四川马边老河坝矿区铜厂埂矿段八号矿块磷矿矿石物质组分特征

何艳丽，张　君，游学军

四川马边老河坝矿区铜厂埂矿段八号矿块磷矿矿石物质组分特征

何艳丽1，张君2，游学军2

（1.四川发展（控股）有限责任公司，成都 610041；2.四川省地矿局二○七地质队，四川乐山 614000）

在总结前人科研成果和找矿评价成果的基础上，应用矿石薄片、扫描电镜和化学分析等对马边老河坝矿区铜厂埂矿段八号矿块磷矿矿石的物质组分进行了研究，论述了主要矿石矿物氟磷灰石和主要脉石矿物玉髓、石英和白云石的矿物学特征，包括其结晶形态、粒度、物理光学性质和产出特征等；阐明了矿石主要矿物成分与主要化学组分的关系，为进一步研究矿石的加工和工业利用途径提供了基础资料。

磷矿；矿物学；化学组分；马边老河坝

马边老河坝矿区铜厂埂矿段八号矿块磷矿位于四川省乐山市马边县境内，处于康滇地轴东缘川滇成磷带北段，是马边磷集区大型磷矿之一[1]，属昆阳式海相沉积磷块岩矿床[2]。磷矿赋存于寒武系下统麦地坪组下段，与云南省昆阳磷矿层位相当。矿区磷矿分上（Ⅱ）和下（Ⅰ）两个矿层，以下矿层为主。下矿层走向长2 130m，呈层状顺层产出，产状与围岩一致。磷矿层厚度10.82m，P2O5品位25.31%～30.42%，含富磷矿层。经勘探评价探获磷矿石资源储量9773.75万吨，属大型磷块岩矿床[3]。

1　矿石矿物成分特征

矿石中的磷酸盐矿物为超微晶至细晶的氟磷灰石和微含碳的氟磷灰石，此外，还偶见少量银星石。脉石矿物以白云石为主，次为石英、玉髓、方解石、水云母及微量绿泥石、长石，杂质矿物为黄铁矿、石膏、硬石膏、萤石、电气石及炭质等。磷酸盐矿物30%~85%，平均50%；硅质矿物（玉髓、石英，少量水云母、绿泥石、白云母）约15%~60%，平均25%；碳酸盐矿物（白云石为主，少量方解石）占10%~50%，平均约20%。除上述三类矿物以外，黄铁矿、石膏、硬石膏、萤石、电气石及炭质等所占比例约1%~2%。（表1）。

表1　磷矿石矿物成分一览表

2　矿物学特征

2.1磷酸盐类矿物

矿石中的磷酸盐类矿物为超微晶至细晶的氟磷灰石和微含碳的氟磷灰石，此外，还偶见少量银星石。按其结晶形态可分为泥晶磷灰石、细晶磷灰石、纤维集晶磷灰石和银星石四种。

2.1.1泥晶磷灰石

是矿石中的主要矿物成分，含量50%～55%，镜下呈淡棕色，黄棕、深棕、深灰色，折射率高，具中心突起，糙面显著。在矿石中常呈凝胶状、粒屑及少许鲕粒状产出。在泥晶磷灰石组成的粒屑中常有白云石、玉髓、石英、水云母等杂质混入。在正交编光下呈全消光，有时具微弱光性，扫描电镜下磷灰石呈粒径0.001mm左右的超微晶粒集合体。（图1）。

2.1.2细晶磷灰石

在矿石中分布较均匀，含量一般约5%左右。在显微镜下呈无色透明，具标准中正突起，双折射率低，正交偏光下干涉色呈一级灰，粒径0.005～0.03mm，它是泥晶磷灰石在成岩后期重结晶作用下生成。常赋存于泥晶磷灰石内或由它组成的粒屑中。（图2）。

2.1.3纤维集晶磷灰石

矿石中少见，于粒屑间或孔洞中，呈纤维状、针状微晶，亦见环绕颗粒或洞壁紧密集结为环(皮)壳。洁净透明，镜下无色，正偏光下干涉色一级灰，常呈放射状消光，是由缓慢化学沉淀作用生成。（图3）。

2.1.4银星石

矿石中偶见，仅见于风化带矿石中。镜下为无色～浅黄色晶体，呈纤维状或放射状集合体产出。低正突起，干涉色为二级黄、灰黑、灰白色等。为次生含铝磷酸盐矿物。

图1　泥晶磷灰石矿物

图2　细晶磷灰石矿物

图3　纤维集晶磷灰石矿物

2.2硅质类矿物

硅质类矿物为氧化硅矿物和硅酸盐矿物，其中氧化硅矿物含量最多（占硅质矿物含量的80%左右）。硅质类矿物包括玉髓、石英、水云母粘土，以及少量的微量绿泥石、白云母等。

图4　磷块岩中的石英、玉髓及杂质

图6　条（纹）带磷灰石中的白云石

图5　含磷白云岩中的白云石

2.2.1玉髓、石英

两者均为氧化硅矿物，玉髓粒径小于0.01mm，形状为纤维状集晶、粒状集晶和球粒状集晶等，系隐晶～微晶质；石英粒径也小于0.01mm，可由玉髓重结晶而成（图4），系他形晶粒。氧化硅矿物的空间分布主要有以下几种形式：

1）矿物为透镜条带与磷灰石条带相间或多毫米～多厘米的条带状，形成条带状硅质磷块岩。

2）少量白云石和磷灰石分布于大片隐晶～微晶基底中，形成含磷硅质岩。

3）在磷灰石砂（砾）屑、团块、鲕粒之间，呈硅质胶结物形成硅基砂屑磷块岩。

4）在磷酸盐砂屑、砾屑、团块、鲕粒中夹杂玉髓微晶集合体和粉晶白云石。

5）碎屑状石英及纤维状集晶之次生细脉。

2.2.2水云母粘土、绿泥石、白云母

三者均属硅酸盐矿物，其中水云母粘土含量最多（占硅质矿物的15%以上），绿泥石和白云母含量较少（占硅质矿物的5%以下）。

水云母粘土的空间分布主要有以下几种形式：

1）基底为显微鳞片状集合体，伴有部分铁质矿物和磷灰石，形成了含磷水云母粘土岩。

2）分布在磷矿石中，不规则之条带相对明显。

3）微晶集合体充填在磷酸盐粒屑间，形成了泥基砂屑磷块岩。绿泥石和白云母的分布形式如下：

1） 部分绿泥石与水云母粘土混生。

2） 其他为砂屑状，与白云母、石英共同产出于陆屑。

2.3碳酸盐类矿物

碳酸盐类矿物主要以白云石居多，方解石少量。

2.3.1白云石

白云石在磷矿石中分布较广，含量约占碳酸盐矿物含量的90%。在显微镜下白云石无色透明，粒径不均。其中，0.01 至0.25mm的细晶和粉晶最多，小于0.01mm和大于0.25mm的中晶和微晶较少，小于0.005mm的泥晶白云石极少。其产出形式主要有以下几种：

1）含磷白云岩中的白云石（图5）。为半自形、他形粉晶和细晶晶粒的集合体在矿层顶、底板或夹矸中形成。

2）条（纹）带磷灰石中的白云石（图6）。为条纹（带）相对集中的浅色条纹（带）与磷灰石相对集中的深色条纹（带）相间分布在磷矿石中。

3）磷块岩中的充填物（云基）（图7）。

4）伴于磷质砂（砾）屑、团块中，呈粉尘状杂质。

2.3.2方解石

在显微镜下方解石与白云石的光性相似，不易区分。可用茜素红染色法使方解石染色，达到区分目的。方解石在磷矿石中含量很少，约占碳酸盐矿物含量的10%，大多由白云石经脱白云化而生成，少量次生细脉是后期生成的方解石（图8）。

2.4其他微量杂质矿物

主要有黄铁矿、石膏、硬石膏、萤石、电气石及炭质等。

黄铁矿为0.01～0.1mm的微晶或不规则污染状，含量最多。炭质呈污染状，且污染导致炭质染色加深，并与磷灰石相伴。除此之外，铁、钛矿物含量极微，呈细小晶粒状的副矿物。

图7　磷块岩中的充填物（云基）

图8　方解石

3 矿石化学组分特征

磷矿石的主要化学成分为P2O5、MgO、CaO、CO2、SiO2、F等，总含量达95.32%～99.82%。除此之外，还有少量Al2O3、Fe2O3、K2O、Na2O、S及微量元素Cl、I、稀土元素（RE2O3）、U和有机炭等。其中，P2O5、CaO、SiO2、F及I等为有益成分， MgO、Al2O3、Fe2O3、Cl等为有害成分。矿石主要化学组分含量详见表2。

3.1主要化学成分来源及特征

P2O5：源于磷酸盐类矿物，含量18.48%～33.43%，平均含量21.78%，块状磷块岩比条带状磷块岩含量高；

MgO：源于碳酸盐类矿物中的白云石，含量2.00%～8.05%，平均含量5.46%；

CaO：既源于磷酸盐类矿物，又有相当一部份来自白云石、方解石等碳酸盐矿物，平均含量约39.22%；

SiO2：来源于石英（玉髓）和硅铝酸盐矿物，平均含量约14.42%；

CO2：来源于碳酸盐类矿物中的白云石和方解石，平均含量约13.05%；

F：来源于磷酸盐类矿物，含量1.54%～3.56%，平均含量2.11%；

3.2少量和微量化学成分来源及特征

少量化学成分主要为Al2O3、Fe2O3、Pb，微量化学成分主要为Cl、As、Cd、I等。

Al2O3：主要来源于粘土矿物，含量0.10%～1.54%，平均含量1.08%；

Fe2O3：主要来源于粘土矿物，含量0.36%～1.25%，平均含量0.90%；

Cl：含量0.02%～0.03%，平均含量0.024%，远高于克拉克值，Cl的富集与磷灰石的结构有关，Cl-作为附加阴离子，可以替代磷灰石结构中的F-和OH-，同时也可以被粘土矿物吸收，Cl-在制酸过程中腐蚀设备，一般要求含量小于0.06%；

I：含量0.0006～0.004%，平均0.0031%，高于克拉克值，此含量对人畜有益无害，I的富集与生物、有机质作用有关。

3.3矿石化学组份与矿物成分的关系

由于矿石矿物成份与化学成份具有相关性，故磷块岩中磷灰石成分P2O5、CaO、F，碳酸盐（白云石和方解石）成份CaO、MgO、CO2及硅质矿物（玉髓或石英、粘土）SiO2、Al2O3间具有明显的叠加和消长的关系，其特征如下：

1）P2O5、F二组份均来自磷灰石，因此二组份间有强烈的正相关性，二者相关系数达99%，P2O5/F约为11左右。

2）CaO既源于磷灰石，又有相当一部份来自白云石、方解石为代表的碳酸盐矿物，因此CaO与P2O5、F的关系只有扣除碳酸盐矿物中的CaO后才与P2O5、F有明显的相关性。此时CaO与P2O5、F相关系数可达99%，CaO/P2O5约为1.62～1.74。

3）CaO、MgO、CO2三组份均来自碳酸盐，它们间本应表现出良好的相关性，但由于矿石中的CaO除少部份源于碳酸盐矿物外，大部份来自磷灰石，致使化学成份中CaO与MgO的密切相关性被掩盖，甚至表现为不相关和负相关，而CaO、MgO与CO2的关系亦同样反映出这种假象。只有在磷矿石中的碳酸盐矿物以白云石为主时，MgO与CO2才表现出良好的相关性。

4）SiO2、Al2O3二组份源于石英（玉髓）和硅铝酸盐矿物。它们在矿石中含量的高、低与其矿物量的多少直接有关。当矿石中含大量水云母（泥质）矿物时，SiO2和Al2O3可表现出一定的相关性；但由于一般矿石中硅质矿物均是以石英（玉髓）为主，泥质矿物很少或无，故SiO2与Al2O3通常无相关性。

表2　八号矿块磷矿矿石化学成分含量统计表

4 结论

马边老河坝矿区铜厂埂矿段八号矿块磷矿主要矿石矿物为氟磷灰石，脉石矿物为硅质矿物（玉髓、石英等）和碳酸盐矿物（白云岩、方解石）为主，含微量黄铁矿、石膏、硬石膏、萤石、电气石及炭质等杂质矿物。

矿石主要化学组分为P2O5、MgO、CaO、SiO2、CO2、F和少量Al2O3、Fe2O3等。其中主要有益组分P2O5含量18.48%～33.43%，平均21.78%；伴生有益组分CaO平均含量39.22%、SiO2平均含量14.42%及少量F和I等。有害组分除MgO含量（平均5.46%）较高外，其余组分Al2O3、Fe2O3、Cl等含量均较低。

四川化工天瑞矿业有限责任公司于2011年3月取得马边老河坝矿区铜厂埂矿段八号矿块磷矿采矿权，设计开采规模为250万t/a。矿山资源储量规模达大型，有原生富磷矿存在，其中Ⅰ级品磷矿石1547.34万吨，P2O5平均品位30.85%，占比16.2%。矿石类型简单，属易选矿、加工级矿石，工业类型以硅质与碳酸盐混合型磷块岩矿石为主。

[1] 四川省国土资源厅.四川省马边～雷波地区磷矿专项地质勘查规划（2007—2015年）[R]. 2008.

[2] 四川省化工地质勘查院.四川省磷矿资源潜力评价成果报告[R]. 2011.

[3] 四川省地质矿产勘查开发局二零七地质队. 四川省马边彝族自治县老河坝矿区铜厂埂矿段八号矿块磷矿资源储量核实报告[R]. 2011.

Ore Material Components of the 8th Phosphorite Deposit in Mabian, Sichuan

HE Yan-li1ZHANG Jun2YOU Xue-jun2
（1-Sichuan Development Co.， Ltd.， Chengdu610041； 2-No. 207 Geological Team， BGEEMRSP， Leshan，Sichuan 614000）

Phosphorite ore from the 8th phosphorite deposit is studied by ore microscope， SEM and chemical analyses. This paper has a discussion on crystallography， grain size， optical property and occurrence of fluorapatite as main ore mineral and chalcedony， quartz and dolomite as main gangue minerals as well as relation of mineral composition with chemical composition on the basis of the studied results which provides basis for ore beneficiation.

phosphorite ore； mineralogy； chemical composition； Laoheba Mabian

P619.21+3

A

1006-0995（2015）03-0407-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2015.03.022

2015-08-31

何艳丽（1981-），女，四川宜宾人，地勘工程师，从事地勘项目管理和矿政管理