曹陽陽 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，在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。我國磷礦資源十分豐富，磷礦總資源量僅次于摩洛哥，居世界第二［1-2］。從資源分布來看，主要集中在云南、貴州、湖北、湖南和四川5?。粡馁Y源稟賦來看，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)過富集才能有效利用。在我國的磷礦中，適宜大規(guī)模開采的資源較少，大多數(shù)都是較難開采的薄至中厚礦體，難選礦多、易選礦少［5］。

云南是我國的磷礦資源大省，探明儲量居全國第一，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，保有磷礦資源儲量約42.40億t，占全國保有總量的23.74%［6］，其中Ⅰ級品（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采加速了資源的消耗和貧化，開發(fā)利用中低品位磷礦資源已經(jīng)迫在眉睫。云南磷礦石類型多，結(jié)構(gòu)構(gòu)造復(fù)雜，不同類型礦石性質(zhì)差異較大，增加了選礦開發(fā)難度。因此，對磷礦進(jìn)行系統(tǒng)的工藝礦物學(xué)分析，研究礦石性質(zhì)特征，對磷礦的開發(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射線熒光分析儀（XRF）分析礦石化學(xué)成分，礦物表征自動定量分析系統(tǒng)（AMICS）測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)果見表1，主要礦物組成見表2，AMICS測定的結(jié)果顯示見圖1，AMICS對礦石中硅元素的分布測定結(jié)果見圖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，需要通過選礦的方法脫除部分硅、鎂和倍半氧化物才能滿足下游產(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、鈣長石和鉀長石，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對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定結(jié)果

檢測對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判標(biāo)準(zhǔn)與上文研究共生關(guān)系時(shí)不同，所以兩者單體解離度數(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 試樣各粒級主要化學(xué)成分分析

試樣各粒級P2O5、MgO、SiO2含量分析結(jié)果見表5。

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