貴州某高品位磷礦工藝礦物學(xué)研究

龐建濤，肖 喆，王燦霞，楊穩(wěn)權(quán)，張 華，趙鳳婷

(云南磷化集團(tuán)有限公司磷資源開發(fā)利用工程技術(shù)研究分公司，國家磷資源開發(fā)利用工程技術(shù)研究中心，云南 昆明 650600)

0 引言

貴州主要磷塊巖的形成大致可分為兩大成礦時(shí)期：新元古末陡山沱期和早寒武世梅樹村早期，分屬我國兩個(gè)重要的成磷時(shí)期[1]。貴州省磷礦儲(chǔ)量大、品位高、質(zhì)量好，但MgO含量偏高[2]。因用MgO含量高的磷礦直接制取磷酸會(huì)嚴(yán)重影響磷礦與硫酸的反應(yīng)，并降低磷酸的使用和深加工價(jià)值[3]，因此查清貴州高品位磷礦中MgO的賦存狀態(tài)，可為有效脫除其中的MgO提供數(shù)據(jù)支撐[4]。

1 樣品的主要化學(xué)組成

對(duì)樣品進(jìn)行了能譜半定量分析，查明了樣品中的主要元素組成，結(jié)果如圖1所示。

圖1 樣品能譜面掃描分析結(jié)果

對(duì)樣品進(jìn)行了化學(xué)分析，結(jié)果如表1所示。

表1 礦樣的化學(xué)分析結(jié)果單位：%

2 樣品的礦物組成

利用偏光顯微鏡、掃描電鏡和能譜儀對(duì)樣品中的礦物進(jìn)行鑒定，發(fā)現(xiàn)樣品中主要礦物為碳氟磷灰石、白云石、石英、玉髓、水云母(伊利石)，還有少量的方解石、白云母、高嶺石、黃鐵礦、長石、重晶石、石膏、金紅石、鋯石、綠泥石、褐鐵礦等。其中白云石、方解石為碳酸鹽礦物，石英、玉髓為硅質(zhì)礦物，白云母、水云母(伊利石)、高嶺石、長石、綠泥石為硅酸鹽礦物[5-6]。

利用MLA系統(tǒng)對(duì)礦樣中的主要礦物組成和質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行了測定[7-8]，結(jié)果如表2所示。

表2 礦樣中各礦物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)單位：%

白云石和硅酸鹽礦物的能譜譜圖見圖2和圖3。由圖2和圖3可知，礦樣白云石中的MgO含量較高，硅酸鹽礦物中MgO含量較低，且礦樣中白云石礦物含量遠(yuǎn)高于硅酸鹽礦物，故脫除白云石礦物就可達(dá)到降低MgO含量的目的。

圖2 白云石能譜譜圖

圖3 硅酸鹽礦物能譜譜圖

白云石：正交偏光顯微鏡下干涉色呈高級(jí)白，閃突起，晶體為泥晶狀，可見解理；礦樣中白云石多呈塊狀白云巖形式(見圖4)，系采礦時(shí)頂?shù)装寤烊胛?，其次呈磷質(zhì)顆粒的膠結(jié)物產(chǎn)出(見圖5)。

圖4 塊狀白云巖

圖5 白云石呈膠磷礦膠結(jié)物

3 礦樣的結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征

3.1 礦樣的構(gòu)造特征

礦樣的主要構(gòu)造類型為塊狀構(gòu)造(見圖6)、砂屑狀構(gòu)造(見圖7)。

圖6 塊狀構(gòu)造礦石

圖7 砂屑狀構(gòu)造礦石

塊狀構(gòu)造礦石由非均質(zhì)、隱晶質(zhì)的低碳氟磷灰石緊密堆積而成，或由顆粒狀的碳氟磷灰石緊密堆積而成，呈塊狀產(chǎn)出。塊狀構(gòu)造礦石中主要脈石礦物為石英、玉髓、硅酸鹽礦物、白云石，其中玉髓、硅酸鹽礦物、白云石呈顆粒狀碳氟磷灰石的膠結(jié)物產(chǎn)出。

砂屑狀構(gòu)造礦石中的砂屑主要為碳氟磷灰石，被白云石、硅質(zhì)礦物、硅酸鹽礦物的混合體膠結(jié)。

3.2 礦樣的結(jié)構(gòu)特征

經(jīng)偏光顯微鏡和掃描電鏡觀測，礦石中碳氟磷灰石主要為團(tuán)粒狀、凝膠狀結(jié)構(gòu)，局部可見少量碎屑狀結(jié)構(gòu)碳氟磷灰石。

團(tuán)粒狀結(jié)構(gòu)：碳氟磷灰石呈團(tuán)粒狀，顆粒較大，粒徑一般分布在0.15～0.60 mm，形狀不規(guī)則，粒間多被硅酸鹽礦物、玉髓等充填(見圖8)，少量被白云石、方解石充填(見圖9)。

凝膠狀結(jié)構(gòu)：碳氟磷灰石包裹顆粒細(xì)小的脈石礦物，干縮裂紋明顯(見圖10)。

碎屑狀結(jié)構(gòu)：碎屑為碳氟磷灰石，粒徑分布在0.05～0.35 mm，多呈次圓狀、圓狀，少量顆粒棱角明顯(見圖11)。碳氟磷灰石碎屑被白云石、方解石、硅酸鹽礦物等混合體膠結(jié)。

圖8 砂屑狀結(jié)構(gòu)

圖9 團(tuán)粒狀結(jié)構(gòu)

圖10 凝膠狀結(jié)構(gòu)

圖11 碎屑狀結(jié)構(gòu)

4 礦樣主要礦物的嵌布粒度特征

借助掃描電鏡、偏光顯微鏡等對(duì)磷塊巖中主要礦物嵌布粒度進(jìn)行測定，碳氟磷灰石粒徑一般在0.04～0.60 mm，少量可達(dá)1 mm，屬中細(xì)粒嵌布；白云石粒徑一般在0.02～0.10 mm，少量可達(dá)1 mm，屬中細(xì)粒嵌布；石英粒徑一般在0.02～0.08 mm，少量可達(dá)0.5 mm；玉髓粒徑一般在0.01～0.15 mm，少量可達(dá)0.8 mm；白云母粒徑一般在0.005～0.030 mm；水云母粒徑一般在0.002～0.040 mm；黃鐵礦粒徑一般在0.015～0.060 mm，少量可達(dá)0.4 mm。

5 礦樣磨礦粒度分布特征

利用MLA系統(tǒng)對(duì)礦樣破磨后的粒度進(jìn)行測定，結(jié)果見表3和表4。

由表3可知，礦樣的顆粒粒度較粗，-0.074 mm粒級(jí)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為47.17%，-0.15 mm粒級(jí)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為73.36%。

由表4可知：礦樣中膠磷礦、白云石、石英、玉髓粒度主要分布在-0.30+0.016 mm粒級(jí)；黃鐵礦主要分布在-0.30+0.013 5 mm粒級(jí)；硅酸鹽礦物粒度較細(xì)，在-0.009 6 mm粒級(jí)還有較多分布。

表3 礦樣破磨后的粒度分布

表4 礦樣破磨后的礦物粒度分布

6 礦樣中主要礦物的單體解離特征

利用MLA系統(tǒng)對(duì)樣品中的碳氟磷灰石和白云石單體解離度進(jìn)行測定[9]，結(jié)果見表5。由表5可知，礦樣中碳氟磷灰石的單體解離情況良好，僅有少量和白云石、石英、玉髓連生。白云石單體解離情況較好，主要和碳氟磷灰石連生。

表5 碳氟磷灰石和白云石單體解離度及連生體測定結(jié)果

7 結(jié)論與建議

a.礦樣中MgO主要賦存在白云石礦物中，少量賦存在硅酸鹽礦物中，且礦樣中白云石礦物含量遠(yuǎn)高于硅酸鹽礦物，脫除白云石礦物就可達(dá)到降低MgO含量的目的。

b.礦樣中白云石多呈塊狀白云巖形式存在，系采礦時(shí)頂?shù)装寤烊胛?，可以用光電選工藝脫除；其次呈磷質(zhì)顆粒的膠結(jié)物產(chǎn)出，可用浮選工藝脫除。浮選脫除白云石礦物工藝成熟，易實(shí)現(xiàn)降低磷精礦中MgO含量、提高精礦品質(zhì)的目標(biāo)。

c.磷塊巖中碳氟磷灰石和白云石的嵌布粒度均較大，磨至-0.074 mm粒級(jí)質(zhì)量分?jǐn)?shù)占47.17%時(shí)，碳氟磷灰石的單體解離度達(dá)到了92.49%，經(jīng)浮選易獲得良好的精礦指標(biāo)。