《武汉工程大学学报》 2013年11
27-31
出版日期：2013-11-30
ISSN:1674-2869
CN:42-1779/TQ
宜昌磷矿重介质选矿工艺矿物学
0引言 宜昌磷矿分布于湖北省西部宜昌、远安、兴山县境内，是我国五大重点聚磷区之一.但经长期开采，目前随着富矿储量日益减少，目前其磷矿的平均品位低, 绝大部分为原矿P2O5 18%～30%中低品位资源［1\|3］.重介质选矿作为磷矿石主要的选矿工艺之一，根据其相应特点，应用较为广泛.而通过对磷矿石的工艺矿相学研究可为磷矿石的选别和化学加工提供基础数据，对磷资源的评估、重介质选矿工艺流程的确定都起着基础与先导作用［2,4］.1研究方法 研究样品是由宜化集团采自宜昌各矿区，依据开采条件要求（顶板∶上贫矿∶中富矿∶下贫矿∶底板等5个层位按照一定的比例）全层采得的混合矿石样,用于原矿工艺矿相研究. 样品处理：将原矿样品的块体制成偏光显微镜用薄片.将混合矿石样的粉体制成：①压模光片②化学成份分析样③荧光成份分析样.2矿石的矿物成分和结构构造 根据课题组前期研究［5\|7］及矿石显微镜矿物分析，本次所采得的宜昌磷矿石自然类型可分为致密条带状磷块岩、白云质条带状磷块岩和粘土质条带状磷块岩，其所含矿物及特点见表1.结合显微镜下分析可知，矿石中磷酸盐矿物和脉石矿物在空间上呈不均匀分布.磷酸盐矿物主要以泥晶状碳氟磷灰石形式存在，聚集成磷块岩条带；碳酸盐类主要以白云石形式存在，聚集成白云岩条带；铝硅酸盐类以水云母，高岭土，长石等矿物形式存在，组成粘土质(和少量粉砂岩)条带.白云岩和粘土条带中虽然仍有少量工业矿物类，但含量很低，没有工业意义.因此应当研究上述各类条带中磷矿物和脉石矿物集合体的工艺性质.3磷块岩条带和脉石条带的工艺性质3.1各类条带的化学成分及其主要组份的分布 经过尺线测法得到各矿物平均体积含量，再依据各矿物比重可得到磷块岩、白云岩、粘土条带的质量百分比为：81.32∶11.32∶7.36.磷块岩、白云岩、粘土条带的各主要考查组分的化学成分见表2.表1矿石自然类型及其所含矿物种类 Table 1Natural types and minerals species of ores矿层自然类型矿 物 种 类主要矿物次要矿物磷块岩特点顶 板含磷白云岩白云石石英、玉髓上贫矿白云质条带状磷块岩碳氟磷灰石、氟磷灰石、白云石钠长石、方解石、高岭石、石英、黄铁矿、褐铁矿、碳质等微晶白云岩和致密状磷块岩条带以不同宽度和不同比例产出，P2O5含量平均为20%左右中富矿致密条带状磷块岩碳氟磷灰石白云石、方解石、高岭石、水云母、黄铁矿、褐铁矿、玉髓、钠长石、钾长石、碳质等、及岩屑以胶磷矿为主（有少量结晶为微晶的磷灰石），其含量85%～95%，平均88%左右下贫矿粘土质条带状磷块岩碳氟磷灰石、水云母、钾长石、钠长石石英、高岭石、黄铁矿、褐铁矿、方解石、炭质等、及岩屑致密块状磷块岩与黑色粘土质页岩互为条带，磷块岩条带宽0.5～2 cm，磷块岩条带20%～70%不等，因而P2O515%～20%底 板黑色含磷页岩水云母、高岭石、石英、钾长石、钠长石黄铁矿、褐铁矿、方解石、炭质等、及岩屑第11期王树林，等：宜昌磷矿重介质选矿工艺矿物学武汉工程大学学报第35卷表2原矿石中各条带主要组份的分布Table 2Distribution of main components in each zone of raw ore条带P2O5/%MgO/%Al2O3/%品位组份量分布品位组份量分布品位组份量分布磷块岩81.3233.4226.7198.980.580.4719.251.751.4246.61白云岩11.321.280.140.5416.931.9278.221.610.185.97粘土7.361.750.130.480.860.0632.5819.671.4547.42合计10026.98100.002.45100.003.05100.00原矿品位27.172.453.00平衡/%99.30100.00101.67条带P2O5/%MgO/%Al2O3/%品位组份量分布品位组份量分布品位组份量分布磷块岩81.320.540.4426.5536.5429.7188.0610.588.6065.88白云岩11.320.470.0533.2233.623.8111.289.671.098.38粘土7.3615.781.1670.233.020.220.6645.673.3625.74合计1001.65100.0033.74100.0313.06100.00原矿品位1.6933.5113.50平衡/%97.85100.6996.74由表2可知：磷块岩条带中，P2O5平均33.42％，MgO平均为0.58%，R2O3平均为2.29%，可以看出P2O5＞31.5%，MgO≤1.0%,能满足优质磷精矿的工业要求.但R2O3＞2.0%，因此，应先采用重介质选别出矿石中的磷块岩条带，然后再处理R2O3， 即可获得合乎要求的优质磷精矿.同时磷块岩条带中P2O5分布率占98.98%，因此，选别出磷块岩条带，不仅能获得优质磷精矿，理论上还可回收矿石中98.98%左右的P2O5.MgO主要分布在白云岩中（78.22%），Al2O3约有47.42%在粘土质中，Fe2O3约有70.23%也在粘土条带中，丢弃白云岩和粘土条带，就可以丢弃掉矿石中大部分的MgO和R2O3.3.2条带的宽度分布 选矿的目标应是回收和富集磷块岩条带，丢弃脉石条带，如果采用先选别磷块岩条带，然后再处理R2O3,这就必须首先使它们之间相互解离.为提供合理的磨矿粒度，通过尺线测法对磷块岩和脉石条带的宽度进行了测量和计算，测量工作是依全层样完成的，共测条带4 786条，总线长27 768.3 mm.计算工作按原矿石配比完成，计算结果列于表3，累计分布曲线如图1所示.由表3，图1可以得知，磷块岩条带和脉石条带宽度较大，磷块岩条带宽度大于4 mm者占图1各条带的宽度累计曲线图Fig.1Cumulative curve of the band width 83.89％，大于6 mm者占67.82％，脉石条带宽度大于4 mm者占69.27％，大于6 mm者占61.41％.因此，从条带宽度来看，矿石已具备了解离的可能性.3.3条带的解离特征 通过对白云岩条带、粘土质条带和磷块岩条带进行可磨性试验，结果见表4，可知磷块岩的可磨度<粘土质的可磨度<白云岩的可磨度.磷块岩、白云岩和粘土质的抗压性见表5，白云岩抗压力F=17.3～78.3 kg，平均49.5 kg；粘土质抗压力F=31.8～64.9 kg，平均50.1 kg；磷块岩抗压力F=4.21～92.6 kg，平均62.3 kg.由此可知，磷块岩抗压强度>粘土质抗压强度>白云岩抗压强度.表3原矿石中各条带的宽度分布Table 3The band width distribution%宽度/mm0～22～44～66～88～1010～1515～20磷块岩分布2.6313.4816.0714.9611.8619.219.95累计2.6316.1132.1847.145978.2188.16脉 石分布20.869.877.868.048.3410.239.02累计20.8630.7338.5946.6354.9765.274.22宽度/mm0～22～44～66～88～1010～1515～20合计磷块岩分布4.162.751.861.840.690.250.29100累计92.3295.0796.9398.7799.4699.71100脉 石分布8.845.965.122.242.140.880.6100累计83.0689.0294.1496.3898.5299.4100表4条带的可磨性试验Table 4The grindability test of strip%磨矿时间/min白云岩粘土质磷块岩110.64.33.1219.36.84.6553.719.89.2886.836.216.61398.684.643.91897.864.62387.2研究表明，宜昌磷矿矿石的条带状构造，是由于每—条带沉积后沉积环境突变或有短暂沉积间歇所致，所以条带界面比较平整光滑.加之条带之间存在硬度差别以及条带宽度大，使矿石的条带易于单体解离.3.4条带的比重分布采用重介质选别条带，是以比重差为条件的.为此，考察磷块岩、白云岩和粘土质条带的比重分布，比重测量方法为重液浮沉法.原矿石中磷块岩条带，白云岩条带和粘土质条带的密度分布列于表6.表5条带的抗压测试统计Table 5The compressive test statistics of strip压力区间/kg白云岩粘土质磷块岩频数频率/%频数频率/%频数频率/%10～2010.0520～3020.1030～4030.1540.2040～5050.2570.3540.2050～6040.2030.1550.2560～7020.1050.2570.3570～8030.1510.0510.0580～9020.1090～10010.05合计201201201磷块岩条带与粘土质条带的密度差较大，在2.7～2.9的密度范围内，两者之间的比重交叉部分，只有不足5％的矿石含量.因此，它们之间易于分选，而磷块岩条带与白云岩条带之间的密度差相对较小.表6条带的密度分析Table 6Analysis of the strip proportion密度>3.0643.064～3.0063.006～2.962.96～2.892.89～2.8462.846～2.8112.811～2.762.76～2.7082.708～2.600<2.600磷块岩分布26.4448.386.8313.243.840.580.430.26累计26.4474.8281.6594.8998.7399.3199.74100白云岩分布25.8845.2626.342.52累计25.8871.1497.48100粘土质分布[8]3.8327.9268.25累计[8]3.8331.751004结语 a．所采得的宜昌磷矿石自然类型可分以致密条带状磷块岩、白云质条带状磷块岩和粘土质条带状磷块岩.b. 由于在磷块岩条带中，P2O5平均33.42％，MgO平均为0.58%，R2O3平均为2.29%，同时磷块岩条带中P2O5分布率占98.98%，因此可先采用重介质选别出矿石中的磷块岩条带，然后再处理R2O3，即可获得合乎要求的优质磷精矿. c．采用重介质选矿中，磷块岩条带与粘土质条带的比重差较大易于分选；磷块岩条带与白云岩条带之间的比重差相对较小，可根据实际要求进行取舍.致谢感谢国家科学技术部、国家教育部、湖北省科技厅的经费资助.