云南某低品位混合型磷块岩工艺矿物学研究.pdf

2 0 1 8 年第4 期有色金属 选矿部分9 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i 豁n ．1 6 7 1 - 9 4 9 2 ．2 0 1 8 ．舛．0 0 3 云南某低品位混合型磷块岩工艺矿物学研究 庞建涛1 ”，肖拮1 ，一，刘润哲1 ，一，何海涛1 ，2 1 ．国家磷资源开发利用工程技术研究中心，昆明6 5 0 6 0 0 ； 2 ．云南磷化集团有限公司磷资源开发利用工程技术研究分公司，昆明6 5 0 6 0 0 摘要利用偏光显微镜、M L A M i n e 耐L i b e m t i o nA n a l y s e r 系统、能谱仪等对云南某低品位混合型磷块岩进行 了系统的工艺矿物学研究，查明了矿石的矿物组成、结构构造、基本参数及主要矿物的特征。矿样中主要脉石矿物为 石英、玉髓。其次为白云石，根据下游目前用矿要求，单独脱除某一种脉石矿物难以满足。矿样中硅酸盐矿物含量相比 也较多，建议先脱泥，后进行浮选。矿样的主要构造类型为条带 条纹 状和块状，胶磷矿主要结构为团块状、粒状、凝 胶状，粒状结构胶磷矿磨矿易产生连生体。矿样中胶磷矿和脉石矿物的嵌布粒度均较细，当磨矿细度达到一7 5 斗m 占 9 1 ．5 5 ％时，胶磷矿的单体解离度为8 4 ．9 8 ％，连生体中胶磷矿主要和硅质矿物连生，从连生类型看，硅质矿物、白云石 主要呈皮壳状包裹胶磷矿，其次呈胶磷矿包裹体形式存在，故较难通过磨矿的方法使其懈离，仅有少量胶磷矿和主要 脉石矿物呈毗连镶嵌，可通过磨矿的方式使其解离。因此通过继续加大磨矿细度使胶磷矿和脉石矿物解离的能力有 限，要想获得好的选矿指标，建议只能适当增大磨矿细度。 关键词混合型磷块岩；工艺矿物学；云南 中图分类号T D 9 1 2文献标志码A文章编号1 6 7 1 ．9 4 9 2 2 0 18 0 4 枷9 旬6 S t u d yo nP r o c e s sM i n e r a l o g yo fL o wG r a d eM i x e dP h o s p h a t eR o c ki nY u n n a n P A N Gj 洫m 口0 l 一．X l A oz h e l r ．L l U } h R z 沁l 一。H EH 旺魂8 0 | ’2 J ．，V 口￡i o 凡口fE ，辔i ，l e e n 西l g Ⅱ凡d 死c n o f o g y 名儿￡e r 如r ￡h eD 慨厶 P ，，} e 凡￡ ￡儿i 如n ￡；o nQ 厂P o 印 o r o ￡岱R e s o u ，℃邯， 地n m 垤6 5 D 6 0 D ，吼i 凡口；2 ．砌。印 o r o 凇尺∞o u r c e sE 昭i 凡e e n 吨尺郡删℃ B m n c ， 地肌。凡肌。印危。地吼e m 如出G r D 印C 0 ．，厶d ，‰n m 垤6 5 D 6 D D ，C i m A b s t r a c t U s i n gp o l a r i z i n gm i c r o s c o p e ，M L As y s t e m ，e n e r g ys p e c t m m e t e ra n do t h e re q u i p m e n tt oc a r r yo u t s y s t e m a t i cp r o c e s sm i n e r a l o g i c a ls t u d yo fal o wg I j a d e m i x e dp h o s p h o n J sb l o c kr o c ki ny u n n a n ，n n do u tt h eo r ．e m i n e r a lc o m p o s i t i o n ，s t m c t u r e ，b a s i cp a r a m e t e r sa n dc h a r a c t e r i s t i c so fm a i nm i n e r a l s ． M a i ng a n g u em i n e r a l si nt h e o r e a r eq u a r t za n dc h a l c e d o n y ，f o I l o w e db yd o I o m i t e ．A c c o r d i n gt ot h ep r e s e n to r eu s er e q u i r e m e n t s ，i ti sd i m c u l tt o s e p a r a t e ac e r t a i ng a n g u em i n e r a l ．A n db e c a u s et h ec o n t e n to fs i l i c a t em i n e r a l si sl o w e rr e l a t i V e l y ，i ti sp r o p o s e dt o d e s l i m e6 r s t l yb e f o r en o t a “o n ．T h em a i ns t m c t u r et y p e so fo r ea r em a i n l ys t r i p s s t r e a k s a n dm a s s i v e ，a n dt h e m a i ns t l l l c t u r e so fc o l l o p h a n ea r el u m p ， g r a n u l a r ，g e l a t i n o u s ， a n dt h eg r a n u l a rp h o s p h a t ei s e a s y t o p r o d u c e c o e n o b i u ma f t e rg r i n d i n g ．T h ep a r t i c l es i z ed i s t 打b u t i o no fc o l l o p h a n ea n dg a n g u em i n e m l si nt h eo r ew e r eq u i t e 6 n e ，a n dw h e nt h eg r i n d i n g 矗n e n e s so f 一7 5 耻ma c c o u n t e df o r91 ．5 5 ％， t h em o n o m e rd i s s o c i a t i o nd e g r e eo f c o l l o p h a n ew a s8 4 ．9 8 ％．C o l l o p h a n em a i n l vc o e x i s t e dw i t hs i l i c e o u sm i n e r a l si nc o e n o b i u m ． i nc o l l o p h a n ea n d m a i n l yi n t e r 酽o w t h ，f r o mi n t e r g m w t ht y p e ，s i l i c e o u sm i n e r a l sa n dd o l o m i t ea r es h e Ui n c l u s i o n sw i t hc e U o p h a n e ，a n d s e c o n d l ya r ec 0 1 l o p h a n ei n c l u s i o n s ，s oi t i sd i m c u l tt om a k et h e ms e p a m t et h r o u g hg r i n d i n g ，o n l yas m a l la m o u n to f c o l l o p h a n ea n dt h em a i ng a n g u em i n e r a J si sa d j a c e n tt ot h em o s a i ca n dc a nb es e p a r a t e db yg r i n d i n g ． s oi n c r e a s i n g t h ed i s s o c i a t i o no fc o U o p h a n ea n dg a n g u em i n e r a l sb yg r i n d i n gf i n e n e s s i sl i m i t e d ，a n di no r d e rt oo b t a i ng o o d d r e s s i n gi n d e x e s ，a p p m p r i a t eg r i n d i n g6 n e n e s sc a nb ei n c r e a s e d ． K e yw o r d s m i x e dp h o s p h o m sb l o c k ；p m c e s sm i n e r a l o g y ；Y u n n a n 基金项目云南省科技计划项目 2 0 1 4 H A 0 0 4 收稿日期2 0 1 7 - C 1 9 - 2 8修回日期2 0 1 8 旬6 旬6 攉署简齐庞建涛 1 9 8 4 一 ，男，陕西咸阳人，工程师，主要从事地质技术研究、资源调查和矿石的工艺矿物学研究工作。 万方数据 1 0 有色金属 选矿部分2 0 1 8 年第4 期 磷矿石中主要脉石矿物包括硅质矿物、硅酸盐 矿物、碳酸盐矿物。根据其种类、含量以及选矿加工 技术特征，将磷矿石划分为硅质及硅酸盐型、碳酸盐 型、混合型三个亚类一J 。三个亚类磷矿在云南不同 成矿区域均有产出，以混合型磷矿分布最广，约占 8 1 ％；硅质及硅酸盐型磷矿次之，约占l l ％；碳酸盐 型磷矿最少，约占8 ％‘2 。。 从目前磷矿资源利用程度来看，多以碳酸盐型 磷块岩为主，因为可以直接利用的高品位矿储量少， 7 0 ％以上的磷矿需要经过选矿”J ，去除杂质，才能 被下游利用。碳酸盐型磷块岩选矿工艺流程简单， 技经指标过关，可被目前的市场接受。硅质及硅酸 盐型磷块岩次之，混合型磷块岩由于选矿流程长，成 本高，目前利用的较少。 磷矿石的工艺矿物学研究主要为矿石的选别和 化学加工提供基础数据，对磷资源的评估、选矿工艺 流程的确定等都起着基础与先导的作用【4 引。对混 表2 T a b l e2 合型磷块岩进行工艺矿物学研究，就是要查明混合 型磷块岩中主要矿物的工艺性质，为混合型磷块岩 的开发利用提供基础依据。 1 矿样化学组成特征 对矿样进行化学组分分析，分析结果见表1 。 表l矿样多组分分析结果 T a b l e1 M u l t i c o m p o s i t i o na n a l y s i sr e s u l t s o fs a m p l e s ／％ 组分P 2 0 5 c a 0 M 9 0 s i 0 2F e 2 0 3A 1 2 0 3 含量1 8 ．1 22 9 ．4 6 2 ．7 43 4 ．5 31 ．6 33 ．7 3 2 矿样的矿物组成及含量 借助扫描电镜和能谱仪，利用M L A 系统对矿样 中主要矿物组成和含量进行测定，测定结果见表2 。 矿样的矿物组成及含量 T h em i n e I 甜c o m p o s i t i o na n dc o n t e n to fs a m p l e s／％ 该矿样中有用矿物为氟磷灰石，脉石矿物主要 为石英、玉髓、白云石，其次为白云母，少量褐铁矿 等。各矿物主要特征如下 氟磷灰石被氧化铁、碳质及生物碎屑浸染，而 呈棕色或褐色，在薄片中呈半透明至不透明，结晶细 小、排列无序、且混入有机质，偏光显微镜下显均质 性。样品中胶磷矿呈团块状、粒屑状、砾状，与石英、 玉髓、白云石、褐铁矿、黏土矿物紧密共生 图1 。 石英、玉髓单偏光显微镜下均为无色透明，石 英在正交偏光显微镜下干涉色为I 级灰一黄色，形 状呈不规则粒状 图2 ，在电镜下可见少量柱状石 英晶体；玉髓为石英的隐晶质变体，在正交偏光显微 镜下可见玉髓的隐晶质微粒集合体，样品中玉髓主 要以硅质条带 条纹 或粒状胶磷矿的胶结物出现 图3 。 甜 1 ．0 I l5 n2 I X 2S 13 f H 35 f } 4 I H l45 l l5 l H x 射线能量，k e V 图l 氟磷灰石能谱测定 F i g ．1E n e r g ys p e 。n 1 J l _ nd e t e r I n i n a t i o n fn L l ra p a t i I t 万方数据 0 1 8 年第4 期 竞建涛等云南某低，吊他混合型磷块岩工艺矿物学研究 1 1 图2 矿石中矿物 正交偏光 F i g ．2 M i n e r a l si no r e 【’r s s e 1p o l a r s 图3矿石中矿物 正交偏光 n g ．3 M i n e r 甜si no r e c r o s s e dp o l a r s 白云石单偏光显微镜下为不均匀的灰色，可见 解理。正交偏光显微镜下干涉色高级白，闪突起，晶 体为不规则粒状集合体。 白云母单偏光显微镜下晶体呈板状及片状，集合 体为鳞片状和叶片状，颗粒细小，一般仅有5 1 5 m ， 消光角很小，近于平行消光。白云母的含量一般随 着磷块岩的风化程度的增大而增多。 褐铁矿薄片中为红褐色，不透明或半透明，不 规则粒状、脉状、细丝集合体，正交偏光显微镜下为 黑色。样品中褐铁矿主要呈脉状分布在胶磷矿、白 云石颗粒边缘，其次褐铁矿呈侵染状侵染胶磷矿或 白云石，少量的呈粒状分散分布在样品中。 图4 矿石中矿物 正交偏光 F i g ．4 M i n e r a l si no r e c I ’o s s e dp o l a r s 图5 矿石中矿物【反光 F 培5 M i n e r a l si n r e r e n e c tl i g h t 3 元素的赋存状态 利用能谱仪对矿样进行面扫描测定，查明了样 品中主要元素组成及赋存状态，样品中主要存在 C a 、P 、M g 、s i 、O 、C 、F e 、A l 、K 、N a 、F 等元素。矿样面 扫描详细结果见图6 。 图6 矿样面扫描背散射图及能谱分析图 F i g ．6D i a g r a I T la n 1s p e c t r u l l la n a l y s i st os a m p l es u I h ’es c a n n i n gh a 1 k s 1 a t t e r i n g 万方数据 1 2 有色金属 选矿部分2 0 1 8 年第4 期 利用能谱对元素的赋存状态进行测定，对矿样 中主要元素分布进行叠加，可以查明主要元素是否 在同一矿物相里，主要元素叠加分布图见图7 1 0 。 图7P 元素和M g 元素的分布图 F i g ．7D i s t r i h u t i o n “a g r a m so fPe l e m e n t s a n dM ge l e m e n t s 图8P 元素和S i 元素的分布图 F i g ．8 D i s t 曲u t i o nd i a g r a m so fPe l e m e n t s a n dS ie l e m e n t s 图9P 元素和A l 元素的分布图 F i g ．9D i s t 曲u t i 【 n 1 i a g r a m so fPe l e m e n t s a n 1A le l e n l e n t s 图1 0P 元素和F e 元素的分布图 F i g ．10 D i s t r i b u t i o nd i a g r a m so fPe l e m e n t s a n dF ee l e m e n t s 分别从M g 、s i 、A l 、F e 和P 的元素叠加图来看， 五个元素均赋存在不同的矿物相里，理论上存在物 理方法使其相互分离的可能。 4 混合型磷块岩的主要构造、结构 特征 4 ．1 矿石的构造 矿石的主要构造类型为条带 条纹 状构造和 块状构造，少量的为砾屑状构造。 条带 条纹 状构造按照组成条带 条纹 的脉 石矿物不同，可分为硅质条带 条纹 状构造和白云 质条带 条纹 状构造。硅质条带 条纹 状构造是 由硅质条带 条纹 和胶磷矿条带相间排列，条带宽 窄不一，硅质条带 条纹 在原生矿中主要为玉髓条 带 条纹 ，在风化矿中主要为泥质条带 条纹 ；白 云质条带 条纹 状构造主要由白云石条带 条纹 和胶磷矿条带 条纹 相间排列而成，白云石条带中 也可见粒状胶磷矿。 块状构造块状构造原生矿主要由胶磷矿、白云 石、石英、玉髓等矿物组成，且胶磷矿含量一般较高。 胶磷矿多呈团块状、粒状结构，团块状胶磷矿间隙被 白云石、玉髓、褐铁矿等矿物充填；粒状胶磷矿颗粒 周边常被白云石、玉髓胶结；块状构造风化矿中碳酸 盐矿物被部分或者全部风化淋失，质地松散、密度降 低，黏土矿物、铁质矿物含量增加。 砾屑状构造主要为胶磷矿砾屑，砾屑中胶磷矿 包裹着颗粒细小的脉石矿物，砾屑外被白云石、玉髓 或胶磷矿胶结。 4 ．2 矿石的结构 经偏光显微镜和扫描电镜下观测，矿石中胶磷 万方数据 2 0 1 8 年第4 期 庞建涛等云南某低品位混合型磷块岩工艺矿物学研究 1 3 矿主要为团块状、粒状、凝胶状结构，局部可见少量 鲕状、假鲕状结构胶磷矿。 团块状结构胶磷矿呈团块状，颗粒较大，形状 不规则，粒间多被白云石或者石英充填。 粒状结构矿石由颗粒及胶结物两部分组成，颗 粒主要是胶磷矿，多呈圆一次圆一长椭圆形，颗粒间 主要被白云石填充或者石英、玉髓胶结。 凝胶状结构胶磷矿包裹、胶结白云石、石英，干 表3 T a b l e3 缩裂纹明显。 5 矿样主要矿物的嵌布粒度特征 根据矿石样品的结构构造，矿石的主要自然类 型可分为致密块状磷块岩、白云质条带 条纹 状磷 块岩、硅质条带 条纹 状磷块岩、风化状磷块岩。 在偏光显微镜下对不同自然类型磷块岩中主要矿物 的粒度进行测定统计，结果见表3 。 不同自然类型磷块岩中主要矿物的粒度特征 G r a i ns i z ec h a m c t e r i s t i c so fm a i nm i n e r a l si nd i f k r e n tn a t u r a lt y p e so fp h o s p h a t er o c k ／％ 风化状磷块岩 1 4 73 9 ．2 83 9 ．2 82 ．9 92 ．9 9 1 4 7 7 42 8 ．1 46 7 ．4 21 7 ．6 12 0 ．6 0 7 4 4 71 7 ．4 2 8 4 ．8 41 9 ．0 23 9 ．6 2 4 7 3 85 ．1 l 8 9 ．9 51 2 ．5 85 2 ．2 0 3 8 3 03 ．9 8 9 3 ．9 31 5 ．2 46 7 ．4 4 3 06 ．0 7 1 0 0 ．O3 2 ．5 61 0 0 ．0 从表3 可以看出，不同自然类型的磷块岩中胶 磷矿在粗粒级和细粒级均有分布，且在白云质条 带 条纹 状和块状磷块岩中胶磷矿在细粒级分布 的较多，为了尽可能多的回收有用矿物，需要选择 合适的磨矿工艺使有用矿物和脉石矿物解离，而 表4 T a b l e4 0 ．0 0 O ．0 0 0 ．o o 0 ．0 0 O ．0 0 0 ．o o 0 ．0 0 0 ．0 0 O ．0 0 0 ．o o 0 ．0 0 0 ．0 0 不过磨。 6 矿样中主要矿物的单体解离特征 对磨成4 个不同细度矿样中的胶磷矿进行解离 度测定，胶磷矿单体和连生体情况见表4 。 胶磷矿解离度及连生体测定结果 T h ed e t e m i n a t i o nr e s u l t so fd i s s o c i a t i o nd e g r e ea n dc o n n e c t o m eo fc e l l o p h a n e ／％ 一羹等喜量 、戛手i 亏颈I i 丽皇篱篓濡粤L 、不蚕F 矿单体含量 二 些竺鱼量 自墨互互茎至壁塑堡笙旦墨量 丝至 7 8 ．2 23 ．4 6 1 6 ．2 8O ．3 42 ．0 2 0 ．9 97 6 ．9 l 8 0 ．4 42 ．8 11 5 ．4 3 0 ．3 51 ．8 20 ．6 1 7 8 ．9 8 8 5 ．6 5 2 ．6 61 4 ．1 8 O ．3 21 ．4 3O ．5 78 0 ．8 4 9 1 ．5 51 ．6 51 1 ．3 9 0 ．2 5I ．4 l0 ．3 28 4 ．9 8 万方数据 1 4 有色金属 选矿部分2 0 1 8 年第4 期 由表4 可知，随着矿样磨矿细度的增大，胶磷矿 的单体解离度增大，连生体含量减少，胶磷矿主要和 硅质矿物连生，其次和白云石连生。当细度达到 一7 5 恤m 占9 1 ．5 5 ％时，胶磷矿的单体解离度为 8 4 ．9 8 ％，要想获得好的精矿指标，还得再加大磨矿 细度，使胶磷矿单体解离度达到9 0 ％左右。 胶磷矿主要和硅质矿物连生，少量的和白云石 连生，从连生类型看，硅质矿物、白云石主要呈皮壳 状包裹胶磷矿，其次部分颗粒细小的硅质矿物和白 云石呈胶磷矿包裹体形式存在，以上两种胶磷矿和 主要脉石矿物的嵌布关系较难通过磨矿的方法使其 解离。少量的胶磷矿和主要脉石矿物呈毗连镶嵌， 这部分连生体可能通过磨矿的方式使其解离。故从 矿样连生体的嵌布关系分析，通过再加大磨矿细度 使胶磷矿和脉石矿物解离的能力有限，建议适当的 增大磨矿细度即可。 7 结论 1 矿样中主要脉石矿物为石英、玉髓，其次为 白云石，根据下游目前用矿要求，单独脱除某一种脉 石矿物难以满足。矿样中硅酸盐矿物含量相比也较 多，建议先脱泥，后进行浮选。 2 矿样的主要构造类型为条带 条纹 状和块 状，胶磷矿主要结构为团块状、粒状、凝胶状，粒状结 构胶磷矿磨矿易产生连生体。 3 矿样中胶磷矿和脉石矿物的嵌布粒度均较 细，当磨矿细度达到一7 5 斗m 占9 1 ．5 5 ％时，胶磷矿 的单体解离度为8 4 ．9 8 ％，连生体中胶磷矿主要和 硅质矿物连生，从连生类型看，硅质矿物、白云石主 要呈皮壳状包裹胶磷矿，其次呈胶磷矿包裹体形式 存在，故较难通过磨矿的方法使其解离，仅有少量胶 磷矿和主要脉石矿物呈毗连镶嵌，可通过磨矿的方 式使其解离。从连生体的嵌布关系可知通过再加大 磨矿细度使胶磷矿和脉石矿物解离的能力有限，要 想获得好的选矿指标，建议适当的增大磨矿细度 即可。 参考文献 [ 1 ] 中华人民共和国国土资源部．磷矿地质勘查规范D z ／ ∞2 0 9 2 0 0 2 [ s ] ．北京地质出版社，2 0 0 2 ． [ 2 ] 柏中能，张文学．云南磷矿与选矿[ J ] ．磷肥与复肥， 2 0 1 0 ，2 5 2 7 3 7 5 ． [ 3 ] 王灿霞，杨稳权，庞建涛．云南某中低品位胶磷矿双反 浮选试验研究[ J ] ．化工矿物与加丁，2 0 1 5 ，4 4 1 5 ．8 ． [ 4 ] 潘长云．云南磷矿资源及可持续利用对策研究[ J ] ．云 南地质，2 0 0 3 ，2 2 3 3 3 6 3 4 1 ． [ 5 ] 傅文章，洪秉信．工艺矿物学在选冶中的地位和作用 [ J ] ．矿产综合利用，1 9 9 5 6 3 3 3 8 ． [ 6 ] 周乐光．工艺矿物学[ M ] ．北京冶金工业出版 社，2 0 0 7 ． 上接第8 页 [ 7 ] GBs A D Y K H O V ．0 x i d a 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