贵州某高品位磷矿工艺矿物学研究

2021-02-27庞建涛王灿霞杨稳权赵凤婷

化工矿物与加工 2021年2期

庞建涛，肖喆，王灿霞，杨稳权，张华，赵凤婷

(云南磷化集团有限公司磷资源开发利用工程技术研究分公司，国家磷资源开发利用工程技术研究中心，云南昆明 650600)

0 引言

贵州主要磷块岩的形成大致可分为两大成矿时期：新元古末陡山沱期和早寒武世梅树村早期，分属我国两个重要的成磷时期[1]。贵州省磷矿储量大、品位高、质量好，但MgO含量偏高[2]。因用MgO含量高的磷矿直接制取磷酸会严重影响磷矿与硫酸的反应，并降低磷酸的使用和深加工价值[3]，因此查清贵州高品位磷矿中MgO的赋存状态，可为有效脱除其中的MgO提供数据支撑[4]。

1 样品的主要化学组成

对样品进行了能谱半定量分析，查明了样品中的主要元素组成，结果如图1所示。

图1 样品能谱面扫描分析结果

对样品进行了化学分析，结果如表1所示。

表1 矿样的化学分析结果单位：%

2 样品的矿物组成

利用偏光显微镜、扫描电镜和能谱仪对样品中的矿物进行鉴定，发现样品中主要矿物为碳氟磷灰石、白云石、石英、玉髓、水云母(伊利石)，还有少量的方解石、白云母、高岭石、黄铁矿、长石、重晶石、石膏、金红石、锆石、绿泥石、褐铁矿等。其中白云石、方解石为碳酸盐矿物，石英、玉髓为硅质矿物，白云母、水云母(伊利石)、高岭石、长石、绿泥石为硅酸盐矿物[5-6]。

利用MLA系统对矿样中的主要矿物组成和质量分数进行了测定[7-8]，结果如表2所示。

表2 矿样中各矿物的质量分数单位：%

白云石和硅酸盐矿物的能谱谱图见图2和图3。由图2和图3可知，矿样白云石中的MgO含量较高，硅酸盐矿物中MgO含量较低，且矿样中白云石矿物含量远高于硅酸盐矿物，故脱除白云石矿物就可达到降低MgO含量的目的。

图2 白云石能谱谱图

图3 硅酸盐矿物能谱谱图

白云石：正交偏光显微镜下干涉色呈高级白，闪突起，晶体为泥晶状，可见解理；矿样中白云石多呈块状白云岩形式(见图4)，系采矿时顶底板混入物，其次呈磷质颗粒的胶结物产出(见图5)。

图4 块状白云岩

图5 白云石呈胶磷矿胶结物

3 矿样的结构构造特征

3.1 矿样的构造特征

矿样的主要构造类型为块状构造(见图6)、砂屑状构造(见图7)。

图6 块状构造矿石

图7 砂屑状构造矿石

块状构造矿石由非均质、隐晶质的低碳氟磷灰石紧密堆积而成，或由颗粒状的碳氟磷灰石紧密堆积而成，呈块状产出。块状构造矿石中主要脉石矿物为石英、玉髓、硅酸盐矿物、白云石，其中玉髓、硅酸盐矿物、白云石呈颗粒状碳氟磷灰石的胶结物产出。

砂屑状构造矿石中的砂屑主要为碳氟磷灰石，被白云石、硅质矿物、硅酸盐矿物的混合体胶结。

3.2 矿样的结构特征

经偏光显微镜和扫描电镜观测，矿石中碳氟磷灰石主要为团粒状、凝胶状结构，局部可见少量碎屑状结构碳氟磷灰石。

团粒状结构：碳氟磷灰石呈团粒状，颗粒较大，粒径一般分布在0.15～0.60 mm，形状不规则，粒间多被硅酸盐矿物、玉髓等充填(见图8)，少量被白云石、方解石充填(见图9)。

凝胶状结构：碳氟磷灰石包裹颗粒细小的脉石矿物，干缩裂纹明显(见图10)。

碎屑状结构：碎屑为碳氟磷灰石，粒径分布在0.05～0.35 mm，多呈次圆状、圆状，少量颗粒棱角明显(见图11)。碳氟磷灰石碎屑被白云石、方解石、硅酸盐矿物等混合体胶结。

图8 砂屑状结构

图9 团粒状结构

图10 凝胶状结构

图11 碎屑状结构

4 矿样主要矿物的嵌布粒度特征

借助扫描电镜、偏光显微镜等对磷块岩中主要矿物嵌布粒度进行测定，碳氟磷灰石粒径一般在0.04～0.60 mm，少量可达1 mm，属中细粒嵌布；白云石粒径一般在0.02～0.10 mm，少量可达1 mm，属中细粒嵌布；石英粒径一般在0.02～0.08 mm，少量可达0.5 mm；玉髓粒径一般在0.01～0.15 mm，少量可达0.8 mm；白云母粒径一般在0.005～0.030 mm；水云母粒径一般在0.002～0.040 mm；黄铁矿粒径一般在0.015～0.060 mm，少量可达0.4 mm。