贵州某碳酸盐型磷块岩工艺矿物学研究

宋春玉,王 灿,王建蕊

(1.六盘水职业技术学院, 贵州 六盘水 553001；2.贵州大学矿业学院 ,贵州 贵阳 550025；3.贵州非金属矿产资源综合利用重点实验室, 贵州 贵阳 550025)

贵州某碳酸盐型磷块岩工艺矿物学研究

宋春玉1,王 灿1,王建蕊2,3

(1.六盘水职业技术学院, 贵州 六盘水 553001；2.贵州大学矿业学院 ,贵州 贵阳 550025；3.贵州非金属矿产资源综合利用重点实验室, 贵州 贵阳 550025)

通过X射线衍射分析、采用化学分析、光学显微镜下分析以及扫描电镜下特征分析等方法，对贵州某碳酸盐型磷块岩进行了工艺矿物学研究，研究的主要内容有有用矿物含量、微量元素特征、元素赋存状态特征及矿物单体解离等工艺矿物学。矿石中主要脉石矿物为白云石，通过简单的酸解反应即可除去，从而得到富磷的矿物，为资源综合利用提供有利条件，使元素磷得到充分的利用。

碳酸盐型磷块岩；酸解；富磷；工艺矿物学

磷是动植物生长必需的元素，磷肥是粮食增产的关键。磷资源供应的充足度和稳定性关系到粮食供应安全。我国磷矿广泛分布于云南、贵州、四川、湖北和湖南等省，储量可达全国总保有磷矿储量的80%左右，且P2O5大于30%的富矿几乎全部集中在这些省，具体的有云南滇池地区、贵州开阳地区、瓮福地区、四川金河-清平地区等[1]。鉴于近年来国家对矿产资源开发的限制，更加迫切地使得我们去研究如何综合利用有限的磷矿资源。贵州某地是我国西部地区资源蕴藏量较大的磷矿床，储量达上百万吨。磷块岩大致可以分为两大类：一是白云质磷块岩，主要为碳氟磷灰石，该类型矿石占磷块岩的95%以上；二是硅质磷块岩，主要集中在磷矿层顶部，其中SiO2含量较高[2]。本文就贵州某地碳酸盐型磷块岩进行研究，从矿物组成分析、微量元素特征、元素赋存状态特征、矿物单体解离特征等进行工艺矿物学研究。

1 碳酸盐型磷块岩的矿物组成分析

矿物组成是工艺矿物学的一项基础性工作，需要查清矿物的所有矿物种，判明各主要矿物成分的变化规律，确定各组分含量[3]。

偏反光显微镜主要用于研究透明与不透明矿物的光学各向异性，任何物质的结构构造都可以在显微镜下呈现出来，通过显微镜观察物质的结构和形态等可达到鉴定矿物的目的[4]。配合X射线衍射分析可以确定该矿样的矿物组成。采用扫描电镜配合能谱分析，可知目标矿物的形态特征及定性了解矿物的物质成分组成。因此对贵州某地碳酸盐型磷块岩进行显微镜下矿物特征观察、X射线衍射分析、扫描电镜配合能谱分析等，查明其矿物成分构成特征。

1.1 碳酸盐型磷块岩显微镜下特征

在奥林巴斯CX21P型透反射光显微镜下，将贵州某碳酸盐型磷块岩制成薄片后，经显微镜下观察，见图1所示。

图1 碳酸盐型磷块岩 正交偏光 10ⅹ20

从图1可得出，该碳酸盐型磷块岩主要由磷灰石和白云石构成，磷灰石粒状和块状集合体产出；在正交偏光下观察石英，石英显光性，少量碳酸盐矿物与石英共生，呈透明状态；图中见方解石，显示出方解石的显微镜下矿物特征。

1.2 碳酸盐型磷块岩X射线衍射分析

针对贵州某碳酸盐型磷块岩进行X射线衍射仪(XRD)分析，其目的是查明碳酸盐型磷块岩的矿物组成。将取自贵州某地的碳酸盐型磷块岩样经破碎、制样后进行X-射线衍射分析，见表1所示。

表1 碳酸盐型磷块岩的XRD分析结果 %

测试结果表明该碳酸盐型磷块岩主要矿物为磷灰石，磷灰石含量为40.5%。脉石矿物主要为白云石、方解石、石英、粘土矿物，其中白云石含量为52.2%，方解石含量为1.3%，石英含量为3.8%，粘土矿物含量为2.2%。

1.3 碳酸盐型磷块岩扫描镜下特征

对贵州某碳酸盐型磷块岩样品进行扫描电镜配合能谱分析。使用扫描电镜(SEM)配合能谱分析，在确定矿物形态特征基础上，通过测定矿物成分特征，确定矿物成分组成及种类，以达到配合鉴定矿物的目的。见图2所示。

图2 磷块岩A位置的扫描电镜图

某碳酸盐型磷块岩样品的扫描电镜及能谱成分测试分析结果表明，样品主要由磷灰石和白云石矿物组成。测点1主要为磷灰石和粘土矿物，测点2为较纯的白云石，测点3为较纯的磷灰石。

2 碳酸盐型磷块岩的微量元素特征

用等离子质谱仪对贵州某碳酸盐型磷块岩样进行微量元素测试，见表2所示。

表2 某碳酸盐型磷块岩的微量元素分析结果 ×10-6

微量元素测试分析数据表明，该碳酸盐型磷块岩样品中，主要以La、Ba、Ce、Y 、Nd、Zn、Sr 、Pb等元素含量较高，其中La含量为264×10-6，Ba含量为232 ×

10-6，Ce含量为164 ×10-6，Y含量为362 ×10-6，Nd含量为184.5 ×10-6，Zn含量为232×10-6，Sr含量为673×10-6，Pb含量为679 ×10-6。其中稀土元素含量La等16种元素，∑REE为1172.95 ppm，稀土总含量大于1000 ×10-6，故此碳酸盐型磷块岩属于含稀土碳酸盐型磷块岩。

3 碳酸盐型磷块岩的元素赋存状态特征

赋存状态是指元素在矿物中的存在形式及其在各组成物相中的分配比例。元素可以有多种不同的存在形式，随矿物相的不同而改变。

从能谱分析中可看出贵州某碳酸盐型磷块岩中的Ca元素可存在磷灰石中，也可在白云石中存在；O元素可在磷酸盐中存在，也可在碳酸盐中存在等。从光学显微镜下分析、扫描电镜下特征以及X射线衍射分析，得出该磷块岩中含有大量的白云石及少部分方解石，而白云石及方解石在酸性条件下会发生如下反应，反应的离子方程式主要有：

CaMg(CO3)2+4H+=Ca2++Mg2++2H2O+2CO2↑

(ⅰ)

CaCO3+2H+=Ca2++H2O+CO2↑

(ⅱ)

研究发现，该磷块岩石的微观结构中具有毛细孔结构，生成的气体会逸出或存在毛细孔中，使得磷块岩的比表面积增大，这给磷块岩的酸解反应提供有力条件。当白云石及方解石减少的同时，相对的磷灰石的百分含量就相应的增加，及可得到P元素的富集，为资源综合利用提供有利条件，使元素磷得到充分的利用。

4 碳酸盐型磷块岩的矿物单体解离特征

图3 矿物单体解离特征 单偏光 10×100

单体解离是通过破碎、研磨或其他方法，对矿石中紧密共生的有用矿物和脉石矿物的连生体进行破坏，使之各自形成单一性质矿粒的称谓。贵州某碳酸盐型磷块岩经过破碎、研磨后，将其样制成薄片，经显微镜下观察，见图3所示。

贵州某碳酸盐型磷块岩中的胶磷矿主要呈不规则粒状产出，呈条带状或纤维状，胶磷矿在单偏光下呈浅褐色至褐黑色。脉石矿物中白云石主要呈粉砂集合体，石英主要呈棱角或圆状，粘土矿物一般呈片状集合体等。

从显微镜下图片可以看出，当贵州某碳酸盐型磷块岩经过破碎、研磨后，其有用矿物和脉石矿物可以充分的解离出来，这有利于此碳酸盐型磷块岩浮选的进行，为下一步的磷精矿富集及综合利用提供有力的条件。

5 结论

该碳酸盐型磷块岩中主要由磷灰石和白云石构成，磷灰石粒状和块状集合体产出；少量碳酸盐矿物与石英共生。

微量元素测试分析数据表明，该碳酸盐型磷块岩样品中，稀土元素含量La、Ce、Nd等16种元素，∑REE为1172.95×10-6，稀土总含量大于1000×10-6，故此碳酸盐型磷块岩属于含稀土碳酸盐型磷块岩。

该碳酸盐型磷块岩在酸性条件下会发生酸解反应，生成的气体会使得磷块岩的比表面积增大，这给磷块岩的酸解反应提供有力条件。当白云石及方解石减少的同时，相对的磷灰石的百分含量就相应的增加，及可得到P元素的富集，为资源综合利用提供有利条件，使元素磷得到充分的利用。

该碳酸盐型磷块岩在破碎后，有用矿物和脉石矿物可以充分的解离出来，这有利于此碳酸盐型磷块岩浮选的进行，为下一步的磷精矿富集及综合利用提供有力的条件。

[1] 常苏娟,朱杰勇,刘 益,等.西南滇黔风化磷块岩研究现状与趋势[J].化工矿物与加工, 2010, 39(12):41-44.

[2] 张 杰,陈 飞,张覃等.贵州织金含稀土中低品位磷块岩工艺矿物学特征[J].稀土,2010, 2(30):70-74.

[3] 张 杰,张 覃,龚美菱，等.贵州寒武纪早期磷块岩稀土元素特征[M].北京:冶金工业出版社, 2008.

[4] 周乐光.工艺矿物学[M].北京:冶金工业出版社,2007.

(本文文献格式：宋春玉,王 灿,王建蕊.贵州某碳酸盐型磷块岩工艺矿物学研究[J].山东化工，2017，46(10)：141-142，149.)

Study on Process Mineralogy of a Carbonate Type Phosphate Rock in Guizhou

SongChunyu1，WangCan1，WangJianrui2,3

(1. Liupanshui Vocational and Technical College, Liupanshui 553001,China;2.Mining College, Guizhou University, Guiyang 550025,China;3. Guizhou Key Laboratory of Comprehensive Utilization of Non-metallic Mineral Resources, Guiyang 550025,China)

Through the method of X-ray diffraction analysis, by means of chemical analysis, analysis under optical microscope and characteristics analysis of scanning electron microscope, researching the process mineralogy on Guizhou carbonate type phosphate rock, the main contents of the study are useful mineral content,characteristics of trace elements, characteristics of element occurrence state and mineral monomer dissociation. The main gangue mineral in ore is dolomite, through simple acid solution reaction can be removed, in order to get rich phosphorus mineral, for providing favorable conditions of using natural resources, the element phosphorus is fully utilized.

carbonate type phosphate rock; acid hydrolysis; phosphorus rich; process mineralogy

2017-03-29

六盘水市科技计划项目(编号：52020-2013-1-05-03)

宋春玉(1986-)，女，湖南汝城人，六盘水职业技术学院讲师，硕士研究生，研究方向为矿物材料的加工与利用。

P619.2

A

1008-021X(2017)10-0141-02