鐵礦磁選含磷尾礦的工藝礦物學(xué)研究

朱鵬程，羅鳴坤，王國棟(云南省化工研究院，昆明 650228)

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鐵礦磁選含磷尾礦的工藝礦物學(xué)研究

朱鵬程，羅鳴坤，王國棟
(云南省化工研究院，昆明 650228)

云南某鐵礦磁選后的含磷尾礦中，P2O5品位為17.95%，主要經(jīng)濟礦物為氟磷灰石和少量膠磷礦，脈石礦物主要為鋁直閃石、角閃石、黑云母、赤鐵礦、方解石、白云石、石英、長石和白云母。運用自動礦物分析儀的工藝礦物學(xué)參數(shù)自動定量分析測試系統(tǒng)，解決了傳統(tǒng)的工藝礦物學(xué)難以準確測定礦物粒度及單體解離度的問題，為選礦工藝流程的確定提供了理論依據(jù)，具有一定的參考和指導(dǎo)意義。

鐵礦；磁選；尾礦；磷；自動礦物分析儀

我國磷礦資源正處于“多而不富、南多北少、難選難分”的現(xiàn)狀[1]。隨著磷化學(xué)工業(yè)對磷礦資源需求的增加，富礦在不斷消耗。為保證我國磷化學(xué)工業(yè)健康穩(wěn)步發(fā)展，充分開發(fā)利用中低品位磷礦成為緩解我國磷礦石供需矛盾的一條有效途徑。

近些年來，工藝礦物學(xué)的研究手段、研究對象和研究領(lǐng)域不斷拓展，如自動礦物分析儀(Mineral Liberation Analyser，簡稱MLA)是目前世界上最先進的工藝礦物學(xué)參數(shù)自動定量分析測試系統(tǒng)，其能夠利用背散射電子圖像以及能譜分析進行研究和處理，礦物解離度分析可以自動快速準確獲得工藝礦物學(xué)參數(shù)[2-4]。本文通過MLA分析系統(tǒng)，對云南某鐵礦磁選后的尾礦進行詳細的工藝礦物學(xué)研究，為浮選研究奠定基礎(chǔ)。

1 礦石化學(xué)分析

礦樣取自云南某鐵礦山的磁選尾礦，對礦石進行化學(xué)成分分析，確定樣品中主要元素組成，元素含量和元素分配，結(jié)果見表1、表2。

表1 磁選含磷尾礦的元素分析結(jié)果Tab.1 Magnetic separation results of elemental analysis of phosphorus-containing tailings

表2 磁選含磷尾礦的元素分配表Tab.2 Magnetic element distribution of phosphorus-containing tailings w/%

從表1、表2可知，磁選含磷尾礦中主要的經(jīng)濟元素為磷，磷元素的質(zhì)量分數(shù)為7.84%，換算成P2O5質(zhì)量分數(shù)約17.95%。其中，91.71%的磷元素賦存在氟磷灰石之中，4.15%賦存在膠磷礦狀集合體中。礦樣中的鎂元素占總質(zhì)量的3.24%，絕大部分都分布在鎂的硅酸鹽類礦物中：51.08%分布在鋁直閃石中，11.40%分布在角閃石中，28.28%分布在黑云母中，5.05%分布在鈣鐵榴石中,3.80%分布在碳酸鹽礦物白云石中。鐵元素占7.53%，50.29%賦存在赤鐵礦中，其他的分布在含鐵的硅酸鹽之中。而鋁元素占4.97%，基本分布在硅酸鹽礦物中。磁選尾礦中還含有少量的稀土元素La、Ce、Nd等，賦存在獨居石和褐簾石之中。

2 礦物成分分析

礦物成分分析結(jié)果見表3。礦物成分分析表明，磁選含磷尾礦的主要經(jīng)濟礦物為氟磷灰石。脈石礦物為赤鐵礦、黑云母、鋁直閃石、角閃石、方解石、正長石，還有微量的金紅石、褐鐵礦、鋯石、石英、獨居石、褐簾石等，見圖1、圖2所示。

在本礦樣中，氟磷灰石是主要的含磷礦物，也是要回收的目標礦物。其賦存狀態(tài)主要以隱晶質(zhì)、超微晶質(zhì)的塊狀體形式存在，在原礦質(zhì)量中占44.86%。經(jīng)研磨破碎過的原礦中，磷灰石顆粒磨圓度較好，多呈近圓狀-次棱角狀，分選性一般，顆粒較大，顆粒多數(shù)為單顆粒，完全解離的顆粒為總體的80%。

表3 礦物的組成Tab.3 Mineral composition

礦樣中鋁直閃石、赤鐵礦、角閃石、黑云母和方解石的含量相對較低，但也是礦石中的重要雜質(zhì)礦物。鋁直閃石占總質(zhì)量的10.66%，成次棱角狀、長柱狀，磨圓度很差。赤鐵礦占總質(zhì)量的5.74%，多為棱角狀，表面光潔、解理不可見，為塊狀構(gòu)造。角閃石約占總體質(zhì)量的7.87%，在鏡下的磨圓度較好，呈近圓狀-次棱角狀，表面可見不規(guī)整裂紋。

圖1 磁選含磷尾礦背散射圖Fig.1 Magnetic phosphorus-containing tailings' backscatter map

圖2 尾礦庫中含磷尾礦礦物成分及賦存狀態(tài)圖Fig.2 Tailings in the tailings containing phosphorus mineral composition and mode of occurrence map

3 主要礦物的粒度特征

含磷尾礦的最小顆粒粒度小于1 μm，0.074 mm篩的總體通過率為84%，最大顆粒為300 μm。礦樣主要組分的粒度分布情況比較接近，各個級別的通過率相差不大，基本在5%～10%之間。

氟磷灰石由于多數(shù)為原生磷灰石，膠結(jié)度較高，故易磨度略差。其0.074 mm篩的通過率為77%， 0.149 mm篩的通過率為90%。在≤0.074 mm 粒級中，鋁直閃石、角閃石、黑云母、赤鐵礦和方解石粒度占有率分別84%、80%、85%、78%和76%。礦石中氟磷灰石、赤鐵礦和方解石的粒度粗，角閃石次之，鋁直閃石和黑云母的粒度相對較細。詳見圖3和表4。

圖3 含磷尾礦磨礦后粒級分布圖Fig.3 Grain size distribution in phosphorus-containing tailings after grinding

表4 含磷尾礦中主要礦物各級別通過率Tab.4 Each level pass rate in the main mineral phosphorus-containing tailings

4 主要礦物的嵌布特征

在明確了該礦石主要礦物粒度組成的基礎(chǔ)上，進一步研究各有價礦物的連生、包裹、比表面積等嵌布特性，對確定該礦石中各礦物的解離度有重要意義。

4.1 礦物連生關(guān)系

礦石中主要礦物的連生關(guān)系見表5。從表5中看出，氟磷灰石單體解離較好，與其連生的主要礦物為膠磷礦，其次是角閃石、黑云母、鋁直閃石等脈石礦物，而石英、白云石、方解石、赤鐵礦只有少量與之連生。

表5 主要礦物連生關(guān)系Tab.5 Relationships of main minerals

4.2 礦物的包裹關(guān)系

礦石中主要礦物的包裹關(guān)系見表6和圖4。

表6表明，氟磷灰石主要被鋁直閃石、方解石包裹，其次被黑云母、角閃石包裹。圖4表明，氟磷灰石解離程度高，單體顆粒占83%左右，包裹體較少。鋁直閃石、角閃石、黑云母、方解石等脈石礦物，解離度也較高，包裹體較少，赤鐵礦的解離度較低，單體顆粒僅占45%左右。

圖4 主要礦物包裹特性圖Fig.4 Inclusion characteres of major minerals

4.3 比表面積

礦石中主要礦物的比表面積見表7。

表7 主要礦物的比表面積Tab.7 Main mineral surface area

由于礦物顆粒的比表面積與其平均粒度成反比，因此，礦物比表面積的差異說明，氟磷灰石的平均粒度較大，其他脈石礦物平均粒度均比氟磷灰石小，氟磷灰石比表面積小，結(jié)晶粒度較粗，結(jié)晶程度較好。

5 結(jié)論

云南某鐵礦磁選后的含磷尾礦礦樣的P2O5品位為17.95%，主要經(jīng)濟礦物構(gòu)成為氟磷灰石和少量膠磷礦，脈石礦物主要為鋁直閃石、角閃石、黑云母、赤鐵礦、方解石、白云石、石英、長石和白云母。礦樣整體粒度為0.074 mm篩的通過率在84%以上，且氟磷灰石0.074 mm 篩的通過率在77%左右。氟磷灰石總體解離度為93.44%，單體顆粒約占80%左右(達到了浮選工藝的要求)，同時，其他各類脈石礦物解離情況良好，因此磁選尾礦再選磷礦具有較高的經(jīng)濟性。

[1] 黃志良.磷灰石礦物[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

[2] 賈木欣.國外工藝礦物學(xué)進展及發(fā)展趨勢[J].礦冶，2007，16(2)：95-99.

[3] 方明山，肖儀武，童捷矢. MLA在鉛鋅氧化礦物解離度及粒度測定中的應(yīng)用[J].有色金屬：選礦部分，2012(3)：1-3.

[4] 王俊萍，李磊，王玲.MLA在非金屬礦物粒度及解離度測定中的應(yīng)用[J].有色金屬：選礦部分，2013(增刊)：61-63.

Process Mineralogy of Phosphorus-containing Magnetic Iron Ore Tailings

ZHU Peng-cheng,LUO Ming-kun,WANG Guo-dong
(Chemical Research Institute,Kunming 650228,China)

After magnetic separation,in the phosphorus-containing iron ore tailings in Yunnan Province,P2O5grade is of 17.95%,the main economic minerals are fluorapatite and a small amount collophanite.Gangue minerals are mainly aluminum anthophyllite,hornblende,biotite,hematite,calcite,dolomite,quartz,feldspar and muscovite.Using process mineralogy parameters of automatic quantitative analysis testing system of mineral analyzer,the problems to accurately determine the mineralogy and mineral grain size and monomer dissociation degree in traditional process were solved,providing theoretical basis and valuable reference and guidance for determination the mineral sepearation.

iron ore;magnetic separation;tailings;phosphorus;automatic mineral analyzer

朱鵬程(1986-)，男，江西贛州人，碩士，工程師，主要從事磷鉀資源選礦工藝及藥劑研究。

12.3969/j.issn.1004-275X.2015.01.002

TD91

A

1004-275X(2015)01-0006-06

收稿：2014-10-26