宜昌磷礦重介質(zhì)選礦工藝礦物學(xué)

王樹(shù)林， 黃志良*，劉 苗，池汝安，趙 靜

(1. 武漢工程大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，湖北 武漢 430074；2. 武漢工程大學(xué)化工與制藥學(xué)院，湖北 武漢 430074)

0 引 言

宜昌磷礦分布于湖北省西部宜昌、遠(yuǎn)安、興山縣境內(nèi)，是我國(guó)五大重點(diǎn)聚磷區(qū)之一.但經(jīng)長(zhǎng)期開(kāi)采，目前隨著富礦儲(chǔ)量日益減少，目前其磷礦的平均品位低, 絕大部分為原礦P2O518%～30%中低品位資源[1-3].重介質(zhì)選礦作為磷礦石主要的選礦工藝之一，根據(jù)其相應(yīng)特點(diǎn)，應(yīng)用較為廣泛.而通過(guò)對(duì)磷礦石的工藝礦相學(xué)研究可為磷礦石的選別和化學(xué)加工提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對(duì)磷資源的評(píng)估、重介質(zhì)選礦工藝流程的確定都起著基礎(chǔ)與先導(dǎo)作用[2,4].

1 研究方法

研究樣品是由宜化集團(tuán)采自宜昌各礦區(qū)，依據(jù)開(kāi)采條件要求(頂板∶上貧礦∶中富礦∶下貧礦∶底板等5個(gè)層位按照一定的比例)全層采得的混合礦石樣,用于原礦工藝礦相研究.

樣品處理：將原礦樣品的塊體制成偏光顯微鏡用薄片.將混合礦石樣的粉體制成：①壓模光片②化學(xué)成份分析樣③熒光成份分析樣.

2 礦石的礦物成分和結(jié)構(gòu)構(gòu)造

根據(jù)課題組前期研究[5-7]及礦石顯微鏡礦物分析，本次所采得的宜昌磷礦石自然類型可分為致密條帶狀磷塊巖、白云質(zhì)條帶狀磷塊巖和粘土質(zhì)條帶狀磷塊巖，其所含礦物及特點(diǎn)見(jiàn)表1.

結(jié)合顯微鏡下分析可知，礦石中磷酸鹽礦物和脈石礦物在空間上呈不均勻分布.磷酸鹽礦物主要以泥晶狀碳氟磷灰石形式存在，聚集成磷塊巖條帶；碳酸鹽類主要以白云石形式存在，聚集成白云巖條帶；鋁硅酸鹽類以水云母，高嶺土，長(zhǎng)石等礦物形式存在，組成粘土質(zhì)(和少量粉砂巖)條帶.白云巖和粘土條帶中雖然仍有少量工業(yè)礦物類，但含量很低，沒(méi)有工業(yè)意義.因此應(yīng)當(dāng)研究上述各類條帶中磷礦物和脈石礦物集合體的工藝性質(zhì).

3 磷塊巖條帶和脈石條帶的工藝性質(zhì)

3.1 各類條帶的化學(xué)成分及其主要組份的分布

經(jīng)過(guò)尺線測(cè)法得到各礦物平均體積含量，再依據(jù)各礦物比重可得到磷塊巖、白云巖、粘土條帶的質(zhì)量百分比為：81.32∶11.32∶7.36.磷塊巖、白云巖、粘土條帶的各主要考查組分的化學(xué)成分見(jiàn)表2.

表1 礦石自然類型及其所含礦物種類

表2 原礦石中各條帶主要組份的分布Table 2 Distribution of main components in each zone of raw ore

由表2可知：磷塊巖條帶中，P2O5平均33.42%，MgO平均為0.58%，R2O3平均為2.29%，可以看出P2O5>31.5%，MgO≤1.0%,能滿足優(yōu)質(zhì)磷精礦的工業(yè)要求.但R2O3>2.0%，因此，應(yīng)先采用重介質(zhì)選別出礦石中的磷塊巖條帶，然后再處理R2O3， 即可獲得合乎要求的優(yōu)質(zhì)磷精礦.同時(shí)磷塊巖條帶中P2O5分布率占98.98%，因此，選別出磷塊巖條帶，不僅能獲得優(yōu)質(zhì)磷精礦，理論上還可回收礦石中98.98%左右的P2O5.MgO主要分布在白云巖中(78.22%)，Al2O3約有47.42%在粘土質(zhì)中，F(xiàn)e2O3約有70.23%也在粘土條帶中，丟棄白云巖和粘土條帶，就可以丟棄掉礦石中大部分的MgO和R2O3.

3.2 條帶的寬度分布

選礦的目標(biāo)應(yīng)是回收和富集磷塊巖條帶，丟棄脈石條帶，如果采用先選別磷塊巖條帶，然后再處理R2O3,這就必須首先使它們之間相互解離.為提供合理的磨礦粒度，通過(guò)尺線測(cè)法對(duì)磷塊巖和脈石條帶的寬度進(jìn)行了測(cè)量和計(jì)算，測(cè)量工作是依全層樣完成的，共測(cè)條帶4 786條，總線長(zhǎng)27 768.3 mm.計(jì)算工作按原礦石配比完成，計(jì)算結(jié)果列于表3，累計(jì)分布曲線如圖1所示.

由表3，圖1可以得知，磷塊巖條帶和脈石條帶寬度較大，磷塊巖條帶寬度大于4 mm者占83.89%，大于6 mm者占67.82%，脈石條帶寬度大于4 mm者占69.27%，大于6 mm者占61.41%.因此，從條帶寬度來(lái)看，礦石已具備了解離的可能性.

圖1 各條帶的寬度累計(jì)曲線圖Fig.1 Cumulative curve of the band width

3.3 條帶的解離特征

通過(guò)對(duì)白云巖條帶、粘土質(zhì)條帶和磷塊巖條帶進(jìn)行可磨性試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表4，可知磷塊巖的可磨度<粘土質(zhì)的可磨度<白云巖的可磨度.

磷塊巖、白云巖和粘土質(zhì)的抗壓性見(jiàn)表5，白云巖抗壓力F=17.3～78.3 kg，平均49.5 kg；粘土質(zhì)抗壓力F=31.8～64.9 kg，平均50.1 kg；磷塊巖抗壓力F=4.21～92.6 kg，平均62.3 kg.由此可知，磷塊巖抗壓強(qiáng)度>粘土質(zhì)抗壓強(qiáng)度>白云巖抗壓強(qiáng)度.

表3 原礦石中各條帶的寬度分布Table 3 The band width distribution %

表4 條帶的可磨性試驗(yàn)Table 4 The grindability test of strip %

研究表明，宜昌磷礦礦石的條帶狀構(gòu)造，是由于每—條帶沉積后沉積環(huán)境突變或有短暫沉積間歇所致，所以條帶界面比較平整光滑.加之條帶之間存在硬度差別以及條帶寬度大，使礦石的條帶易于單體解離.

3.4 條帶的比重分布

采用重介質(zhì)選別條帶，是以比重差為條件的.為此，考察磷塊巖、白云巖和粘土質(zhì)條帶的比重分布，比重測(cè)量方法為重液浮沉法.原礦石中磷塊巖條帶，白云巖條帶和粘土質(zhì)條帶的密度分布列于表6.

表5 條帶的抗壓測(cè)試統(tǒng)計(jì)Table 5 The compressive test statistics of strip

磷塊巖條帶與粘土質(zhì)條帶的密度差較大，在2.7～2.9的密度范圍內(nèi)，兩者之間的比重交叉部分，只有不足5%的礦石含量.因此，它們之間易于分選，而磷塊巖條帶與白云巖條帶之間的密度差相對(duì)較小.

表6 條帶的密度分析Table 6 Analysis of the strip proportion

4 結(jié) 語(yǔ)

a．所采得的宜昌磷礦石自然類型可分以致密條帶狀磷塊巖、白云質(zhì)條帶狀磷塊巖和粘土質(zhì)條帶狀磷塊巖.

b. 由于在磷塊巖條帶中，P2O5平均33.42%，MgO平均為0.58%，R2O3平均為2.29%，同時(shí)磷塊巖條帶中P2O5分布率占98.98%，因此可先采用重介質(zhì)選別出礦石中的磷塊巖條帶，然后再處理R2O3，即可獲得合乎要求的優(yōu)質(zhì)磷精礦.

c．采用重介質(zhì)選礦中，磷塊巖條帶與粘土質(zhì)條帶的比重差較大易于分選；磷塊巖條帶與白云巖條帶之間的比重差相對(duì)較小，可根據(jù)實(shí)際要求進(jìn)行取舍.

致 謝

感謝國(guó)家科學(xué)技術(shù)部、國(guó)家教育部、湖北省科技廳的經(jīng)費(fèi)資助.

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