曹陽(yáng)陽(yáng) 李智力，2 田承濤 劉學(xué)鋒 唐 遠(yuǎn) 何東升

（1.武漢工程大學(xué)資源與安全工程學(xué)院；2.國(guó)家環(huán)境保護(hù)礦冶資源利用與污染控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；3.湖北三寧化工股份有限公司）

磷礦資源是不可再生資源，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。我國(guó)磷礦資源十分豐富，磷礦總資源量?jī)H次于摩洛哥，居世界第二［1-2］。從資源分布來(lái)看，主要集中在云南、貴州、湖北、湖南和四川5??；從資源稟賦來(lái)看，貧礦多、富礦少，絕大多數(shù)磷礦石屬于中低品位磷礦石，P2O5品位平均19.4%［3-4］，需要經(jīng)過(guò)富集才能有效利用。在我國(guó)的磷礦中，適宜大規(guī)模開(kāi)采的資源較少，大多數(shù)都是較難開(kāi)采的薄至中厚礦體，難選礦多、易選礦少［5］。

云南是我國(guó)的磷礦資源大省，探明儲(chǔ)量居全國(guó)第一，全省共有9大磷礦帶，24個(gè)超億噸的磷礦床和眾多的中小型磷礦床［8］。截止2009年，共發(fā)現(xiàn)磷礦產(chǎn)地69處，保有磷礦資源儲(chǔ)量約42.40億t，占全國(guó)保有總量的23.74%［6］，其中Ⅰ級(jí)品（P2O5品位≥30%）富礦5.17億t，占全省資源總量的12.19%［7］。

云南多年的磷富礦開(kāi)采加速了資源的消耗和貧化，開(kāi)發(fā)利用中低品位磷礦資源已經(jīng)迫在眉睫。云南磷礦石類(lèi)型多，結(jié)構(gòu)構(gòu)造復(fù)雜，不同類(lèi)型礦石性質(zhì)差異較大，增加了選礦開(kāi)發(fā)難度。因此，對(duì)磷礦進(jìn)行系統(tǒng)的工藝礦物學(xué)分析，研究礦石性質(zhì)特征，對(duì)磷礦的開(kāi)發(fā)利用具有重要的意義。

1 試樣與試驗(yàn)方法

試樣由云南某公司提供，采用粗碎、對(duì)輥細(xì)碎和篩分兩段一閉路破碎流程，直至全部樣品小于2 mm，混勻后裝袋。

采用X射線(xiàn)熒光分析儀（XRF）分析礦石化學(xué)成分，礦物表征自動(dòng)定量分析系統(tǒng)（AMICS）測(cè)試磷礦中硅元素的賦存狀態(tài)、礦石的礦物組成、磷灰石嵌布特征及磷灰石礦物的粒度分布與連生特性。

2 礦石成分分析

礦石主要化學(xué)成分分析結(jié)果見(jiàn)表1，主要礦物組成見(jiàn)表2，AMICS測(cè)定的結(jié)果顯示見(jiàn)圖1，AMICS對(duì)礦石中硅元素的分布測(cè)定結(jié)果見(jiàn)圖2。

從表1可以看出，礦石P2O5含量18.45%，CaO、MgO含量分別為28.16%和2.20%，SiO2含量36.30%，倍半氧化物含量為5.94%，同時(shí)含有鈉、鉀、錳、鈦等組分，因此，礦石為硅鈣質(zhì)高倍半氧化物磷礦石，需要通過(guò)選礦的方法脫除部分硅、鎂和倍半氧化物才能滿(mǎn)足下游產(chǎn)業(yè)要求。

從表2、圖1可以看出，礦石中的有用礦物主要為磷灰石，占49.22%；脈石礦物主要有石英、白云石、綠泥石、硅灰石、鈣長(zhǎng)石和鉀長(zhǎng)石，還有少量輝石、白云母、褐鐵礦、方解石和高嶺石等，其中，石英占31.44%、白云石占8.90%、硅酸鹽或硅鋁酸鹽占7.8%以上。礦石中需要重點(diǎn)脫除的脈石礦物為石英和白云石，其次為硅鋁酸鹽礦物和褐鐵礦。

從圖2可以看出，礦石中硅元素主要集中分布在石英內(nèi)，占86.93%，少量分布在硅灰石、膠磷礦、綠泥石、白云母和長(zhǎng)石等礦物中，石英脫除量決定了脫硅效果。

3 磷灰石的嵌布特征、粒度分布與連生特性

3.1 磷灰石的嵌布特征

采用AMICS對(duì)礦石特征進(jìn)行分析，可知磷灰石在礦石中的主要有以下幾種嵌布特征：①磷灰石顆粒與白云石和石英顆粒彼此鄰接，屬于毗鄰連生關(guān)系（圖3（a）），②粗粒單體解離態(tài)的磷灰石（圖3（b）），③粒狀磷灰石被石英包裹（圖3（c）），④圓粒狀磷灰石被白云石包裹（圖3（d）），⑤碎裂狀磷灰石與綠泥石交互嵌布（圖3（e）），⑥磷灰石與石英鑲嵌嵌布（圖3（f））。

總體上看，粗粒磷灰石中包裹少量細(xì)粒石英和白云石等脈石礦物顆粒，白云石和石英粗粒中包裹少量細(xì)粒磷灰石是影響磷灰石解離的主要因素。微細(xì)粒磷灰石和微細(xì)粒脈石礦物是影響磷灰石選別指標(biāo)的主要不利因素。

3.2 磷灰石的粒度分布與連生特性

3.2.1 磷灰石與其他礦物的共生關(guān)系

礦石中磷灰石是有用礦物，其與脈石礦物的共生情況直接影響分選指標(biāo)。采用AMICS對(duì)礦石中磷灰石的單體解離度及連生關(guān)系進(jìn)行了表征，其中磷灰石單體占44.05%，與某礦物的二元共生或以某礦物為主的三元包裹關(guān)系見(jiàn)表3。

從表3可以看出，磷灰石主要與石英礦物連生，其中與石英二元共生關(guān)系占19.65%，與石英三元包裹關(guān)系占9.54%，其次是與白云石、硅灰石、鈣長(zhǎng)石和綠泥石連生，其中與白云石連生占2.80%、與硅灰石連生占4.74%、與鈣長(zhǎng)石連生占5.13%、與綠泥石連生占2.58%。磷灰石與伴生礦物之間相互連生或互為包裹體會(huì)對(duì)礦物的單體解離及分選指標(biāo)產(chǎn)生重要的影響。因此，應(yīng)通過(guò)磨礦方式擴(kuò)大磷灰石的單體解離度，為后續(xù)浮選磷灰石創(chuàng)造條件，降低浮選過(guò)程中磷灰石與脈石礦物間的交互影響［9-10］。

3.2.2 礦石中磷灰石的單體解離度測(cè)定結(jié)果

檢測(cè)對(duì)象中脈石礦物顆粒數(shù)為18 448，磷灰石單體及其連生體的顆粒數(shù)見(jiàn)表4。

從表4可以看出，磷灰石顆粒中自由表面積占80%及以上顆粒累積占72.94%，因此，可認(rèn)為該磷礦中磷灰石單體解離粒度為72.94%。需要指出的是，此時(shí)磷灰石顆粒單體解離評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)與上文研究共生關(guān)系時(shí)不同，所以?xún)烧邌误w解離度數(shù)值不同。

3.2.3 礦石中磷灰石的嵌布粒度

礦石中磷灰石的嵌布粒度與磨礦流程、選礦方法及選礦流程的選擇有重要的影響，同時(shí)，決定著可能達(dá)到的選別指標(biāo)。礦石中磷灰石的嵌布粒度見(jiàn)圖4。

從圖4可以看出，磷灰石屬于以細(xì)粒為主的不等粒嵌布的礦石，粒度主要集中在25～150μm，d50=61.9μm，d90=141.8μm。嵌布粒度小于31.53μm的磷灰石占21.10%。所以，一般需要通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，決定是否需要采用階段磨礦、階段選別的流程，即先粗磨使一部分磷灰石單體解離，分選出這一部分單體解離的磷灰石，然后再磨礦再單體解離并分選出剩下的磷灰石。

3.2.4 試樣各粒級(jí)主要化學(xué)成分分析

試樣各粒級(jí)P2O5、MgO、SiO2含量分析結(jié)果見(jiàn)表5。

從表5可以看出，磷在各粒級(jí)分布較均勻，中間偏粗粒級(jí)略有富集，無(wú)法通過(guò)篩分方法預(yù)先拋除部分尾礦；硅在微細(xì)粒級(jí)（-0.038 mm）明顯富集，預(yù)示硅質(zhì)礦物的脫除難度較大。

3 結(jié)論

（1）云南某硅鈣質(zhì)高倍半氧化物磷礦石P2O5含量18.45%，SiO2、CaO、MgO含量分別為36.30%、28.16%和2.20%，倍半氧化物含量為5.94%；有用礦物主要為磷灰石，占49.22%；脈石礦物主要有石英、白云石、綠泥石、硅灰石、鈣長(zhǎng)石和鉀長(zhǎng)石，其中石英占31.44%、白云石占8.90%、硅酸鹽或硅鋁酸鹽占7.8%以上；礦石中硅主要集中分布在石英內(nèi)，占86.93%。

（2）磷灰石的主要嵌布特征有磷灰石顆粒與白云石和石英顆粒毗鄰連生、粗粒單體解離態(tài)的磷灰石、粒狀磷灰石被石英包裹、圓粒狀磷灰石被白云石包裹、碎裂狀磷灰石與綠泥石交互嵌布、磷灰石與石英鑲嵌嵌布。

（3）試樣中的磷灰石單體解離度為44.05%，主要與石英礦物連生，其中與石英二元共生關(guān)系占19.65%，與石英三元包裹關(guān)系占9.54%，其次是與白云石、硅灰石、鈣長(zhǎng)石和綠泥石連生；磷灰石顆粒中自由表面積占80%及以上顆粒累計(jì)占72.94%；磷灰石屬于以細(xì)粒為主的不等粒嵌布的礦石，粒度主要集中在25～150μm，d50=61.9μm，d90=141.8μm；磷在各粒級(jí)分布較均勻，中間偏粗粒級(jí)略有富集，無(wú)法通過(guò)篩分方法預(yù)先拋除部分尾礦；硅在微細(xì)粒級(jí)（-0.038 mm）明顯富集，預(yù)示硅質(zhì)礦物的脫除難度較大。