某低鎂風(fēng)化膠磷礦工藝礦物學(xué)研究

彭 操，王國(guó)棟，劉江林，夏 宇

（云南省化工研究院，云南昆明 650228）

·科學(xué)研究·

某低鎂風(fēng)化膠磷礦工藝礦物學(xué)研究

彭 操，王國(guó)棟，劉江林，夏 宇

（云南省化工研究院，云南昆明 650228）

通過云南某低鎂風(fēng)化膠磷礦的工藝礦物學(xué)研究，查明礦物組成、主要礦物的嵌布特征以及磷元素的賦存狀態(tài)。結(jié)果表明，該礦物中主要含氟磷灰石、風(fēng)化膠磷礦、石英、正長(zhǎng)石、白云石、白云母等。該礦中磷元素占總質(zhì)量的9.44%，主要含磷礦物為氟磷灰石、風(fēng)化膠磷礦，磷賦存在氟磷灰石分配率為83.55%，在風(fēng)化膠磷礦中的分配率16.45%；主要脈石礦物為石英。

膠磷礦；氟磷灰石；低鎂；風(fēng)化

云南低鎂風(fēng)化膠磷礦在云南磷礦資源中占有相當(dāng)大的比重［1］，由于工藝水平原因和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)影響，一直沒有得到有效利用。隨著國(guó)內(nèi)高濃度磷復(fù)肥生產(chǎn)規(guī)模的迅猛擴(kuò)大和磷礦價(jià)格的節(jié)節(jié)攀升，優(yōu)質(zhì)磷礦資源越來越無法滿足磷復(fù)肥生產(chǎn)的需要。在這種背景下，開發(fā)利用云南低鎂風(fēng)化膠磷礦就顯得尤為重要［2］。本研究主要針對(duì)云南某低鎂風(fēng)化膠磷礦進(jìn)行工藝礦物學(xué)研究［3］，闡明組成礦樣的各種礦物的含量、物相、解離度等礦物學(xué)信息，分析經(jīng)濟(jì)元素和有害元素的賦存狀態(tài)，為選擇和確定最佳的選礦方案提供理論上的依據(jù)和支撐［4，5］。

1 礦石的物質(zhì)組成

1.1 礦石化學(xué)組成和元素分析

礦樣來自云南某礦區(qū)堆場(chǎng)堆放的低鎂風(fēng)化膠磷礦石。礦石化學(xué)組成和元素分析分別見表1和表2。

1.2 礦石礦物組成及相對(duì)含量

礦石礦物組成及含量見表3。

表1 礦石多元素分析結(jié)果Tab.1 Results of multi element analysis

表2 礦石多元素分配表Tab.2 Mineral elements distribution table

續(xù)表2

表3 原礦礦物組分特征表Tab.3 Ore mineral composition characteristics table

表1～表3表明，原礦中主要礦物為氟磷灰石、風(fēng)化膠磷礦、石英、正長(zhǎng)石、白云石、白云母等。原礦中磷元素占總質(zhì)量9.44%，其中大部分（分配率83.55%）賦存在氟磷灰石（Ca5F（PO4）3）中，小部分（分配率16.45%）賦存在風(fēng)化膠磷礦之中。

2 主要礦物的嵌布特征

礦石中主要含磷組分為氟磷灰石、風(fēng)化膠磷礦；主要的脈石礦物為石英，除此之外，還有微量的白云母、白云石、正長(zhǎng)石、金紅石、針鐵礦等礦物。

1）氟磷灰石

氟磷灰石化學(xué)式為Ca5F（PO4）3，純氟磷灰石具有玻璃光澤且有多種顏色，但以綠色為多。一般為柱狀或厚板狀晶體、粗粒到致密塊狀或瘤狀。純的氟磷灰石P2O5含量為42.26%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）、CaO占55.56%、F占3.77%。但由于同晶取代作用與伴生雜質(zhì)的影響，礦樣中的氟磷灰石比純氟磷灰石品位低，其P2O5最高含量為40.70%，F(xiàn)為2.8%～3.4%。

在本礦樣中，氟磷灰石作為最主要的含磷礦物，其賦存狀態(tài)主要以隱晶質(zhì)、超微晶質(zhì)的塊狀集合體形式存在。從表3看出，氟磷灰石在原礦中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為51.54%。經(jīng)研磨破碎過的礦石中氟磷灰石顆粒磨圓度較好，多呈近圓狀－次棱角狀，分選較差，粒度主要分布在3～85μm區(qū)間內(nèi)。顆粒多數(shù)為連生顆粒，完全解理的顆粒為總體的25%，總體解離度一般在70%左右。

2）風(fēng)化膠磷礦

礦石中有16%左右的磷元素賦存在風(fēng)化膠磷礦中，該部分風(fēng)化礦是由于長(zhǎng)期而強(qiáng)烈的化學(xué)、物理風(fēng)化作用將原生磷礦礦石風(fēng)化、破碎成微細(xì)粒顆粒（1～3μm）。之后，再經(jīng)過長(zhǎng)期的淋濾作用，碳酸鹽礦物（白云石、灰石）由于可溶性強(qiáng)而流失掉，使得膠磷礦中磷含量對(duì)比原礦相對(duì)富集。如果淋濾作用進(jìn)一步加劇，磷酸鹽礦物也開始溶解，并逐漸呈膠體狀，將其它更穩(wěn)定礦物（石英、白云母、長(zhǎng)石等）的細(xì)小顆粒膠結(jié)到一起，最后經(jīng)過長(zhǎng)期的壓實(shí)、固結(jié)等一系列成巖作用，最終形成以微細(xì)粒（1～3μm）的磷灰石、石英、長(zhǎng)石、白云母等礦物為基質(zhì)，磷灰石膠體為膠結(jié)物的風(fēng)化膠磷礦。

從表3中看出，本礦樣中風(fēng)化膠磷礦占13.67%，在其組分上氟磷灰石微顆粒約占50%，石英微顆粒約占45%，還有不足5%的長(zhǎng)石、白云母等顆粒。磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)在10%～13%之間，風(fēng)化膠磷礦顆粒大小從1～180μm均有分布并且主要集中在3～90μm區(qū)間內(nèi)，小于0.074 mm（200目）通過率約為91%。顆粒主要為團(tuán)塊構(gòu)造、無解理，且多數(shù)與氟磷灰石、石英等礦物共生，單體顆粒僅占15%左右，總體解離度在57.8%左右。本礦樣中還有很多因不同歷史時(shí)期的風(fēng)化作用破碎形成的小顆粒氟磷灰石、石英等顆粒，這些顆粒粒度在5～20μm的區(qū)間內(nèi)，并且多被風(fēng)化膠磷礦膠體包裹在內(nèi)部，呈現(xiàn)基底式膠結(jié)。圖1為礦石中風(fēng)化膠磷礦顆粒局部成分、能譜分析圖。

3）石英

石英是一種堅(jiān)硬、耐磨、化學(xué)性能穩(wěn)定的硅酸鹽礦物，其主要礦物成分是SiO2。本礦樣中石英占30.48%，顆粒鏡下呈現(xiàn)無色透明，多成次棱角狀，磨圓度一般。顆粒粒度主要分布在2～90μm區(qū)間內(nèi)，微細(xì)顆粒（2～5μm）含量＜5%，分選一般。0.074 mm篩通過率在83%左右，在原礦中占30.48%。單體顆粒約占45%，部分顆粒與磷灰石、風(fēng)化膠磷礦、長(zhǎng)石等顆粒膠結(jié)共生，總體解離度約為75%。

4）其它微量礦物

除了上述3種主要礦物之外，此礦石中還有少量的白云母、金紅石、針鐵礦、白云石等礦物，這些礦物除了白云母和白云石略高，分別達(dá)到1.22%和1.23%外，其它均不足1%。

3 主要礦物粒度組成及分布特征

原礦中最小顆粒1μm，小于200目（74μm）通過率為85%，小于100目（150μm）通過率為99%，最大顆粒180μm。圖2為主要礦物的粒度分布圖，表4為原礦主要礦物各級(jí)別通過率。

圖2 主要礦物粒度分布圖Fig.2 Main mineral particle size distribution

從圖2中看出，主要礦物的易磨度差別不大，最小顆粒都在2μm左右。其中風(fēng)化膠磷礦由于其經(jīng)過風(fēng)化破碎之后壓實(shí)并不充分，膠結(jié)程度不高，在結(jié)構(gòu)上相對(duì)松散，硬度也要比其他兩種主要礦物略低，所以易磨度略高于其它二種主要礦物。其小于400目（38μm）通過率為65%，要高于石英和氟磷灰石15%～20%，小于200目通過率為91%，也要比其他兩種礦物高4%～8%。

氟磷灰石的易磨度相對(duì)石英略高3～5個(gè)百分點(diǎn)，小于400目通過率為45%左右，小于200目通過率87%左右。

石英由于硬度較高故而易磨度略差，其小于400目通過率為40%，小于200目通過率為83%，小于100目通過率99%，比其他兩種主要礦物略低一些。

表4 原礦主要礦物各級(jí)別通過率Tab.4 Main ore mineralat all levels th rough rate

4 主要礦物解離度與共生關(guān)系

4.1 主要礦物解離度

原礦中各個(gè)主要礦物的解離度均一般，彼此之間的連生、共生顆粒較多。氟磷灰石顆粒中完全解理的顆粒約為總量的25%左右，但是超過90%解理的顆粒可占到總體的80%，故而氟磷灰石整體的解離度還可以，達(dá)到70%。

風(fēng)化膠磷礦顆粒中由于包裹著大量的5～20μm的氟磷灰石和石英顆粒，因而完全解理的顆粒不足總體的15%，并且其含量在不同的解離度區(qū)間內(nèi)分布基本接近，其總體解離度為58%。

石英作為主要的脈石礦物，顆粒有42%以單體顆粒形式存在，一些細(xì)小顆粒多于氟磷灰石、風(fēng)化膠磷礦共生，較大顆粒多與其它礦物相互連生，總體解離度高達(dá)75%。

4.2 主要礦物共生關(guān)系

礦石主要礦物共生關(guān)系見表5。

表5 礦石主要礦物共生關(guān)系Tab.5 Main mineral symbiosis relationship

從表5中看出，氟磷灰石占到69.21%，石英在含氟磷灰石顆粒中含量占6.65%，風(fēng)化膠磷礦占22.89%，其余礦物不超過1%。

在所有含風(fēng)化膠磷礦石顆粒中按礦物含量計(jì)算，風(fēng)化膠磷礦占57.80%，氟磷灰石在含風(fēng)化膠磷礦顆粒含量中占到27.22%，石英占12.00%，其余礦物含量均不超過1%。

在所有含石英礦石顆粒中按礦物含量計(jì)算，石英占74.86%，風(fēng)化膠磷礦在含石英顆粒含量中占14.08%，氟磷灰石占到9.27%，白其余礦物含量均不超過1%。

5 結(jié)論

1）云南某低鎂風(fēng)化膠磷礦礦石的主要含磷組分為氟磷灰石、風(fēng)化膠磷礦，磷元素占總質(zhì)量9.44%，主要的脈石礦物為石英，除此之外還有微量的白云母、白云石、正長(zhǎng)石、金紅石、針鐵礦等礦物；

2）礦石中主要礦物的易磨度差別不大，最小顆粒都在2μm左右。其中風(fēng)化膠磷礦由于其經(jīng)過風(fēng)化破碎之后壓實(shí)并不充分，膠結(jié)程度不高，在結(jié)構(gòu)上相對(duì)松散，硬度也要比其他兩種主要礦物略低，所以易磨度略高于其它二種主要礦物；

3）礦石中各個(gè)主要礦物的解離度均一般，彼此之間的連生、共生顆粒較多。氟磷灰石顆粒中完全解理的顆粒約為總量的25%左右，但超過90%解理的顆粒占到總體的80%，故而氟磷灰石整體解離度達(dá)到70%；風(fēng)化膠磷礦顆粒完全解理的顆粒不足總體的15%，其總體解離度為58%；石英作為主要的脈石礦物，顆粒有42%以單體顆粒形式存在。一些細(xì)小顆粒多于氟磷灰石、風(fēng)化膠磷礦共生，較大顆粒多與其它礦物相互連生，總體解離度高達(dá)75%。

［1］杜令攀，鐘晉，郭永杰.云南風(fēng)化低鎂膠磷礦選礦試驗(yàn)研究［J］.化工礦物與加工，2014，（2）：5－7，19.

［2］劉代俊，蔣紹志，羅洪波，等.我國(guó)磷礦資源貧化趨勢(shì)與對(duì)策探討［J］.磷肥與復(fù)肥，2005，20（1）：6－9.

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

［4］田興，石和彬，趙靜，等.湖北某中低品位硅質(zhì)磷礦工藝礦物學(xué)研究［J］.武漢工程大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，34（3）：45－50.

［5］王兵，王雷，楊林.貴州某磷礦礦石物質(zhì)組分及部分工藝礦物學(xué)特征［J］.貴州地質(zhì)，2009，26（4）：265－269.

Study on Process Mineralogy of a Low Magnesium Weathered Phosphate Rock

PENG Cao，WANG Guo－dong，LIU Jiang－lin，XIA Yu

（Yunnan Chemical Research Institute，Kunming 650228，China）

based on the Process Mineralogy Study of a low magnesium in Yunnan，the distribution characteristics ofmineral composition and main mineral and the occurrence state of phosphorus are found. The results show that themainmineral is fluorine apatite，weathered phosphate rock，quartz，feldspar，dolomite，Bai Yunmu，etc.Ore P elements accounted for 9.44%of the totalmass，mainly containingminerals for fluorapatite，weathered phosphorite.The distribution rate of P was 83.55%in fluorapatite，16.45%in the weathered phosphate rock.Themain ganguemineral is quartz.

phosphate rock；Fluorine apatite；low magnesium；weathered

TD913

A

1004-275X（2015）06-0001-05

收稿：2015-09-28

彭操（1982－）男，云南鎮(zhèn)雄人，工程師，主要從事磷礦、鉀鹽礦選礦研究

10.3969／j.issn.1004-275X.2015.06.001