肖家营中低品位磷矿中倍半氧化物赋存状态分析

肖 喆,杨绍斌,庞建涛,赵 雷

(云南磷化集团研发中心海口磷矿,云南 昆明 650013)

0 引 言

肖家营磷矿区位于晋宁县西边,为一大型寒武系沉积型磷矿床,其中多半为中低品位磷块岩,而中低品位磷块岩中50%左右为白云质磷块岩,是晋宁450万吨/年选矿厂重要的原矿供应基地.为生产优质的磷精矿,降低磷精矿中倍半氧化物的含量,测定中低品位磷块岩中的倍半氧化物的含量及其赋存状态、嵌布关系已成为磷资源开发的重要技术课题.

1 矿样分析

采自肖家营矿区待云侍和大石岩二个掌子面上层矿上部的白云质磷块岩,每个点矿样重100 kg.

1.1 原矿化学成分分析

原矿分析,分析结果见表1.

表1 原矿多元素化学分析

1.2 粒度筛析分析

将两种原矿磨至-1 mm,分别对其进行粒度筛析试验,其结果见表2,表3.料径分配率见图1～4.

表2 待云寺原矿(-1 mm)粒度筛析结果

表3 大石岩原矿(-1 mm)粒度筛析结果

图1 待云寺Fe2O3含量不同筛析粒径分配率

图2 待云寺Al2O3含量不同筛析粒径分配率

图3 大石岩Fe2O3含量不同筛析粒径分配率

图4 大石岩Al2O3含量不同筛析粒径分配率

从图1至图4分析可知,Fe2O3和Al2O3在不同筛析粒径中单个的分配率变化很相似,这是因为Fe2O3主要赋存的褐铁矿与Al2O3主要赋存的粘土都有易磨、呈颗粒状分散嵌布于白云质磷块岩中且颗粒粒径小的共同特点.

1.3 原矿矿物成分分析

利用偏光显微镜分析,上层矿顶部的白云质磷块岩主要矿物是胶磷矿、白云石,次要矿物石英、方解石和少量的粘土类矿物(主要是高岭石、次要的是白云母)、褐铁矿.

利用偏光显微镜,直线法测得主要矿物含量如表4.

1.4 倍半氧化物赋存状态测定

根据以上各粒级的成分分析及矿物种类分析结果,把能被单体解离出的矿物被看成为单体,即被包裹物的最大粒度确定为0.010 mm.胶磷矿、碳酸盐矿物、通过挑样选择单矿物,用化学方法分析各成分含量如下:

表4 主要矿物含量表

a. 待云寺.胶磷矿(w/%):含P2O539.26,MgO 0.33,CaO 52.70,Fe2O30.28,Al2O30.66.

碳酸盐脉石矿物(w/%):含MgO 20.95,CaO 29.34,Fe2O30.77 ,SiO225.76,Al2O30.63.

b. 大石岩.胶磷矿(w/%):含P2O539.30,含MgO 0.37,CaO 52.70,Fe2O30.33,含Al2O30.33.

碳酸盐脉石矿物(w/%):含MgO 19.73,CaO 29.56,Fe2O30.52,SiO225.76,Al2O30.43.

全层矿中主要考查组分在各矿物中的赋存状态,测定结果见表5.

2 倍半氧化物赋存状态分析

2.1 褐铁矿嵌布粒度分析

两种矿石中褐铁矿嵌布粒度测定见表6、表7.嵌布粒度图见图5、图6.

表5 全层矿中主要考查组分在各矿物中的赋存状态测定结果表[1]

表6 大石岩褐铁矿嵌布粒度测量计算记录表(直线线测法)

表7 待云寺褐铁矿嵌布粒度测量计算记录表(直线线测法)

图5 大石岩褐铁矿嵌布粒度图

图6 待云寺褐铁矿嵌布粒度图

2.2 褐铁矿嵌布关系分析

褐铁矿嵌布关系见图7.铁元素主要赋存在褐铁矿中,少量Fe+3被粘土吸附,或以同质类相存在于白云石中,因此,褐铁矿在选矿中降Fe2O3时是主要的研究对象.胶磷矿呈褐色是因为胶磷矿被褐铁矿侵染[2].褐铁矿以粒状分散在白云质磷块岩中,颗粒大小主要集中在5 μm至150 μm;褐铁矿与胶磷矿、白云石呈不规则状镶嵌或被胶磷矿包裹,被胶磷矿包裹的褐铁矿占褐铁矿总量的16%～19%.当被包裹于胶磷矿的褐铁矿粒径小于10 μm[3]时,选矿方法难以将褐铁矿于胶磷矿分离,分离成本高,因此将此情况的褐铁矿认为是胶磷矿的一部分.由于褐铁矿容易磨碎,经磨碎后趋向集中于更小颗粒如7图、8图.根据嵌布粒度分析褐铁矿粒径在0.074 mm至0.0308 mm之间占70%～80%.因此,磨矿细度0.074 mm以下占85%左右比较好.

褐色胶磷矿(Clh),浅灰色白云石(Dol),白色石英(Qtz).胶磷矿颗粒呈凝胶状,胶磷矿、白云石包裹少量褐铁矿,呈不规则状、分散状.单偏光10×20

黑色胶磷矿(Clh),灰色白云石(Dol),黑色褐铁矿(Lm).正交偏光10×10

褐色胶磷矿(Clh)呈块状、鲕粒结构,包裹微小颗粒的褐铁矿(Lm)及呈黄铁矿外形的褐铁矿,还包裹玉髓(Cln)、石英(Qzt).单偏光10×10

2.3 粘土类矿物嵌布关系分析

粘土类矿物嵌布关系见图8.粘土类矿物主要是高岭石,次要是白云母,呈分散状嵌布于白云质磷块岩中,Al2O3是主要赋存在粘土类矿物中.粘土粒径大小主要分布在10 μm至60 μm,占粘土的40%至50%;颗粒微细(粒径小于10 μm)被胶磷矿包裹的粘土占20%至30%.当被包裹于胶磷矿的粘土类矿物粒径小于10 μm时,选矿方法难以将褐铁矿于胶磷矿分离,分离成本高,因此将此情况的粘土类矿物认为是胶磷矿的一部分.由于粘土类矿物容易磨碎,经磨碎后趋向集中于更小颗粒.根据筛析粒度分析磨矿细度85%时0.030 8 mm以下Al2O3的分配率60%～70%.说明呈微粒集合体产出的粘土基本被磨出而解离,因此,磨矿细度0.074 mm以下占85%左右比较好.

紫色胶磷矿(Clh),胶磷矿呈块状、鲕粒结构,包裹微小颗粒的呈黑色褐铁矿(Lm)、呈蓝色的粘土及灰黄色的白云石(Dol).正交偏光10×20(加石膏石板)

褐色胶磷矿(Clh),浅灰色白云石(Dol),白色石英(Qtz).胶磷矿颗粒呈凝胶状,胶磷矿、白云石包裹少量粘土(Cla),呈细小板柱状则状、分散状.正交偏光10×20

测量粘土粒径,黑色胶磷矿(Clh),灰色白云石(Dol),少量黑色褐铁矿(Lm).正交偏光10×20

3 结 语

a. 中低品位白云质质磷块岩中,胶磷矿是含有少量Si、Al、Mg、Fe等有害组分的集合体,包裹粘土、褐铁矿、白云石.b. 中低品位白云质质磷块岩经细磨后,粘土和褐铁矿粒级的含量变化相似,呈细粒嵌布,趋向富集于更小颗粒.c. 胶磷矿主要呈细粒嵌布,磨至0.074 mm以下细度85%时解离性良好.

参考文献:

[1]黄志良.磷灰石矿物材料[M].北京:化学工业版社,2008:52.

[2]许时.矿石可选性研究[M].北京:冶金工业出版社,2007:36-8.

[3]石和彬.云南中低品位硅钙质磷块岩工艺矿物学[J].武汉工程大学学报,2008,30(3):5-8.