产工业要求参考手册[M].北京：地质出版社,1987.

[2]中国地质科学院地质矿产所.透明矿物显微镜鉴定表[M].北京：地质出版社,1977.

[3]选矿设计手册委员会.选矿设计手册[M].北京：冶金工业出版社,1988.