《武汉工程大学学报》  2012年2期 55-59   出版日期：2012-03-10   ISSN:1674-2869   CN:42-1779/TQ

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宜昌磷矿工艺矿相学研究


0引言　　宜昌磷矿资源比较丰富，保有储量为953 亿t，由12个矿区组成，其中品位大于30 %的富矿石11 亿t,只占1174 %，大部分为中低品位且难选［1］.中低品位磷矿石的开采利用成为宜昌磷资源合理开发的关键.前期大量的实验室研究和较多选矿厂选别流程研究均表明［2-3］：宜昌中低品位磷矿种类复杂，主要有镁质（碳酸盐）、粘土质、硅质等磷块岩种类.随着大型选厂的建立，中低品位磷矿的选矿存在两个问题：a能合理地同时降镁、硅和铝的工艺流程较难确定；b较难实现常温浮选.　　因此，为了宜昌磷化工业可持续发展，必须对宜昌磷矿进行工艺矿相学的详细研究，以指导选矿.1宜昌磷矿的物质特征　　我国磷矿主要有岩浆结晶型磷灰石矿床、沉积变质型磷灰石矿床、沉积型磷块岩矿床.宜昌磷矿属于第三类沉积型磷块岩矿床［1-3］.本次研究的宜昌磷矿石的自然类型可分为三类，分别是：致密条带状磷块岩（P2O5含量30 %左右）、白云质条带状磷块岩（P2O5含量平均为20 %左右）和页岩条带状磷块岩（P2O5含量15 %左右）.其主要有用矿物为隐晶质胶磷矿，脉石矿物主要为碳酸盐矿物、石英、粘土类矿物、含铁质矿物等.由于原矿中致密条带状磷块岩含量较低，需进行配矿，以提高矿石利用率［4-5］.配矿后多元素分析见表1，品位达到了选矿的要求.
表1配矿样品多元素分析
Table 1　Composition of blending ore
项目P2O5MgOCaOMnOSiO2Fe2O3Al2O3w/%271724533510031350169300项目K2ONa2OFCl总S挥发
组份酸不
溶物w/%120066260005082112822232组份在矿石中的赋存状态
21测定各矿物在配矿中的含量　　利用光学偏光显微镜观测（奥林巴斯BH-2型显微镜），首先根据矿物单体在偏光显微镜下不同的晶体光学性质确定其矿物单体种类，然后采用过尺线测法测定矿石中各矿物平均体积含量，最后依据各矿物平均体积含量和比重可计算出各矿物平均质量分数，其结果如表2.22测定矿物单体成分　　根据光学偏光显微镜分析，把能被解离出的矿物被看成为单体（最小粒度确定为00392 mm）.其中胶磷矿、石英、碳酸盐矿物可以通过挑样选择单体矿物，用化学方法分析各成分含量；而铁碳质矿物、粘土矿物、长石类矿物不易挑样，用SEM微区能谱成分分析.矿物单体成分结果如下：表2各矿物平均质量分数
Table 2Average weight percentage of various minerals
矿物线测长度L/cm体积V/cm3体积分数H/%密度d/（g/cm3）质量分数w/%胶磷矿10631 202 688879672988076碳酸盐矿物525144 3960957270918石英质矿物41772 7328482265431粘土类矿物40566 6208441254395长石类矿物2028 2512055260048铁碳质矿物24614 8216098400132合计285815 095 1121000010000a胶磷矿：含P2O53341 %、含MgO 058 %、含CaO 3787 %、含SiO2657 %、含Fe2O3041 %、含Al2O3157 %；　　b碳酸盐脉石矿物：含MgO 2135 %、含CaO 3431 %、含Fe2O3 041 %、含SiO2643 %、含Al2O3139 %；　　c石英质矿物: 含SiO29958 %；　　d粘土类矿物: 含SiO24545 %、含Al2O33465 %、含MgO 064 %；　　e铁碳质矿物: 含Fe2O38574 %；　　f长石类矿物: 含SiO24471 %、含Al2O33311 %、含MgO 077 %.23主要组份在各矿物中的赋存状态　　根据单体矿物成分和矿物的平均重量百分比含量，确定磷矿中主要考查组份在各矿物中的赋存状态以及各组分的存在形式，结果如表3所示.查明了各组分存在的形式.表3主要考查组份在各矿物中的赋存状态
Table 3Occurrence state of the main group in each mineral%
矿物质量分数P2O5百分
比/占有率CaO百分
比/占有率MgO百分
比/占有率Al2O3百分
比/占有率Fe2O3百分
比/占有率SiO2百分
比/占有率胶磷矿80762700/1003058/9066047/1911127/4334033/1976530/4348碳酸盐矿物918315/934196/7967013/444004/240059/484石英质矿物431429/3519粘土类矿物395003/122137/4676180/1477长石类矿物048000016/546021/172铁碳质矿物132130/7784合计10000270033732462931671219原矿品位271733512453001691350平衡99371006610041976798829030第2期王树林，等：宜昌磷矿工艺矿相学研究
武汉工程大学学报第34卷
从表3中可以看出，需要选出的P2O5主要存赋存在胶磷矿中；需要选去的MgO主要存赋存在碳酸盐矿物中；需要选去的SiO2主要存赋存在石英矿物和粘土类矿物中；需要选去的Al2O3赋存在长石-粘土类矿物中；需要选去的Fe2O3赋存在铁碳质矿物中.3矿物的嵌布特征31胶磷矿与脉石矿物的嵌布、嵌镶关系　　本矿区胶磷矿的嵌布特征主要是条带状嵌布，有少许的杂乱状嵌布.　　在致密条带状磷块岩中磷块岩条带占90 %左右，磷块岩条带宽05~5 cm不等，组成磷块岩条带的主要是块状胶磷矿.另外，有少量碳酸盐-石英-粘土类矿物和石英-粘土-铁碳质矿物组成的微条纹，条带占10 %左右，磷块岩条带宽001~005 cm不等.　　在白云质条带状磷块岩中，磷块岩条带以不同宽度（一般宽05~2 cm，个别宽5~10 cm）和比例（占45 %左右）嵌布于微晶白云岩中.磷块岩条带有块状胶磷矿和团粒状胶磷矿两种.　　在页岩条带状磷块岩中，磷块岩条带嵌布于页岩中，磷块岩条带占30 %~70 %不等，条带宽05~2 cm，胶磷矿有块状、团粒状两种，块状胶磷矿往往单独组成条带，而团粒状胶磷矿多与少量粘土-石英-铁碳质矿物—起组成条带.　　胶磷矿的颗粒中或多或少总是包裹有石英、碳酸盐类及其它脉石矿物微粒（见图1）.块状、碎屑状胶磷矿同周边脉石矿物石英、碳酸盐类矿物毗连嵌镶（见图2），胶磷矿与石英的界面相对平整呈平直、波浪状毗连嵌镶，而与碳酸盐类矿物呈港湾状毗连嵌镶. 图1胶磷矿团块（黑色）中包裹石英（Q）、
碳酸盐类矿物（Dl花斑状）
Fig1Collophane (Ph)lump enwrapped quartze(Q)
and dolomite(Dl)图2碳酸盐矿物（Dl花斑色）毗连嵌镶团粒状胶
磷矿（Ph灰黑色）和石英（Q灰白色）
Fig2Dolomite(Dl) adjacent to aggregate of
collophanite(Ph) grains and quartze(Q) 32矿石中各类矿物的嵌布粒度分析　　在光学显微镜下采用过尺线测法分别对矿石中各矿物的嵌布粒度进行统计，可为矿物单体解离的磨矿粒度提供选择依据.其结果见表4~7及图3，表明：96 %的胶磷矿嵌布粒度大于0078 4 mm，属中粒嵌布；93 %的碳酸盐矿物嵌布粒度大于0078 4 mm，属中粒嵌布；接近90 %的石英-长石-粘土类矿物嵌布粒度大于0039 2 mm， 属中-
表4胶磷矿的嵌布粒度表
Table 4Grain size of collophane
粒级粒度范围/mm比粒径d线测颗粒数n含量比nd含量分布/%累计含量/%I+1254 4128688 704676676Ⅱ+0627 2-1254 46449631 74424653142Ⅲ+0313 6-0627 2321 29841 53632266368IV+0156 8-0313 6161 89730 35223578725V+0078 4-0156 881 51012 0809389663VI+0039 2-0078 448603 4402679930VII+0019 6-0039 223486960549984VIII+0009 8-0019 6120120101610000共计6 678128 753表5碳酸盐矿物的嵌布粒度表
Table 5Grain size of carbonate
粒级粒度范围/mm比粒径d线测颗粒数n含量比nd含量分布/%累计含量/%I+1254 412812015 36045634563Ⅱ+0627 2-1254 4641308 32024727035Ⅲ+0313 6-0627 232983 1369327967IV+0156 8-0313 6161241 9845898556V+0078 4-0156 883502 8008329388VI+0039 2-0078 443251 3003869775VII+0019 6-0039 222645281579931VIII+0009 8-0019 6123123106910000共计1 64233 659表6石英-长石-粘土类矿物的嵌布粒度表
Table 6Grain size of quart, feldspar and clay
粒级粒度范围/mm比粒径d线测颗粒数n含量比nd含量分布/%累计含量/%I+1254 412800000000Ⅱ+0627 2-1254 464623 96810851085Ⅲ+0313 6-0627 2322548 12822223307Ⅳ+0156 8-0313 6165558 88024285736Ⅴ+0078 4-0156 889677 73621157851Ⅵ+0039 2-0078 441 0394 15611368987Ⅶ+0019 6-0039 229011 8024939480Ⅷ+0009 8-0019 611 9021 90252010000共计5 68036 572表7铁碳质矿物的嵌布粒度表
Table 7Grain size of Iron carbonate minerals
粒级粒度范围/mm比粒径d线测颗粒数n含量比nd含量分布/%累计含量/%Ⅰ+1254 412800000000Ⅱ+0627 2-1254 46400000000Ⅲ+0313 6-0627 2326192566566Ⅳ+0156 8-0313 6163454416022168Ⅴ+0078 4-0156 887660817913959Ⅵ+0039 2-0078 4415762818505809Ⅶ+0019 6-0039 2217134210076816Ⅷ+0009 8-0019 611 0811 081318410000共计1 5253 395图3各类矿物的嵌布粒度累积曲线
Fig3Grain size distribution of each mineral细粒嵌布；只有68 %的铁碳质矿物的嵌布粒度大于00196 mm，属细粒嵌布.
4矿物的单体解离度分析　　根据嵌布粒度与嵌镶特征分析，矿样品磨后的粉体选粒度范围为三个粒级，分别是:-0037 mm（- 400目）、0037~005 mm（-300+400目）、005~0074 mm（-200+ 300目）.将不同粒级的矿粉压模成光块后用偏光显微镜照相法，利用计算机图像识别，测定各矿物的单体解离度，结果如下：a胶磷矿的单体解离度在三个粒级均大于90 %；b碳酸盐矿物的单体解离度与胶磷矿相似，在三个粒级均大于90 %；c 石英-长石-粘土类矿物的单体解离度在三个粒级处于64 %~69 %之间，主要原因是长石-粘土类矿物的嵌布粒度小，单体解离度较小；d铁碳质矿物的单体解离度在三个粒级处于53 %~59 %之间，主要原因是铁碳质矿物嵌布粒度小，而且铁碳质矿物大量被包裹于页岩和胶磷矿中，单体解离困难［6-7］.5结语a根据显微镜矿物的分析与研究，宜昌磷矿石自然类型和工业类型可分以下三类：致密条带状磷块岩、白云质条带状磷块岩、页岩条带状磷块岩.b根据矿物嵌布粒度的分析与研究，宜昌磷矿以条带状嵌布为主，嵌布粒度按从大到小顺序依次为:胶磷矿、碳酸盐矿物、石英-长石-粘土类矿物、铁碳质矿物；其中胶磷矿和碳酸盐矿物属中粒嵌布.c根据矿物的单体解离度分析结果，可见宜昌磷矿降镁、降硅易，降铁、降铝难，那么在以后的研究过程中，我们就需要运用合适的选矿工艺来解决这一问题.参考文献: