昆陽磷礦原礦及組分賦存狀態(tài)分析

謝春龍，肖 喆

（1.中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心云南總隊(duì)，云南 昆明 650118；2.云南磷化集團(tuán)有限公司，云南 昆明 650113)

昆陽磷礦原礦及組分賦存狀態(tài)分析

謝春龍1，肖 喆2

（1.中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心云南總隊(duì)，云南 昆明 650118；2.云南磷化集團(tuán)有限公司，云南 昆明 650113)

本次工藝礦物分析昆陽磷礦中低品位原礦是為晉寧450萬t/a選礦廠建設(shè)提供資料，有能譜分析、SEM分析、使用BX51偏光顯微鏡和化學(xué)方法測定膠磷礦、脈石礦物成分、組分賦存狀態(tài)研究，研究結(jié)果表明膠磷礦主要礦物成分為氟磷灰石，包裹有粘土、石英、玉髓、黃鐵礦、褐鐵礦、白云石、方解石等礦物，經(jīng)測定膠磷礦的化學(xué)成分P2O539.06%；MgO 0.33%；CaO 52.43%；SiO23.17%；Fe2O30.38%；Al2O30.53%；F 4.08%。

磷礦；膠磷礦；組分賦存狀態(tài)；昆陽

昆陽磷礦石隨著開采的不斷進(jìn)行，富礦儲(chǔ)量日益減少和近年來市場需求量猛增，中低品位磷礦的開采利用已成為磷資源開發(fā)的重要技術(shù)課題。中低品位磷礦開發(fā)利用新時(shí)代的到來，必須對(duì)昆陽磷礦工藝礦石學(xué)的組分賦存狀態(tài)進(jìn)行詳細(xì)研究，從而為選礦提供科學(xué)依據(jù)。

1 礦石的礦物成分及分布

1.1 原礦的礦物種類分析

(1) 本礦區(qū)礦石礦物主要由膠磷礦組成(膠磷礦主要由氟磷灰石組成，含少量粘土、褐鐵礦、白云石等)，微晶、膠狀結(jié)構(gòu)，塊狀、條帶狀構(gòu)造。膠磷礦有致密塊狀、碎塊(屑)狀和團(tuán)粒(或假鮞狀)三種。單偏光鏡下膠磷礦呈褐色、黃褐色和黃色，少量的呈黑褐色，與粘土類礦物和鐵碳質(zhì)不透明礦物微粒膠結(jié)在一起，呈云霧狀，透明度變差，正交偏光鏡下基本上顯均質(zhì)性，部分顯微弱的非均質(zhì)性，但顆粒界線顯示不清。團(tuán)粒狀和碎塊(屑)狀氟磷灰石周邊往往有放射狀或纖維狀磷灰石微晶，無色透明。

(2) 碳酸鹽類礦物主要是白云石和方解石，在白云質(zhì)條帶磷塊巖中，以泥晶—粉晶狀組成白云巖條帶，有微量的被氟磷灰石包裹。在致密條帶狀磷塊巖中可見微量的細(xì)晶或微晶狀白云石顆粒散于氟磷灰石顆粒間或被包裹。

(3) 石英—粘土類礦物。在白云石巖條帶狀磷塊巖中細(xì)?！⒘钍ⅰ惩令惖V物(主要為水云母)與少量的鐵碳質(zhì)不透明礦物微粒膠合在一起與氟磷灰石互為條帶狀產(chǎn)出，有少量呈石英—粘土類礦物團(tuán)粒參雜于氟磷灰石條帶中。在白云質(zhì)條帶狀磷塊巖和致密條帶狀磷塊巖中也有一些石英—粘土細(xì)小條帶或團(tuán)粒出現(xiàn)，巖中石英—粘土類礦物經(jīng)常和泥—粉晶白云石膠合在一起。

(4) 鐵碳質(zhì)礦物。在石英—粘土條帶或石英—粘土團(tuán)粒中往往包裹有黑色和深褐色不透明礦物的微粒，并且在石英—粘土條帶中又形成更次一級(jí)的黑色鐵碳質(zhì)礦物條帶。

1.2 礦物的分布情況

不同含磷礦層中礦石自然類型與礦物的組成詳見表1。

1.3 礦物的鑒定特征

1.3.1 膠磷礦

(1) 偏光顯微鏡下觀察，主要含磷工業(yè)礦物呈淺褐淺棕—深棕色，中突起，凝膠狀集合體形成團(tuán)塊狀、不規(guī)則球粒狀、橢圓狀、假鮞狀(粒徑0.2～1mm)等，聚集成磷塊巖條帶，集合體中包裹有粘土、石英、玉髓、黃鐵礦、褐鐵礦、白云石、方解石等礦物，具有典型的沉積膠磷礦特征。

表1 礦石中的礦物組成

(2) 氟磷灰石成分分析。

氟磷灰石能譜分析、SEM分析結(jié)果詳見圖1、圖2。

圖1 氟磷灰石化學(xué)成分能譜分析

圖2 氟磷灰石的SEM分析

由圖1能譜分析表明，氟磷灰石中除主要成分P和Ca以外，還含有F、Mg和Al等。

由SEM分析(圖2)可以看出: 磷灰石的結(jié)晶主要為云霧膠狀。磷灰石微晶間有細(xì)小的包裹礦物，包裹礦物為白云石、粘土。

以上分析結(jié)果表明：礦石主要由微晶氟磷灰石及微量粘土、褐鐵礦、白云石等組成(以下簡稱膠磷礦)。

(3) 膠磷礦包裹白云石、粘土、褐鐵礦。

由圖3可知被包裹在膠磷礦中白云石一般在0.01～0.04mm；石英最小0.006mm，一般0.1～0.3mm；褐鐵礦是經(jīng)過黃鐵礦、白云石Ca(Mn、Fe、Mg)(CO3)2風(fēng)化后的產(chǎn)物。

圖3 假鮞狀膠磷礦顯微照片

1.3.2 白云石

顯微鏡下，為不均勻的深灰色，淺土黃色，不規(guī)則粒狀集合體。玻璃光澤，硬度低，性脆。閃突起，干涉色高級(jí)白、黃，一軸晶。其空間分布形式有三種：①主要呈細(xì)晶、微晶結(jié)構(gòu)組成白云巖條帶；②呈斑狀分布于膠磷礦條帶中；③約有1%的微量白云石在磷礦物集合體中呈微細(xì)包體，粒度約0.002～0.04mm。

通過能譜分析可知白云石除含Mg和Ca外，還混雜有微量其他礦物，其中含有P、Al、Si、C等元素。

1.3.3 鈉長石

無色透明，自形—半自形板狀晶體，粒徑約0.01～0.04mm，干涉色一級(jí)灰白，二軸晶，部分已風(fēng)化為高嶺石和絹云母等粘土類礦物，但仍保持鈉長石外形。該礦物主要在磷酸鹽礦物集合體中呈包體形式存在。

1.3.4 鉀長石

該礦物不呈包體形式存在，而主要分布于砂質(zhì)磷塊巖中。薄片中為無色透明，不規(guī)則粒狀，粒徑約0.16mm左右，負(fù)低突起，干涉色一級(jí)灰—灰白，二軸晶。鉀長石易風(fēng)化為高嶺石。

1.3.5 粘土礦物

(1) 水云母。薄片中，水云母無色透明，或微帶淡綠色調(diào)，細(xì)葉片狀或細(xì)針狀，平行消光，干涉色二級(jí)橙黃—綠。主要分布于黑色頁巖中，微量呈磷酸鹽礦物集合體的包體形式產(chǎn)出。

(2) 高嶺石。系鉀、鈉長石的風(fēng)化產(chǎn)物。

1.3.6 硅質(zhì)礦物

(1) 石英。無色透明，不規(guī)則粒狀，粒徑最大2mm，最小0.006mm ，一般0.1～0.3mm。

(2) 玉髓。薄片中無色透明，為隱晶質(zhì)或非晶質(zhì)微粒集合體，玉髓一般呈球粒狀，放射狀消光，折光率低于樹膠。硅質(zhì)礦物的空間分布有以下幾種：①在硅質(zhì)磷塊巖中，玉髓呈晶質(zhì)膠質(zhì)集合體膠結(jié)鮞狀膠磷礦，石英呈不規(guī)則角粒狀與膠磷礦緊密鑲嵌；②在白云巖條帶中，玉髓呈橢球狀，石英呈不規(guī)則粒狀，與白云石緊密鑲嵌；③細(xì)粒微粒石英呈磷酸鹽礦物集合體的包體產(chǎn)出；④兩種硅質(zhì)礦物同時(shí)存在，是組成巖屑的主要成分之一。

1.3.7 鐵碳質(zhì)礦物

在偏光顯微鏡中觀察到含鐵礦物和含碳(有機(jī)碳)物質(zhì)?；祀s一起，因此，對(duì)選礦來說，可以將兩者作為一個(gè)整體來處理(以下簡稱鐵碳質(zhì)礦物)。

(1) 黃鐵礦。立方自形—半自形晶，粒徑變化較大，自0.00lmm至0.4mm。反射色黃白，反射率高，均質(zhì)。部分已氧化為褐鐵礦，但具黃鐵礦假象，或保留黃鐵礦殘余。

(2) 褐鐵礦。薄片中紅褐色，不透明或半透明。反射光下為灰白色，呈黃鐵礦假象或不規(guī)則粒狀，細(xì)絲狀集合體。

2 全礦層主要考查組分在礦物中的賦存狀態(tài)研究

2.1 各礦物在全礦層中的含量測定

利用BX51偏光顯微鏡觀測(自制設(shè)備)，采用過尺線測法，首先測定礦石中各礦物平均體積含量，然后依據(jù)密度計(jì)算礦石中各礦物平均質(zhì)量百分比含量，其測定結(jié)果如表2。

表2 各礦物在全礦層中的含量測定

2.2 主要考查組分在各礦物中的賦存狀態(tài)研究

2.2.1 礦物單體成分及被包裹物測定

按成分分析結(jié)果，把能被單體解離出的膠磷礦看成為單體，其中單體包裹物的最大粒度確定為0.005mm。膠磷礦、石英、碳酸鹽礦物、粘土礦物通過挑樣選擇單礦物，用化學(xué)方法分析各成分含量，用SEM微區(qū)能譜成分分析，結(jié)果如下：

(1) 膠磷礦單體(化學(xué)分析)：P2O539.06%、MgO 0.33%、CaO 52.43%、SiO21.45%、Fe2O30.38%、Al2O30.53%、F 0.37%。

(2) 碳酸鹽脈石礦物(化學(xué)分析)：MgO 21.78%、CaO 37.65%、Fe2O31.02%、SiO21.07%、Al2O30.91%。

2.2.2 全礦層中主要考查組分在各礦物中的賦存狀態(tài)查定

通過單礦物成分測定數(shù)據(jù)，結(jié)合礦物在礦石中的平均含量，首次查清原礦中主要考查組分在各礦物中的賦存狀態(tài)，項(xiàng)目所得的結(jié)果如表3所示，查明了各元素的存在形式。為選礦流程各階段產(chǎn)物主要考查組分的走向提供了數(shù)據(jù)。

表3 全礦層中主要考查組分在各礦物中的賦存狀態(tài)測定結(jié)果

2.2.3 主要考查組分的賦存狀態(tài)分析

(1) 如果把膠磷礦單體最大粒度確定為0.074mm，則膠磷礦單體中各主要考查組分的品位是：含P2O539.06%；含MgO 0.33%；含CaO 52.43% ；含SiO21.45%；含F(xiàn)e2O30.38%；含Al2O30.53%。因此，P2O5、MgO、SiO2、R2O3等組分理論上達(dá)到了選礦要求。

(2) 對(duì)MgO組分來說，94.56%的MgO賦存在碳酸鹽礦物中，只有3.44%的MgO賦存在膠磷礦單體中，因此，只要能選去大部分的碳酸鹽礦物，就能滿足MgO指標(biāo)(＜1%)要求。因此，從總體上看，降鎂較易。

(3) 對(duì)R2O3組分來說，23.84%的Al2O3和21.56%的Fe2O3賦存在膠磷礦單體中，58.46%的Al2O3賦存在長石—粘土類礦物中，52.94%的Fe2O3賦存在鐵碳質(zhì)礦物礦物中，17.69%的Al2O3和25.49%的Fe2O3賦存在碳酸鹽礦物中，因此，在選礦過程選去部分粘土類礦物，并在降鎂時(shí)選去較多碳酸鹽礦物，就能滿足R2O3指標(biāo)要求(＜2%)。

(4) 對(duì)SiO2組分來說，其礦物中的分布較廣，6.04%的SiO2賦存在膠磷礦單體中，79.35%的SiO2賦存在石英礦物中， 12.66%的SiO2賦存在粘土類礦物中，因此，只要能選去大部分的石英和粘土類礦物，脫硅后的礦石就能滿足磷精礦主要指標(biāo)P2O5≥30%的要求。

3 結(jié)語

(1) 昆陽磷礦礦區(qū)的中低品位磷礦中的氟磷灰石，膠磷礦中含P2O539.06%、MgO 0.33%、Fe2O30.38%；Al2O30.53%，該礦區(qū)的磷礦石礦物成分可以滿足生產(chǎn)工業(yè)指標(biāo)為P2O5≥30%、R2O3＜2%、MgO＜1%的磷精礦產(chǎn)品生產(chǎn)要求。

(2) 昆陽磷礦礦區(qū)的中低品位磷礦可以考慮采用正—反浮選工藝流程來富集膠磷礦(P2O5)、脫除雜質(zhì)(MgO、R2O3)，達(dá)到優(yōu)質(zhì)磷精礦產(chǎn)品生產(chǎn)要求。

(3) 能譜分析表明：F元素只賦存在氟磷灰石中，除去磷礦中有害元素F只能用化學(xué)方法。

[1]北京地質(zhì)大學(xué)巖礦教研室.光性礦物學(xué)[M].北京:地質(zhì)出版社,1979.

[2]周樂光.工藝礦物學(xué)[M].北京:北京冶金工業(yè)出版社,2007.

[3]李德惠.晶體光學(xué)[M].北京:地質(zhì)出版社,1984.

[4]徐國風(fēng).礦相學(xué)教程[M].武漢:武漢地質(zhì)學(xué)院出版社,1986.

Analysis on Raw Ore and Its Occurrence of Kunyang Phosphate

XIE Chun-long1, XIAO Zhe2
(1. Yunnan Branch,China National Geological Exploration Center of Building Material Industry Kunyang 650118, China;2. Yunnan Phosphate Chemical Group CO.,LTD., Kunyang 650113, China)

This mineralogical analysis of Kunyang mid-low raw ore offers information for the construction of Jinning 4.5million tons/year dressing plant. The mineral composition and its occurrence were analyzed by energy spectrum, SEM, BX51 polarization microscope and chemical analysis. The results showed that the main component of collophanite was fluorapatite, which was wrapped by clay, quartz, chalcedony, pyrite, limonite, dolomite, calcite and other minerals. After determined, the chemical composition of raw ore were as following: P2O539.06%; MgO 0.33%; CaO 52.43%; SiO23.17%; Fe2O30.38%; Al2O30.53%; F 4.08%.

phosphate; collophanite; occurrence of component; Kunyang

P619.213

A

1007-9386(2012)04-0056-04

2012-05-31