何艷麗，張　君，游學(xué)軍

四川馬邊老河壩礦區(qū)銅廠埂礦段八號礦塊磷礦礦石物質(zhì)組分特征

何艷麗1，張君2，游學(xué)軍2

（1.四川發(fā)展（控股）有限責(zé)任公司，成都 610041；2.四川省地礦局二○七地質(zhì)隊，四川樂山 614000）

在總結(jié)前人科研成果和找礦評價成果的基礎(chǔ)上，應(yīng)用礦石薄片、掃描電鏡和化學(xué)分析等對馬邊老河壩礦區(qū)銅廠埂礦段八號礦塊磷礦礦石的物質(zhì)組分進(jìn)行了研究，論述了主要礦石礦物氟磷灰石和主要脈石礦物玉髓、石英和白云石的礦物學(xué)特征，包括其結(jié)晶形態(tài)、粒度、物理光學(xué)性質(zhì)和產(chǎn)出特征等；闡明了礦石主要礦物成分與主要化學(xué)組分的關(guān)系，為進(jìn)一步研究礦石的加工和工業(yè)利用途徑提供了基礎(chǔ)資料。

磷礦；礦物學(xué)；化學(xué)組分；馬邊老河壩

馬邊老河壩礦區(qū)銅廠埂礦段八號礦塊磷礦位于四川省樂山市馬邊縣境內(nèi)，處于康滇地軸東緣川滇成磷帶北段，是馬邊磷集區(qū)大型磷礦之一[1]，屬昆陽式海相沉積磷塊巖礦床[2]。磷礦賦存于寒武系下統(tǒng)麥地坪組下段，與云南省昆陽磷礦層位相當(dāng)。礦區(qū)磷礦分上（Ⅱ）和下（Ⅰ）兩個礦層，以下礦層為主。下礦層走向長2 130m，呈層狀順層產(chǎn)出，產(chǎn)狀與圍巖一致。磷礦層厚度10.82m，P2O5品位25.31%～30.42%，含富磷礦層。經(jīng)勘探評價探獲磷礦石資源儲量9773.75萬噸，屬大型磷塊巖礦床[3]。

1　礦石礦物成分特征

礦石中的磷酸鹽礦物為超微晶至細(xì)晶的氟磷灰石和微含碳的氟磷灰石，此外，還偶見少量銀星石。脈石礦物以白云石為主，次為石英、玉髓、方解石、水云母及微量綠泥石、長石，雜質(zhì)礦物為黃鐵礦、石膏、硬石膏、螢石、電氣石及炭質(zhì)等。磷酸鹽礦物30%~85%，平均50%；硅質(zhì)礦物（玉髓、石英，少量水云母、綠泥石、白云母）約15%~60%，平均25%；碳酸鹽礦物（白云石為主，少量方解石）占10%~50%，平均約20%。除上述三類礦物以外，黃鐵礦、石膏、硬石膏、螢石、電氣石及炭質(zhì)等所占比例約1%~2%。（表1）。

表1　磷礦石礦物成分一覽表

2　礦物學(xué)特征

2.1磷酸鹽類礦物

礦石中的磷酸鹽類礦物為超微晶至細(xì)晶的氟磷灰石和微含碳的氟磷灰石，此外，還偶見少量銀星石。按其結(jié)晶形態(tài)可分為泥晶磷灰石、細(xì)晶磷灰石、纖維集晶磷灰石和銀星石四種。

2.1.1泥晶磷灰石

是礦石中的主要礦物成分，含量50%～55%，鏡下呈淡棕色，黃棕、深棕、深灰色，折射率高，具中心突起，糙面顯著。在礦石中常呈凝膠狀、粒屑及少許鮞粒狀產(chǎn)出。在泥晶磷灰石組成的粒屑中常有白云石、玉髓、石英、水云母等雜質(zhì)混入。在正交編光下呈全消光，有時具微弱光性，掃描電鏡下磷灰石呈粒徑0.001mm左右的超微晶粒集合體。（圖1）。

2.1.2細(xì)晶磷灰石

在礦石中分布較均勻，含量一般約5%左右。在顯微鏡下呈無色透明，具標(biāo)準(zhǔn)中正突起，雙折射率低，正交偏光下干涉色呈一級灰，粒徑0.005～0.03mm，它是泥晶磷灰石在成巖后期重結(jié)晶作用下生成。常賦存于泥晶磷灰石內(nèi)或由它組成的粒屑中。（圖2）。

2.1.3纖維集晶磷灰石

礦石中少見，于粒屑間或孔洞中，呈纖維狀、針狀微晶，亦見環(huán)繞顆粒或洞壁緊密集結(jié)為環(huán)(皮)殼。潔凈透明，鏡下無色，正偏光下干涉色一級灰，常呈放射狀消光，是由緩慢化學(xué)沉淀作用生成。（圖3）。

2.1.4銀星石

礦石中偶見，僅見于風(fēng)化帶礦石中。鏡下為無色～淺黃色晶體，呈纖維狀或放射狀集合體產(chǎn)出。低正突起，干涉色為二級黃、灰黑、灰白色等。為次生含鋁磷酸鹽礦物。

圖1　泥晶磷灰石礦物

圖2　細(xì)晶磷灰石礦物

圖3　纖維集晶磷灰石礦物

2.2硅質(zhì)類礦物

硅質(zhì)類礦物為氧化硅礦物和硅酸鹽礦物，其中氧化硅礦物含量最多（占硅質(zhì)礦物含量的80%左右）。硅質(zhì)類礦物包括玉髓、石英、水云母粘土，以及少量的微量綠泥石、白云母等。

圖4　磷塊巖中的石英、玉髓及雜質(zhì)

圖6　條（紋）帶磷灰石中的白云石

圖5　含磷白云巖中的白云石

2.2.1玉髓、石英

兩者均為氧化硅礦物，玉髓粒徑小于0.01mm，形狀為纖維狀集晶、粒狀集晶和球粒狀集晶等，系隱晶～微晶質(zhì)；石英粒徑也小于0.01mm，可由玉髓重結(jié)晶而成（圖4），系他形晶粒。氧化硅礦物的空間分布主要有以下幾種形式：

1）礦物為透鏡條帶與磷灰石條帶相間或多毫米～多厘米的條帶狀，形成條帶狀硅質(zhì)磷塊巖。

2）少量白云石和磷灰石分布于大片隱晶～微晶基底中，形成含磷硅質(zhì)巖。

3）在磷灰石砂（礫）屑、團(tuán)塊、鮞粒之間，呈硅質(zhì)膠結(jié)物形成硅基砂屑磷塊巖。

4）在磷酸鹽砂屑、礫屑、團(tuán)塊、鮞粒中夾雜玉髓微晶集合體和粉晶白云石。

5）碎屑狀石英及纖維狀集晶之次生細(xì)脈。

2.2.2水云母粘土、綠泥石、白云母

三者均屬硅酸鹽礦物，其中水云母粘土含量最多（占硅質(zhì)礦物的15%以上），綠泥石和白云母含量較少（占硅質(zhì)礦物的5%以下）。

水云母粘土的空間分布主要有以下幾種形式：

1）基底為顯微鱗片狀集合體，伴有部分鐵質(zhì)礦物和磷灰石，形成了含磷水云母粘土巖。

2）分布在磷礦石中，不規(guī)則之條帶相對明顯。

3）微晶集合體充填在磷酸鹽粒屑間，形成了泥基砂屑磷塊巖。綠泥石和白云母的分布形式如下：

1） 部分綠泥石與水云母粘土混生。

2） 其他為砂屑狀，與白云母、石英共同產(chǎn)出于陸屑。

2.3碳酸鹽類礦物

碳酸鹽類礦物主要以白云石居多，方解石少量。

2.3.1白云石

白云石在磷礦石中分布較廣，含量約占碳酸鹽礦物含量的90%。在顯微鏡下白云石無色透明，粒徑不均。其中，0.01 至0.25mm的細(xì)晶和粉晶最多，小于0.01mm和大于0.25mm的中晶和微晶較少，小于0.005mm的泥晶白云石極少。其產(chǎn)出形式主要有以下幾種：

1）含磷白云巖中的白云石（圖5）。為半自形、他形粉晶和細(xì)晶晶粒的集合體在礦層頂、底板或夾矸中形成。

2）條（紋）帶磷灰石中的白云石（圖6）。為條紋（帶）相對集中的淺色條紋（帶）與磷灰石相對集中的深色條紋（帶）相間分布在磷礦石中。

3）磷塊巖中的充填物（云基）（圖7）。

4）伴于磷質(zhì)砂（礫）屑、團(tuán)塊中，呈粉塵狀雜質(zhì)。

2.3.2方解石

在顯微鏡下方解石與白云石的光性相似，不易區(qū)分?？捎密缢丶t染色法使方解石染色，達(dá)到區(qū)分目的。方解石在磷礦石中含量很少，約占碳酸鹽礦物含量的10%，大多由白云石經(jīng)脫白云化而生成，少量次生細(xì)脈是后期生成的方解石（圖8）。

2.4其他微量雜質(zhì)礦物

主要有黃鐵礦、石膏、硬石膏、螢石、電氣石及炭質(zhì)等。

黃鐵礦為0.01～0.1mm的微晶或不規(guī)則污染狀，含量最多。炭質(zhì)呈污染狀，且污染導(dǎo)致炭質(zhì)染色加深，并與磷灰石相伴。除此之外，鐵、鈦礦物含量極微，呈細(xì)小晶粒狀的副礦物。

圖7　磷塊巖中的充填物（云基）

圖8　方解石

3 礦石化學(xué)組分特征

磷礦石的主要化學(xué)成分為P2O5、MgO、CaO、CO2、SiO2、F等，總含量達(dá)95.32%～99.82%。除此之外，還有少量Al2O3、Fe2O3、K2O、Na2O、S及微量元素Cl、I、稀土元素（RE2O3）、U和有機(jī)炭等。其中，P2O5、CaO、SiO2、F及I等為有益成分， MgO、Al2O3、Fe2O3、Cl等為有害成分。礦石主要化學(xué)組分含量詳見表2。

3.1主要化學(xué)成分來源及特征

P2O5：源于磷酸鹽類礦物，含量18.48%～33.43%，平均含量21.78%，塊狀磷塊巖比條帶狀磷塊巖含量高；

MgO：源于碳酸鹽類礦物中的白云石，含量2.00%～8.05%，平均含量5.46%；

CaO：既源于磷酸鹽類礦物，又有相當(dāng)一部份來自白云石、方解石等碳酸鹽礦物，平均含量約39.22%；

SiO2：來源于石英（玉髓）和硅鋁酸鹽礦物，平均含量約14.42%；

CO2：來源于碳酸鹽類礦物中的白云石和方解石，平均含量約13.05%；

F：來源于磷酸鹽類礦物，含量1.54%～3.56%，平均含量2.11%；

3.2少量和微量化學(xué)成分來源及特征

少量化學(xué)成分主要為Al2O3、Fe2O3、Pb，微量化學(xué)成分主要為Cl、As、Cd、I等。

Al2O3：主要來源于粘土礦物，含量0.10%～1.54%，平均含量1.08%；

Fe2O3：主要來源于粘土礦物，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%，遠(yuǎn)高于克拉克值，Cl的富集與磷灰石的結(jié)構(gòu)有關(guān)，Cl-作為附加陰離子，可以替代磷灰石結(jié)構(gòu)中的F-和OH-，同時也可以被粘土礦物吸收，Cl-在制酸過程中腐蝕設(shè)備，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，此含量對人畜有益無害，I的富集與生物、有機(jī)質(zhì)作用有關(guān)。

3.3礦石化學(xué)組份與礦物成分的關(guān)系

由于礦石礦物成份與化學(xué)成份具有相關(guān)性，故磷塊巖中磷灰石成分P2O5、CaO、F，碳酸鹽（白云石和方解石）成份CaO、MgO、CO2及硅質(zhì)礦物（玉髓或石英、粘土）SiO2、Al2O3間具有明顯的疊加和消長的關(guān)系，其特征如下：

1）P2O5、F二組份均來自磷灰石，因此二組份間有強(qiáng)烈的正相關(guān)性，二者相關(guān)系數(shù)達(dá)99%，P2O5/F約為11左右。

2）CaO既源于磷灰石，又有相當(dāng)一部份來自白云石、方解石為代表的碳酸鹽礦物，因此CaO與P2O5、F的關(guān)系只有扣除碳酸鹽礦物中的CaO后才與P2O5、F有明顯的相關(guān)性。此時CaO與P2O5、F相關(guān)系數(shù)可達(dá)99%，CaO/P2O5約為1.62～1.74。

3）CaO、MgO、CO2三組份均來自碳酸鹽，它們間本應(yīng)表現(xiàn)出良好的相關(guān)性，但由于礦石中的CaO除少部份源于碳酸鹽礦物外，大部份來自磷灰石，致使化學(xué)成份中CaO與MgO的密切相關(guān)性被掩蓋，甚至表現(xiàn)為不相關(guān)和負(fù)相關(guān)，而CaO、MgO與CO2的關(guān)系亦同樣反映出這種假象。只有在磷礦石中的碳酸鹽礦物以白云石為主時，MgO與CO2才表現(xiàn)出良好的相關(guān)性。

4）SiO2、Al2O3二組份源于石英（玉髓）和硅鋁酸鹽礦物。它們在礦石中含量的高、低與其礦物量的多少直接有關(guān)。當(dāng)?shù)V石中含大量水云母（泥質(zhì)）礦物時，SiO2和Al2O3可表現(xiàn)出一定的相關(guān)性；但由于一般礦石中硅質(zhì)礦物均是以石英（玉髓）為主，泥質(zhì)礦物很少或無，故SiO2與Al2O3通常無相關(guān)性。

表2　八號礦塊磷礦礦石化學(xué)成分含量統(tǒng)計表

4 結(jié)論

馬邊老河壩礦區(qū)銅廠埂礦段八號礦塊磷礦主要礦石礦物為氟磷灰石，脈石礦物為硅質(zhì)礦物（玉髓、石英等）和碳酸鹽礦物（白云巖、方解石）為主，含微量黃鐵礦、石膏、硬石膏、螢石、電氣石及炭質(zhì)等雜質(zhì)礦物。

礦石主要化學(xué)組分為P2O5、MgO、CaO、SiO2、CO2、F和少量Al2O3、Fe2O3等。其中主要有益組分P2O5含量18.48%～33.43%，平均21.78%；伴生有益組分CaO平均含量39.22%、SiO2平均含量14.42%及少量F和I等。有害組分除MgO含量（平均5.46%）較高外，其余組分Al2O3、Fe2O3、Cl等含量均較低。

四川化工天瑞礦業(yè)有限責(zé)任公司于2011年3月取得馬邊老河壩礦區(qū)銅廠埂礦段八號礦塊磷礦采礦權(quán)，設(shè)計開采規(guī)模為250萬t/a。礦山資源儲量規(guī)模達(dá)大型，有原生富磷礦存在，其中Ⅰ級品磷礦石1547.34萬噸，P2O5平均品位30.85%，占比16.2%。礦石類型簡單，屬易選礦、加工級礦石，工業(yè)類型以硅質(zhì)與碳酸鹽混合型磷塊巖礦石為主。

[1] 四川省國土資源廳.四川省馬邊～雷波地區(qū)磷礦專項地質(zhì)勘查規(guī)劃（2007—2015年）[R]. 2008.

[2] 四川省化工地質(zhì)勘查院.四川省磷礦資源潛力評價成果報告[R]. 2011.

[3] 四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局二零七地質(zhì)隊. 四川省馬邊彝族自治縣老河壩礦區(qū)銅廠埂礦段八號礦塊磷礦資源儲量核實報告[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

何艷麗（1981-），女，四川宜賓人，地勘工程師，從事地勘項目管理和礦政管理