基于沙特某礦床的選礦工藝礦物學研究

袁 俊

（貴州甕福（集團）有限責任公司，貴州 貴陽 550005）

隨著世界人口的增加和經(jīng)濟的發(fā)展，對礦石的需求量也與日俱增[1]。沙特地區(qū)某礦床的礦石絕大部分賦存在石英礦物中[2]，只有少量的二氧化硅賦存在單體中。硅-鈣型磷礦石是沙特磷礦石的主要類型，巖石顯示細砂屑構(gòu)，而且細粒方解石和白云石相互膠結(jié)[3]。沙特某礦區(qū)其原礦P2O5品位僅為20%，其原礦組成復雜，其礦區(qū)含red sample、LPZ 和Hard Cap 三種難選礦，這三種難選礦中MgO 含量都超過了普通送選礦。該礦區(qū)采礦成本較低，但是選礦成本較高[4]，本文以該礦區(qū)一種難選礦（red sample）和普通入選礦為代表，對礦石進行工藝礦物學研究，為后續(xù)研究新型浮選藥劑，降低其生產(chǎn)成本打下基礎。

1 礦石的化學成分

1.1 礦石的X 射線熒光光譜分析

對沙特某礦床的礦石礦石樣品的X 射線熒光光譜全元素分析結(jié)果見表1。

表1 沙特某礦床礦石X 熒光光譜分析結(jié)果/%

由表1 可以看出，礦石中有9 個的元素含量在1%以上，礦石中有13 個元素在0.1%以上?？梢园l(fā)現(xiàn)礦石中P2O5含量較高達到20.02%，已達到工業(yè)利用的品位。

1.2 礦石的化學多元素分析

參考表1 的X 射線熒光光譜分析結(jié)果，對沙特某礦床礦石礦石中有價元素和含量較多的元素進行了化學分析得出的結(jié)果，見表2。

表2 沙特某礦床礦石化學多元素分析結(jié)果/%

2 礦石的礦物成分及特征

2.1 礦石的成分及含量

沙特某礦床礦石的成分相對較為簡單，通過顯微鏡下觀察以及X 射線衍射分析系統(tǒng)的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，有用礦物主要為膠磷礦，雜質(zhì)主要為白云石、方解石等碳酸鹽礦物以及石英，玉髓等硅質(zhì)物和硅酸鹽礦物，還有少量電氣石、白云母。

對礦石中礦物含量-3mm 粒級試驗礦樣經(jīng)篩分分級，然后測定制備成砂薄片的礦物的含量。因為礦石中部分礦物結(jié)晶程度較低，所以若采用傳統(tǒng)光學顯微鏡下的線測法則無法對礦物的含量進行有效統(tǒng)計，尤其是礦樣的部分條帶中硅質(zhì)礦物和磷礦物夾雜且粒度較細。所以，通過采用化學多元素分析、MLA 礦物參數(shù)自動定量分析系統(tǒng)測定以及X 射線衍射分析等不同方法可以檢測出礦石中主要礦物的含量，如表3 所示。

表3 沙特某礦床礦石礦物含量表/%

2.2 礦石的礦物特征

膠磷礦的主要組成成分為顯微隱晶質(zhì)狀的氟磷灰石。常見外形為團塊、團粒、球粒、鮞粒以及膠結(jié)物[5]。其形態(tài)變化與化學成分無關。石英、硅質(zhì)、碳酸鹽碎屑及塵點狀的鐵泥質(zhì)炭質(zhì)包體等在膠磷礦中分布較廣泛。由于膠磷礦通?；祀s有鐵泥質(zhì)炭質(zhì)成為混雜共生體，所以當含鐵泥質(zhì)炭質(zhì)高時，其常見顏色便是黑色。

磷灰石指的是微粒到細粒不同粒級的結(jié)晶，主要特點是沒有顏色且半透明，常見它包裹在膠磷礦中，其作為膠磷礦的結(jié)晶物，通常情況下，顆粒小于0.001mm。含量約為5%，含量較多時約為7%（見圖1，圖2）。

板狀為磷灰石晶體在探針檢測中的顯示形狀，而且可以觀察到有細小硅質(zhì)包體（照片見圖3）。微晶狀的氟磷灰石是從原礦中挑出的砂樣經(jīng)探針測定的膠磷礦主要成分（照片見圖4）。

圖1 單偏光X15

圖2 單偏光X25

圖3 正交X45

圖4 偏光X40

所含的主要的脈石礦物有硅質(zhì)結(jié)核和石英碎屑，通常情況下是半梭角-半滾圓狀的碎屑顆粒，這些結(jié)核與碎屑有的填充于鮞殼、鮞核形成復鮞或多圈球鮞。鮞核及外殼圈的充填多為多膠狀玉髓。粒度為0.025 mm～0.2 mm。脈石礦物的其中之一為方解石，常見形狀為粉晶-淀晶顆粒，一般情況下有白云石就會見到方解石，而且還有一部分粉晶是竹葉片的葉片形狀。脈狀為淀晶和殼晶的常見出現(xiàn)方式。而且脈寬范圍介于0.025 ～0.5 mm。鐵泥炭質(zhì)在磷礦石中的含量較少，其主要成分是以粘土為主的褐鐵礦,炭質(zhì)通常由塵點混合而成,通常與膠磷礦形成膠結(jié)物。

生物碎屑含量在磷礦石中微乎其微，它們通常是一些形狀不規(guī)則的，而且沒有內(nèi)部結(jié)構(gòu)的生物遺骸碎片，膠磷礦及碳酸鹽、炭質(zhì)的填充是它的遺骸主要組成。除此之外，也有微量的黑云母、銷云母等，主要是鱗片碎屑，膠結(jié)物之中可以發(fā)現(xiàn)其身影，但是含量甚微。

3 賦存狀態(tài)及工藝特征

3.1 賦存狀態(tài)

膠狀氟磷灰石（膠磷礦）及微晶氟磷灰石是礦石中的磷主要成出現(xiàn)形式。其中膠磷礦為主含量較多，微晶氟磷灰石只有少量。膠磷礦主要分為3 種形態(tài)；一為團粒狀、橢圓狀及圓粒狀砂屑膠磷礦；其次為細微粒狀膠磷礦；其三為網(wǎng)脈狀、網(wǎng)狀及脈狀膠磷礦。由于磷礦物種類較少，在對其進行掃描電鏡能譜儀測定及X 衍射檢測分析時，形態(tài)的變化不會造成成分的差異。晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)相同且都為微晶氟磷灰石。內(nèi)部結(jié)構(gòu)與光性在顯微鏡下會有差異,其原因是它們的結(jié)晶程度有所不同。礦石中的磷常以礦物形態(tài)存在。通過對礦石的礦物成分的研究結(jié)果表明，礦石中的有益有害組分的賦存狀態(tài)相對而言都比較簡單。

3.2 礦物的工藝特征及對選礦流程的影響

礦石中的磷礦物的嵌布特點為細膩且復雜，通常由許多成分不同組成,因為磷礦物的紋帶和形態(tài)的差異以及在各種紋帶中與脈石的復雜結(jié)構(gòu)，提高了磷礦石在磨礦過程中單體解離的難度,在一定程度影響選礦效率。選礦的重要影響因素是情況復雜的產(chǎn)出形態(tài)和結(jié)構(gòu)差異較大的構(gòu)造。礦石中磷礦物的主要產(chǎn)出形態(tài)為隱晶-微晶粒狀結(jié)構(gòu)。其粒度范圍是0.001mm ～0.05mm。有些地方可以看到重結(jié)晶顆粒。通常與其他成分混雜在一起構(gòu)成紋帶，球鮞粒結(jié)構(gòu)也是膠磷礦常見的產(chǎn)出形態(tài)，形狀通常為圓形、橢圓形或不規(guī)則團粒等，在各種成分的基質(zhì)中都可以見到，主要是實心鮞,其次為具有環(huán)帶圈和核心的鮞粒，團塊及碎屑含量最少。因與脈石的嵌布不同,又構(gòu)成復雜的外殼、環(huán)圈及包體等。影響選礦的另一重要因素為細而復雜的嵌布特征。磷礦物在礦石中以0.001mm ～0.05mm 的凝膠狀存在，主要為微晶粒狀，其次是粒度范圍為0.05mm ～0.15mm 的球鮞粒，所以磷礦物嵌布粒度主要以細粒為主；但是各種不同的脈石混雜嵌布在一起，構(gòu)成了磷礦石獨特的嵌布特點，對選礦結(jié)果造成影響。石英和玉髓是礦石中主要的脈石礦物。它們主要以隱晶狀-微粒狀存在，與磷礦物緊密共生，形態(tài)和嵌布特點基本相同：另外一部分是膠磷礦球鮞粒組成的核心，外殼及包體,這種情況說明硅質(zhì)礦物與磷礦物具有聯(lián)系緊密，分離難度大的特點。

4 結(jié)論與分析

沙特某礦床礦石的特點是具有膠狀結(jié)構(gòu)和微晶結(jié)構(gòu)兩種常見結(jié)構(gòu)，而且主要構(gòu)造為條帶-似層狀構(gòu)造、網(wǎng)脈狀構(gòu)造以及顯微條紋狀，常見外觀為灰色或者灰黑色。礦石中礦物組成目前已經(jīng)查明的約為10 多種，組成成分相對簡單而且金屬礦物含量較少，可以綜合回收的磷礦物為單一膠磷礦。礦石中有害組分MgO 主要賦存于白云石中，由于部分白云石和硅質(zhì)礦物呈數(shù)微米至數(shù)十微米的微細顆粒浸染于膠磷礦集合體之中，只有細磨才可能部分單體解離，所以這種情況會降低浮選的磷精礦產(chǎn)品質(zhì)量。礦石中的SiO2以主要以兩種形式賦存，一是石英（玉髓）的形式，二是水云母粘土形式，由于礦物集合體粒度范圍為0.1mm ～0.4mm，所以對其進行粗磨，就可解離出單體。