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        湖北省中低品位磷塊巖工業(yè)類型劃分的研究

        2013-11-20 05:05:20王樹林黃志良池汝安石和彬
        中國(guó)礦業(yè) 2013年1期
        關(guān)鍵詞:磷塊巖礦樣磷礦

        王樹林,黃志良,劉 苗,池汝安,石和彬

        (武漢工程大學(xué),湖北 武漢430074)

        磷資源是我國(guó)重要的戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源。湖北省作為我國(guó)的磷資源大省,保有儲(chǔ)量達(dá)到25.43億t,占全國(guó)總資源量的15.14%[1]。由于近幾十年的不斷開采,大部分高品位磷礦被開采完,剩下80%左右為中低品位的沉積型磷塊巖[2]。由于其品位較低(P2O5%<25%),且礦石種類復(fù)雜,目前都沒有系統(tǒng)性地對(duì)中低品位磷塊巖工業(yè)類型進(jìn)行劃分。本次工作在研究了課題組前期工作的基礎(chǔ)上[3-6],根據(jù)湖北省各礦區(qū)中低品位磷塊巖的化學(xué)成分、礦物賦存狀態(tài)特征、礦物的嵌布嵌鑲特征和具體采用的浮選選礦流程,將磷塊巖的工業(yè)類型劃分為硅質(zhì)磷塊巖、鎂質(zhì)磷塊巖、硅(鎂)質(zhì)磷塊巖和鎂(硅)質(zhì)磷塊巖。

        1 研究方法

        以磷塊巖不同的化學(xué)組分及化學(xué)組分在礦物中賦存狀態(tài)特征做為工業(yè)類型劃分的基礎(chǔ),以磷塊巖的礦物嵌布嵌鑲特征為工業(yè)類型劃分的依據(jù),以相應(yīng)工業(yè)類型確定其選礦工藝流程為工業(yè)類型劃分的目標(biāo)。首先,在分析湖北省各主要磷資源產(chǎn)地大量磷塊巖礦石樣品的基礎(chǔ)上,選取了四種磷塊巖礦石樣品,并一一編號(hào)。將它們的塊狀樣品制備成厚0.03mm的晶體光學(xué)薄片,用奧林巴斯BH-2型偏光顯微鏡進(jìn)行巖礦鑒定及工藝礦相學(xué)研究。然后,將塊狀樣品破碎球磨成礦粉,做X螢光分析,測(cè)定其化學(xué)組分,并篩分成不同粒級(jí),按相應(yīng)的選礦流程進(jìn)行礦相跟蹤考察。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 不同磷塊巖的化學(xué)組分及主要化學(xué)組分在礦物中賦存狀態(tài)特征

        將編號(hào)后的四種磷塊巖礦樣分別做X螢光分析,測(cè)定其化學(xué)組分,結(jié)果如下表1。

        表1 各礦樣的多元素分析(單位:%)

        通過礦物晶體光學(xué)性質(zhì)研究可知,這四種磷塊巖中工業(yè)礦物為膠磷礦,脈石礦物主要有碳酸鹽礦物、石英質(zhì)礦物、粘土類礦物和鐵碳質(zhì)礦物。根據(jù)磷礦主要化學(xué)組分和磷礦中礦物的關(guān)系,重點(diǎn)確定了P2O5組分、MgO組分和SiO2組分在四種磷塊巖各礦物中的賦存狀態(tài),結(jié)果如表2~表5。

        表2 1#磷塊巖中考查組分在各礦物中的賦存狀態(tài)

        表3 2#磷塊巖中考查組分在各礦物中的賦存狀態(tài)

        表4 3#磷塊巖中考查組份在各礦物中的賦存狀態(tài)

        表5 4#磷塊巖中考查組份在各礦物中的賦存狀態(tài)

        根據(jù)各礦物的賦存狀態(tài)可知,在四種磷塊巖中P2O5組分賦存在膠磷礦中;MgO組分主要賦存在碳酸鹽礦物中,少量賦存在膠磷礦中;SiO2組分主要賦存在石英質(zhì)礦物中,少量賦存在膠磷礦、粘土類礦物中。由于中低品位磷礦經(jīng)過選礦后P2O5品位必須在30%以上、SiO2含量15%以下、MgO含量低于1%[5,7],才能進(jìn)行后續(xù)工業(yè)化使用。當(dāng)在磷塊巖原礦中,如SiO2含量在15%以上,需要通過選礦降硅,選除石英質(zhì)礦物;同樣當(dāng)MgO含量高于1%時(shí),則需要降鎂,選除碳酸鹽礦物。由此,我們根據(jù)這四種磷塊巖的化學(xué)組分,其中1#MgO含量<1%,SiO2含量>15%,將其工業(yè)類型定為硅質(zhì)磷塊巖,需要通過選礦降硅;2#MgO含量>1%,SiO2含量<15%,將其工業(yè)類型定為鎂質(zhì)磷塊巖,需要通過選礦降鎂。而另外兩種磷塊巖,它們的SiO2和MgO含量都超過了選礦指標(biāo),需通過選礦降硅降鎂。對(duì)于這種情況,我們可根據(jù)SiO2和MgO主要賦存脈石礦物的重量百分比的高低來(lái)對(duì)它們進(jìn)行劃分,而劃分意義在于選礦流程是以降硅為主,還是以降鎂為主。對(duì)于3#磷塊巖,由于其碳酸鹽礦物重量百分比<石英質(zhì)礦物重量百分比,可將工業(yè)類型定為硅(鎂)質(zhì)磷塊巖,相應(yīng)地4#磷塊巖工業(yè)類型定為鎂(硅)質(zhì)磷塊巖。

        2.2 各磷塊巖的礦物嵌布嵌鑲特征

        將四種磷塊巖的光片在顯微鏡下照相,研究其不同工業(yè)類型的礦物嵌布嵌鑲特征,結(jié)果如圖1所示。

        在硅質(zhì)磷塊巖礦樣(1#)中,膠磷礦(Clh)呈塊狀,-0.320~+0.075mm粒級(jí)占83.29%,屬中粒嵌布,和石英(Qtz)毗連鑲嵌,同時(shí)可見有少量的碳酸鹽。

        在鎂質(zhì)磷塊巖礦樣(2#)中,膠磷礦(Clh)呈凝膠狀,-0.320~+0.075mm粒級(jí)占82.76%,屬中粒嵌布,與白云石(Dol)主要平直毗連鑲嵌,同時(shí)膠磷礦(Clh)包裹小顆白云石和石英(Qtz)。

        在硅(鎂)質(zhì)磷塊巖礦樣(3#)中,膠磷礦(Clh)呈鮞狀,在-0.320~0.075mm粒級(jí)占90.60%,屬中粒嵌布,與玉髓(Cln)毗連鑲嵌,與白云石(Dol)平直毗連。

        圖1 各礦樣的嵌布關(guān)系相片

        在鎂(硅)質(zhì)磷塊巖礦樣(4#)中,膠磷礦(Clh)呈凝膠狀,在 -0.320~+0.075mm 粒級(jí)占75.62%,屬中粒嵌布,和條紋狀白云石(Dol)平直毗連,同時(shí)膠磷礦中包裹著細(xì)小的石英(Qtz)顆粒。

        2.3 不同工業(yè)類型磷塊巖浮選選礦流程

        目前,針對(duì)湖北中低品位磷礦的浮選工藝流程主要有:一步浮選(正浮選和反浮選)和兩步浮選(正反浮選、反正浮選、雙反浮選)工藝[8]。針對(duì)本次研究中不同工業(yè)類型磷塊巖,我們選取不同浮選工藝流程。

        由于硅質(zhì)磷塊巖(1#)含SiO2高,含 MgO低,我們采用單一正浮選工藝進(jìn)行降硅處理。經(jīng)一粗、一精、一掃、中礦集中返回粗選的閉合流程實(shí)驗(yàn),獲得了精礦含 P2O530.67%、SiO212.47%、產(chǎn)率60.36%、回收率91.65%的正浮選指標(biāo)。

        鎂質(zhì)磷塊巖(2#)含 MgO高,含SiO2低,我們采用單一反浮選工藝進(jìn)行降鎂處理。經(jīng)一粗、一精的反浮選流程(圖2)實(shí)驗(yàn),獲得精礦含P2O530.51%、MgO 0.43%、產(chǎn) 率 67.18%、回收率88.74%的反浮選指標(biāo)。

        硅(鎂)質(zhì)磷塊巖(3#)含SiO2高,含 MgO較高,我們采用正反浮選工藝進(jìn)行降硅降鎂處理。經(jīng)一粗、一精、一掃正浮選與一粗、一精反浮選聯(lián)合流程(圖3)實(shí)驗(yàn),獲得精礦含 P2O539.88%、SiO212.17%、MgO 0.64%、產(chǎn) 率 46.64%、回 收 率71.81%的正-反浮選指標(biāo)。

        圖2 2#磷塊巖反浮選選礦流程圖

        圖3 3#磷塊巖正反浮選選礦流程圖

        鎂(硅)質(zhì)磷塊巖(4#)含 MgO高,含SiO2較高,我們采用反正浮選工藝進(jìn)行降鎂降硅處理。經(jīng)一粗、一精反浮選與一粗、一精、一掃正浮選聯(lián)合流程實(shí)驗(yàn),獲得精礦含P2O535.20%、SiO29.74%、MgO 0.68%、產(chǎn)率56.54%、回收率73.42%的反-正浮選指標(biāo)。

        3 結(jié)語(yǔ)

        通過對(duì)我們選取4種湖北省中低品位磷塊巖化學(xué)組分、礦物賦存狀態(tài)特征、礦物的嵌布嵌鑲特征和具體采用的浮選選礦流程,將磷塊巖的工業(yè)類型劃分為硅質(zhì)磷塊巖、鎂質(zhì)磷塊巖、硅(鎂)質(zhì)磷塊巖和鎂(硅)質(zhì)磷塊巖。其劃分依據(jù)如表6。

        表6 湖北省中低品位磷塊巖工業(yè)類型劃分依據(jù)

        [1]彭三國(guó),姚敬劬.湖北磷礦資源的保護(hù)[J].中國(guó)礦業(yè),2005,14(12):30-33.

        [2]劉乃富.湖北磷礦開采現(xiàn)狀與展望[J].化工礦物與加工,2004(9):1-3.

        [3]石和彬,王樹林,梁永忠,等.云南中低品位硅鈣質(zhì)磷塊巖工藝礦物學(xué)研究[J].武漢工程大學(xué)學(xué)報(bào),2008,30(2):5-8.

        [4]王樹林,黃志良,羅欣,等.宜昌磷礦工藝礦相學(xué)研究[J].武漢工程大學(xué)學(xué)報(bào),2012,34(2):55-59.

        [5]田興,石和彬,趙靜,等.湖北某中低品位硅質(zhì)磷礦工藝礦物學(xué)研究[J].武漢工程大學(xué)學(xué)報(bào),2012,34(3):45-50.

        [6]黃志良,冷盛強(qiáng),孫家壽.黃麥嶺磷礦礦石工藝礦相學(xué)研究[J].化工礦山技術(shù),1996,25(3):27-29.

        [7]黃大雨,肖云漢,高之忠.我國(guó)磷礦資源概況及主要選別流程[J].化工礦山技術(shù),1982(1):40-44.

        [8]羅惠華.湖北宜昌中低品位膠磷礦選礦工藝探討[J].礦冶,2007,16(4):10-13.

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