某低镁风化胶磷矿工艺矿物学研究

彭 操，王国栋，刘江林，夏 宇

（云南省化工研究院，云南昆明 650228）

·科学研究·

某低镁风化胶磷矿工艺矿物学研究

彭 操，王国栋，刘江林，夏 宇

（云南省化工研究院，云南昆明 650228）

通过云南某低镁风化胶磷矿的工艺矿物学研究，查明矿物组成、主要矿物的嵌布特征以及磷元素的赋存状态。结果表明，该矿物中主要含氟磷灰石、风化胶磷矿、石英、正长石、白云石、白云母等。该矿中磷元素占总质量的9.44%，主要含磷矿物为氟磷灰石、风化胶磷矿，磷赋存在氟磷灰石分配率为83.55%，在风化胶磷矿中的分配率16.45%；主要脉石矿物为石英。

胶磷矿；氟磷灰石；低镁；风化

云南低镁风化胶磷矿在云南磷矿资源中占有相当大的比重［1］，由于工艺水平原因和市场经济影响，一直没有得到有效利用。随着国内高浓度磷复肥生产规模的迅猛扩大和磷矿价格的节节攀升，优质磷矿资源越来越无法满足磷复肥生产的需要。在这种背景下，开发利用云南低镁风化胶磷矿就显得尤为重要［2］。本研究主要针对云南某低镁风化胶磷矿进行工艺矿物学研究［3］，阐明组成矿样的各种矿物的含量、物相、解离度等矿物学信息，分析经济元素和有害元素的赋存状态，为选择和确定最佳的选矿方案提供理论上的依据和支撑［4，5］。

1 矿石的物质组成

1.1 矿石化学组成和元素分析

矿样来自云南某矿区堆场堆放的低镁风化胶磷矿石。矿石化学组成和元素分析分别见表1和表2。

1.2 矿石矿物组成及相对含量

矿石矿物组成及含量见表3。

表1 矿石多元素分析结果Tab.1 Results of multi element analysis

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

续表2

表3 原矿矿物组分特征表Tab.3 Ore mineral composition characteristics table

表1～表3表明，原矿中主要矿物为氟磷灰石、风化胶磷矿、石英、正长石、白云石、白云母等。原矿中磷元素占总质量9.44%，其中大部分（分配率83.55%）赋存在氟磷灰石（Ca5F（PO4）3）中，小部分（分配率16.45%）赋存在风化胶磷矿之中。

2 主要矿物的嵌布特征

矿石中主要含磷组分为氟磷灰石、风化胶磷矿；主要的脉石矿物为石英，除此之外，还有微量的白云母、白云石、正长石、金红石、针铁矿等矿物。

1）氟磷灰石

氟磷灰石化学式为Ca5F（PO4）3，纯氟磷灰石具有玻璃光泽且有多种颜色，但以绿色为多。一般为柱状或厚板状晶体、粗粒到致密块状或瘤状。纯的氟磷灰石P2O5含量为42.26%（质量分数，下同）、CaO占55.56%、F占3.77%。但由于同晶取代作用与伴生杂质的影响，矿样中的氟磷灰石比纯氟磷灰石品位低，其P2O5最高含量为40.70%，F为2.8%～3.4%。

在本矿样中，氟磷灰石作为最主要的含磷矿物，其赋存状态主要以隐晶质、超微晶质的块状集合体形式存在。从表3看出，氟磷灰石在原矿中的质量分数为51.54%。经研磨破碎过的矿石中氟磷灰石颗粒磨圆度较好，多呈近圆状－次棱角状，分选较差，粒度主要分布在3～85μm区间内。颗粒多数为连生颗粒，完全解理的颗粒为总体的25%，总体解离度一般在70%左右。

2）风化胶磷矿

矿石中有16%左右的磷元素赋存在风化胶磷矿中，该部分风化矿是由于长期而强烈的化学、物理风化作用将原生磷矿矿石风化、破碎成微细粒颗粒（1～3μm）。之后，再经过长期的淋滤作用，碳酸盐矿物（白云石、灰石）由于可溶性强而流失掉，使得胶磷矿中磷含量对比原矿相对富集。如果淋滤作用进一步加剧，磷酸盐矿物也开始溶解，并逐渐呈胶体状，将其它更稳定矿物（石英、白云母、长石等）的细小颗粒胶结到一起，最后经过长期的压实、固结等一系列成岩作用，最终形成以微细粒（1～3μm）的磷灰石、石英、长石、白云母等矿物为基质，磷灰石胶体为胶结物的风化胶磷矿。

从表3中看出，本矿样中风化胶磷矿占13.67%，在其组分上氟磷灰石微颗粒约占50%，石英微颗粒约占45%，还有不足5%的长石、白云母等颗粒。磷质量分数在10%～13%之间，风化胶磷矿颗粒大小从1～180μm均有分布并且主要集中在3～90μm区间内，小于0.074 mm（200目）通过率约为91%。颗粒主要为团块构造、无解理，且多数与氟磷灰石、石英等矿物共生，单体颗粒仅占15%左右，总体解离度在57.8%左右。本矿样中还有很多因不同历史时期的风化作用破碎形成的小颗粒氟磷灰石、石英等颗粒，这些颗粒粒度在5～20μm的区间内，并且多被风化胶磷矿胶体包裹在内部，呈现基底式胶结。图1为矿石中风化胶磷矿颗粒局部成分、能谱分析图。

3）石英

石英是一种坚硬、耐磨、化学性能稳定的硅酸盐矿物，其主要矿物成分是SiO2。本矿样中石英占30.48%，颗粒镜下呈现无色透明，多成次棱角状，磨圆度一般。颗粒粒度主要分布在2～90μm区间内，微细颗粒（2～5μm）含量＜5%，分选一般。0.074 mm筛通过率在83%左右，在原矿中占30.48%。单体颗粒约占45%，部分颗粒与磷灰石、风化胶磷矿、长石等颗粒胶结共生，总体解离度约为75%。

4）其它微量矿物

除了上述3种主要矿物之外，此矿石中还有少量的白云母、金红石、针铁矿、白云石等矿物，这些矿物除了白云母和白云石略高，分别达到1.22%和1.23%外，其它均不足1%。

3 主要矿物粒度组成及分布特征

原矿中最小颗粒1μm，小于200目（74μm）通过率为85%，小于100目（150μm）通过率为99%，最大颗粒180μm。图2为主要矿物的粒度分布图，表4为原矿主要矿物各级别通过率。

图2 主要矿物粒度分布图Fig.2 Main mineral particle size distribution

从图2中看出，主要矿物的易磨度差别不大，最小颗粒都在2μm左右。其中风化胶磷矿由于其经过风化破碎之后压实并不充分，胶结程度不高，在结构上相对松散，硬度也要比其他两种主要矿物略低，所以易磨度略高于其它二种主要矿物。其小于400目（38μm）通过率为65%，要高于石英和氟磷灰石15%～20%，小于200目通过率为91%，也要比其他两种矿物高4%～8%。

氟磷灰石的易磨度相对石英略高3～5个百分点，小于400目通过率为45%左右，小于200目通过率87%左右。

石英由于硬度较高故而易磨度略差，其小于400目通过率为40%，小于200目通过率为83%，小于100目通过率99%，比其他两种主要矿物略低一些。

表4 原矿主要矿物各级别通过率Tab.4 Main ore mineralat all levels th rough rate

4 主要矿物解离度与共生关系

4.1 主要矿物解离度

原矿中各个主要矿物的解离度均一般，彼此之间的连生、共生颗粒较多。氟磷灰石颗粒中完全解理的颗粒约为总量的25%左右，但是超过90%解理的颗粒可占到总体的80%，故而氟磷灰石整体的解离度还可以，达到70%。

风化胶磷矿颗粒中由于包裹着大量的5～20μm的氟磷灰石和石英颗粒，因而完全解理的颗粒不足总体的15%，并且其含量在不同的解离度区间内分布基本接近，其总体解离度为58%。

石英作为主要的脉石矿物，颗粒有42%以单体颗粒形式存在，一些细小颗粒多于氟磷灰石、风化胶磷矿共生，较大颗粒多与其它矿物相互连生，总体解离度高达75%。

4.2 主要矿物共生关系

矿石主要矿物共生关系见表5。

表5 矿石主要矿物共生关系Tab.5 Main mineral symbiosis relationship

从表5中看出，氟磷灰石占到69.21%，石英在含氟磷灰石颗粒中含量占6.65%，风化胶磷矿占22.89%，其余矿物不超过1%。

在所有含风化胶磷矿石颗粒中按矿物含量计算，风化胶磷矿占57.80%，氟磷灰石在含风化胶磷矿颗粒含量中占到27.22%，石英占12.00%，其余矿物含量均不超过1%。

在所有含石英矿石颗粒中按矿物含量计算，石英占74.86%，风化胶磷矿在含石英颗粒含量中占14.08%，氟磷灰石占到9.27%，白其余矿物含量均不超过1%。

5 结论

1）云南某低镁风化胶磷矿矿石的主要含磷组分为氟磷灰石、风化胶磷矿，磷元素占总质量9.44%，主要的脉石矿物为石英，除此之外还有微量的白云母、白云石、正长石、金红石、针铁矿等矿物；

2）矿石中主要矿物的易磨度差别不大，最小颗粒都在2μm左右。其中风化胶磷矿由于其经过风化破碎之后压实并不充分，胶结程度不高，在结构上相对松散，硬度也要比其他两种主要矿物略低，所以易磨度略高于其它二种主要矿物；

3）矿石中各个主要矿物的解离度均一般，彼此之间的连生、共生颗粒较多。氟磷灰石颗粒中完全解理的颗粒约为总量的25%左右，但超过90%解理的颗粒占到总体的80%，故而氟磷灰石整体解离度达到70%；风化胶磷矿颗粒完全解理的颗粒不足总体的15%，其总体解离度为58%；石英作为主要的脉石矿物，颗粒有42%以单体颗粒形式存在。一些细小颗粒多于氟磷灰石、风化胶磷矿共生，较大颗粒多与其它矿物相互连生，总体解离度高达75%。

［1］杜令攀，钟晋，郭永杰.云南风化低镁胶磷矿选矿试验研究［J］.化工矿物与加工，2014，（2）：5－7，19.

［2］刘代俊，蒋绍志，罗洪波，等.我国磷矿资源贫化趋势与对策探讨［J］.磷肥与复肥，2005，20（1）：6－9.

［3］周乐光.工艺矿物学［M］.北京：冶金工业出版社，2007.

［4］田兴，石和彬，赵静，等.湖北某中低品位硅质磷矿工艺矿物学研究［J］.武汉工程大学学报，2012，34（3）：45－50.

［5］王兵，王雷，杨林.贵州某磷矿矿石物质组分及部分工艺矿物学特征［J］.贵州地质，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，云南镇雄人，工程师，主要从事磷矿、钾盐矿选矿研究

10.3969／j.issn.1004-275X.2015.06.001