铁矿磁选含磷尾矿的工艺矿物学研究

朱鹏程，罗鸣坤，王国栋(云南省化工研究院，昆明 650228)



铁矿磁选含磷尾矿的工艺矿物学研究

朱鹏程，罗鸣坤，王国栋
(云南省化工研究院，昆明 650228)

云南某铁矿磁选后的含磷尾矿中，P2O5品位为17.95%，主要经济矿物为氟磷灰石和少量胶磷矿，脉石矿物主要为铝直闪石、角闪石、黑云母、赤铁矿、方解石、白云石、石英、长石和白云母。运用自动矿物分析仪的工艺矿物学参数自动定量分析测试系统，解决了传统的工艺矿物学难以准确测定矿物粒度及单体解离度的问题，为选矿工艺流程的确定提供了理论依据，具有一定的参考和指导意义。

铁矿；磁选；尾矿；磷；自动矿物分析仪

我国磷矿资源正处于“多而不富、南多北少、难选难分”的现状[1]。随着磷化学工业对磷矿资源需求的增加，富矿在不断消耗。为保证我国磷化学工业健康稳步发展，充分开发利用中低品位磷矿成为缓解我国磷矿石供需矛盾的一条有效途径。

近些年来，工艺矿物学的研究手段、研究对象和研究领域不断拓展，如自动矿物分析仪(Mineral Liberation Analyser，简称MLA)是目前世界上最先进的工艺矿物学参数自动定量分析测试系统，其能够利用背散射电子图像以及能谱分析进行研究和处理，矿物解离度分析可以自动快速准确获得工艺矿物学参数[2-4]。本文通过MLA分析系统，对云南某铁矿磁选后的尾矿进行详细的工艺矿物学研究，为浮选研究奠定基础。

1 矿石化学分析

矿样取自云南某铁矿山的磁选尾矿，对矿石进行化学成分分析，确定样品中主要元素组成，元素含量和元素分配，结果见表1、表2。

表1 磁选含磷尾矿的元素分析结果Tab.1 Magnetic separation results of elemental analysis of phosphorus-containing tailings

表2 磁选含磷尾矿的元素分配表Tab.2 Magnetic element distribution of phosphorus-containing tailings w/%

从表1、表2可知，磁选含磷尾矿中主要的经济元素为磷，磷元素的质量分数为7.84%，换算成P2O5质量分数约17.95%。其中，91.71%的磷元素赋存在氟磷灰石之中，4.15%赋存在胶磷矿状集合体中。矿样中的镁元素占总质量的3.24%，绝大部分都分布在镁的硅酸盐类矿物中：51.08%分布在铝直闪石中，11.40%分布在角闪石中，28.28%分布在黑云母中，5.05%分布在钙铁榴石中,3.80%分布在碳酸盐矿物白云石中。铁元素占7.53%，50.29%赋存在赤铁矿中，其他的分布在含铁的硅酸盐之中。而铝元素占4.97%，基本分布在硅酸盐矿物中。磁选尾矿中还含有少量的稀土元素La、Ce、Nd等，赋存在独居石和褐帘石之中。

2 矿物成分分析

矿物成分分析结果见表3。矿物成分分析表明，磁选含磷尾矿的主要经济矿物为氟磷灰石。脉石矿物为赤铁矿、黑云母、铝直闪石、角闪石、方解石、正长石，还有微量的金红石、褐铁矿、锆石、石英、独居石、褐帘石等，见图1、图2所示。

在本矿样中，氟磷灰石是主要的含磷矿物，也是要回收的目标矿物。其赋存状态主要以隐晶质、超微晶质的块状体形式存在，在原矿质量中占44.86%。经研磨破碎过的原矿中，磷灰石颗粒磨圆度较好，多呈近圆状-次棱角状，分选性一般，颗粒较大，颗粒多数为单颗粒，完全解离的颗粒为总体的80%。

表3 矿物的组成Tab.3 Mineral composition

矿样中铝直闪石、赤铁矿、角闪石、黑云母和方解石的含量相对较低，但也是矿石中的重要杂质矿物。铝直闪石占总质量的10.66%，成次棱角状、长柱状，磨圆度很差。赤铁矿占总质量的5.74%，多为棱角状，表面光洁、解理不可见，为块状构造。角闪石约占总体质量的7.87%，在镜下的磨圆度较好，呈近圆状-次棱角状，表面可见不规整裂纹。

图1 磁选含磷尾矿背散射图Fig.1 Magnetic phosphorus-containing tailings' backscatter map

图2 尾矿库中含磷尾矿矿物成分及赋存状态图Fig.2 Tailings in the tailings containing phosphorus mineral composition and mode of occurrence map

3 主要矿物的粒度特征

含磷尾矿的最小颗粒粒度小于1 μm，0.074 mm筛的总体通过率为84%，最大颗粒为300 μm。矿样主要组分的粒度分布情况比较接近，各个级别的通过率相差不大，基本在5%～10%之间。

氟磷灰石由于多数为原生磷灰石，胶结度较高，故易磨度略差。其0.074 mm筛的通过率为77%， 0.149 mm筛的通过率为90%。在≤0.074 mm 粒级中，铝直闪石、角闪石、黑云母、赤铁矿和方解石粒度占有率分别84%、80%、85%、78%和76%。矿石中氟磷灰石、赤铁矿和方解石的粒度粗，角闪石次之，铝直闪石和黑云母的粒度相对较细。详见图3和表4。

图3 含磷尾矿磨矿后粒级分布图Fig.3 Grain size distribution in phosphorus-containing tailings after grinding

表4 含磷尾矿中主要矿物各级别通过率Tab.4 Each level pass rate in the main mineral phosphorus-containing tailings

4 主要矿物的嵌布特征

在明确了该矿石主要矿物粒度组成的基础上，进一步研究各有价矿物的连生、包裹、比表面积等嵌布特性，对确定该矿石中各矿物的解离度有重要意义。

4.1 矿物连生关系

矿石中主要矿物的连生关系见表5。从表5中看出，氟磷灰石单体解离较好，与其连生的主要矿物为胶磷矿，其次是角闪石、黑云母、铝直闪石等脉石矿物，而石英、白云石、方解石、赤铁矿只有少量与之连生。

表5 主要矿物连生关系Tab.5 Relationships of main minerals

4.2 矿物的包裹关系

矿石中主要矿物的包裹关系见表6和图4。

表6表明，氟磷灰石主要被铝直闪石、方解石包裹，其次被黑云母、角闪石包裹。图4表明，氟磷灰石解离程度高，单体颗粒占83%左右，包裹体较少。铝直闪石、角闪石、黑云母、方解石等脉石矿物，解离度也较高，包裹体较少，赤铁矿的解离度较低，单体颗粒仅占45%左右。

图4 主要矿物包裹特性图Fig.4 Inclusion characteres of major minerals

4.3 比表面积

矿石中主要矿物的比表面积见表7。

表7 主要矿物的比表面积Tab.7 Main mineral surface area

由于矿物颗粒的比表面积与其平均粒度成反比，因此，矿物比表面积的差异说明，氟磷灰石的平均粒度较大，其他脉石矿物平均粒度均比氟磷灰石小，氟磷灰石比表面积小，结晶粒度较粗，结晶程度较好。

5 结论

云南某铁矿磁选后的含磷尾矿矿样的P2O5品位为17.95%，主要经济矿物构成为氟磷灰石和少量胶磷矿，脉石矿物主要为铝直闪石、角闪石、黑云母、赤铁矿、方解石、白云石、石英、长石和白云母。矿样整体粒度为0.074 mm筛的通过率在84%以上，且氟磷灰石0.074 mm 筛的通过率在77%左右。氟磷灰石总体解离度为93.44%，单体颗粒约占80%左右(达到了浮选工艺的要求)，同时，其他各类脉石矿物解离情况良好，因此磁选尾矿再选磷矿具有较高的经济性。

[1] 黄志良.磷灰石矿物[M].北京：化学工业出版社，2008.

[2] 贾木欣.国外工艺矿物学进展及发展趋势[J].矿冶，2007，16(2)：95-99.

[3] 方明山，肖仪武，童捷矢. MLA在铅锌氧化矿物解离度及粒度测定中的应用[J].有色金属：选矿部分，2012(3)：1-3.

[4] 王俊萍，李磊，王玲.MLA在非金属矿物粒度及解离度测定中的应用[J].有色金属：选矿部分，2013(增刊)：61-63.

Process Mineralogy of Phosphorus-containing Magnetic Iron Ore Tailings

ZHU Peng-cheng,LUO Ming-kun,WANG Guo-dong
(Chemical Research Institute,Kunming 650228,China)

After magnetic separation,in the phosphorus-containing iron ore tailings in Yunnan Province,P2O5grade is of 17.95%,the main economic minerals are fluorapatite and a small amount collophanite.Gangue minerals are mainly aluminum anthophyllite,hornblende,biotite,hematite,calcite,dolomite,quartz,feldspar and muscovite.Using process mineralogy parameters of automatic quantitative analysis testing system of mineral analyzer,the problems to accurately determine the mineralogy and mineral grain size and monomer dissociation degree in traditional process were solved,providing theoretical basis and valuable reference and guidance for determination the mineral sepearation.

iron ore;magnetic separation;tailings;phosphorus;automatic mineral analyzer

朱鹏程(1986-)，男，江西赣州人，硕士，工程师，主要从事磷钾资源选矿工艺及药剂研究。

12.3969/j.issn.1004-275X.2015.01.002

TD91

A

1004-275X(2015)01-0006-06

收稿：2014-10-26