基于沙特某矿床的选矿工艺矿物学研究

袁 俊

（贵州瓮福（集团）有限责任公司，贵州 贵阳 550005）

随着世界人口的增加和经济的发展，对矿石的需求量也与日俱增[1]。沙特地区某矿床的矿石绝大部分赋存在石英矿物中[2]，只有少量的二氧化硅赋存在单体中。硅-钙型磷矿石是沙特磷矿石的主要类型，岩石显示细砂屑构，而且细粒方解石和白云石相互胶结[3]。沙特某矿区其原矿P2O5品位仅为20%，其原矿组成复杂，其矿区含red sample、LPZ 和Hard Cap 三种难选矿，这三种难选矿中MgO 含量都超过了普通送选矿。该矿区采矿成本较低，但是选矿成本较高[4]，本文以该矿区一种难选矿（red sample）和普通入选矿为代表，对矿石进行工艺矿物学研究，为后续研究新型浮选药剂，降低其生产成本打下基础。

1 矿石的化学成分

1.1 矿石的X 射线荧光光谱分析

对沙特某矿床的矿石矿石样品的X 射线荧光光谱全元素分析结果见表1。

表1 沙特某矿床矿石X 荧光光谱分析结果/%

由表1 可以看出，矿石中有9 个的元素含量在1%以上，矿石中有13 个元素在0.1%以上。可以发现矿石中P2O5含量较高达到20.02%，已达到工业利用的品位。

1.2 矿石的化学多元素分析

参考表1 的X 射线荧光光谱分析结果，对沙特某矿床矿石矿石中有价元素和含量较多的元素进行了化学分析得出的结果，见表2。

表2 沙特某矿床矿石化学多元素分析结果/%

2 矿石的矿物成分及特征

2.1 矿石的成分及含量

沙特某矿床矿石的成分相对较为简单，通过显微镜下观察以及X 射线衍射分析系统的研究结果发现，有用矿物主要为胶磷矿，杂质主要为白云石、方解石等碳酸盐矿物以及石英，玉髓等硅质物和硅酸盐矿物，还有少量电气石、白云母。

对矿石中矿物含量-3mm 粒级试验矿样经筛分分级，然后测定制备成砂薄片的矿物的含量。因为矿石中部分矿物结晶程度较低，所以若采用传统光学显微镜下的线测法则无法对矿物的含量进行有效统计，尤其是矿样的部分条带中硅质矿物和磷矿物夹杂且粒度较细。所以，通过采用化学多元素分析、MLA 矿物参数自动定量分析系统测定以及X 射线衍射分析等不同方法可以检测出矿石中主要矿物的含量，如表3 所示。

表3 沙特某矿床矿石矿物含量表/%

2.2 矿石的矿物特征

胶磷矿的主要组成成分为显微隐晶质状的氟磷灰石。常见外形为团块、团粒、球粒、鲕粒以及胶结物[5]。其形态变化与化学成分无关。石英、硅质、碳酸盐碎屑及尘点状的铁泥质炭质包体等在胶磷矿中分布较广泛。由于胶磷矿通常混杂有铁泥质炭质成为混杂共生体，所以当含铁泥质炭质高时，其常见颜色便是黑色。

磷灰石指的是微粒到细粒不同粒级的结晶，主要特点是没有颜色且半透明，常见它包裹在胶磷矿中，其作为胶磷矿的结晶物，通常情况下，颗粒小于0.001mm。含量约为5%，含量较多时约为7%（见图1，图2）。

板状为磷灰石晶体在探针检测中的显示形状，而且可以观察到有细小硅质包体（照片见图3）。微晶状的氟磷灰石是从原矿中挑出的砂样经探针测定的胶磷矿主要成分（照片见图4）。

图1 单偏光X15

图2 单偏光X25

图3 正交X45

图4 偏光X40

所含的主要的脉石矿物有硅质结核和石英碎屑，通常情况下是半梭角-半滚圆状的碎屑颗粒，这些结核与碎屑有的填充于鲕壳、鲕核形成复鲕或多圈球鲕。鲕核及外壳圈的充填多为多胶状玉髓。粒度为0.025 mm～0.2 mm。脉石矿物的其中之一为方解石，常见形状为粉晶-淀晶颗粒，一般情况下有白云石就会见到方解石，而且还有一部分粉晶是竹叶片的叶片形状。脉状为淀晶和壳晶的常见出现方式。而且脉宽范围介于0.025 ～0.5 mm。铁泥炭质在磷矿石中的含量较少，其主要成分是以粘土为主的褐铁矿,炭质通常由尘点混合而成,通常与胶磷矿形成胶结物。

生物碎屑含量在磷矿石中微乎其微，它们通常是一些形状不规则的，而且没有内部结构的生物遗骸碎片，胶磷矿及碳酸盐、炭质的填充是它的遗骸主要组成。除此之外，也有微量的黑云母、销云母等，主要是鳞片碎屑，胶结物之中可以发现其身影，但是含量甚微。

3 赋存状态及工艺特征

3.1 赋存状态

胶状氟磷灰石（胶磷矿）及微晶氟磷灰石是矿石中的磷主要成出现形式。其中胶磷矿为主含量较多，微晶氟磷灰石只有少量。胶磷矿主要分为3 种形态；一为团粒状、椭圆状及圆粒状砂屑胶磷矿；其次为细微粒状胶磷矿；其三为网脉状、网状及脉状胶磷矿。由于磷矿物种类较少，在对其进行扫描电镜能谱仪测定及X 衍射检测分析时，形态的变化不会造成成分的差异。晶体内部结构相同且都为微晶氟磷灰石。内部结构与光性在显微镜下会有差异,其原因是它们的结晶程度有所不同。矿石中的磷常以矿物形态存在。通过对矿石的矿物成分的研究结果表明，矿石中的有益有害组分的赋存状态相对而言都比较简单。

3.2 矿物的工艺特征及对选矿流程的影响

矿石中的磷矿物的嵌布特点为细腻且复杂，通常由许多成分不同组成,因为磷矿物的纹带和形态的差异以及在各种纹带中与脉石的复杂结构，提高了磷矿石在磨矿过程中单体解离的难度,在一定程度影响选矿效率。选矿的重要影响因素是情况复杂的产出形态和结构差异较大的构造。矿石中磷矿物的主要产出形态为隐晶-微晶粒状结构。其粒度范围是0.001mm ～0.05mm。有些地方可以看到重结晶颗粒。通常与其他成分混杂在一起构成纹带，球鲕粒结构也是胶磷矿常见的产出形态，形状通常为圆形、椭圆形或不规则团粒等，在各种成分的基质中都可以见到，主要是实心鮞,其次为具有环带圈和核心的鲕粒，团块及碎屑含量最少。因与脉石的嵌布不同,又构成复杂的外壳、环圈及包体等。影响选矿的另一重要因素为细而复杂的嵌布特征。磷矿物在矿石中以0.001mm ～0.05mm 的凝胶状存在，主要为微晶粒状，其次是粒度范围为0.05mm ～0.15mm 的球鲕粒，所以磷矿物嵌布粒度主要以细粒为主；但是各种不同的脉石混杂嵌布在一起，构成了磷矿石独特的嵌布特点，对选矿结果造成影响。石英和玉髓是矿石中主要的脉石矿物。它们主要以隐晶状-微粒状存在，与磷矿物紧密共生，形态和嵌布特点基本相同：另外一部分是胶磷矿球鮞粒组成的核心，外壳及包体,这种情况说明硅质矿物与磷矿物具有联系紧密，分离难度大的特点。

4 结论与分析

沙特某矿床矿石的特点是具有胶状结构和微晶结构两种常见结构，而且主要构造为条带-似层状构造、网脉状构造以及显微条纹状，常见外观为灰色或者灰黑色。矿石中矿物组成目前已经查明的约为10 多种，组成成分相对简单而且金属矿物含量较少，可以综合回收的磷矿物为单一胶磷矿。矿石中有害组分MgO 主要赋存于白云石中，由于部分白云石和硅质矿物呈数微米至数十微米的微细颗粒浸染于胶磷矿集合体之中，只有细磨才可能部分单体解离，所以这种情况会降低浮选的磷精矿产品质量。矿石中的SiO2以主要以两种形式赋存，一是石英（玉髓）的形式，二是水云母粘土形式，由于矿物集合体粒度范围为0.1mm ～0.4mm，所以对其进行粗磨，就可解离出单体。