安宁上层胶磷矿矿石工艺矿相研究

1、#试验研究#IM& P 化工矿物与加工2009 年第 11 期文章编号: 1008- 7524( 2009) 11- 0014- 04X安宁上层胶磷矿矿石工艺矿相研究杨绍彬( 云南磷化集团有限公司研发中心, 云南 昆明650113)摘要: 通过对安宁胶磷矿矿石性质、化学组成、矿物种类、矿物含量、组分赋存状态、嵌布粒度关系、单体解离度等的研究,为中低品位胶磷矿的分步磨矿工序、磨矿粒度和浮选药剂制度、选矿方案的确定提供了关键数据。 关键词: 胶磷矿; 矿石工艺矿相; 分析研究; 选矿 中图分类号: TD 971文献标识码: A0 引言目前我国磷富矿储量日益减少, 中低品位磷矿的开采利用已成为磷资源

2、开发的关键。安宁中 低品位磷矿种类复杂, 主要有硅钙质、镁质( 碳酸盐) 、粘土质等。安宁 200 万t/ a 选厂配矿后的胶磷矿的选矿存在较多问题, 降镁、硅、铝的合理工艺流程较难确定, 因此必须对安宁磷矿进行工艺矿石学的详细研究, 从而为选矿方案的确定提供基础数据。 1 地质概况安宁县街磷矿位于昆明西南 60 km, 为大型沉积磷块岩矿床, 按其分布划分为 4 个矿段, 从南到北为云龙山矿段、背阴山矿段、北登矿段和菠萝 湾矿段。 安宁县街磷矿资源主要分布在背阴山矿段, 占总储量的 66%, 占全区上层矿储量的71. 44%,平均品位 23. 51% 。本次研究的样品均取自背阴山矿段上层矿。

3、 2 矿石的矿物成分2. 1原矿的矿物种类分析根据岩矿鉴定, 主要工业矿物为磷酸盐类矿物( 氟磷灰石) , 主要脉石矿物有碳酸盐类矿物、石英) 长石) 粘土类矿物、铁) 碳质矿矿物。 2. 2微晶氟磷灰石( 以下简称胶磷矿)氟磷灰石成分分析见图 1。 图 1氟磷灰石化学成分能谱分析成分分析表明: 除主要成份P 和 Ca 以外, 还含有F 和C、M g、Si、Al 等。 2. 3 氟磷灰石扫描电镜( SEM) 形貌分析氟磷灰石扫描电镜( SEM ) 形貌分析见图 2。 图 2氟磷灰石的扫描电镜( SEM) 分析图 2 表明: 结晶粒度为 50 100 Lm, 属微晶质, 磷灰石微晶间有细小的包裹

4、矿物。 以上总的分析结果表明: 矿石中主要工业含 X 收稿日期: 2009- 05- 18 14 #试验研究#IM& P 化工矿物与加工2009 年第 11 期磷矿物为微晶质氟磷灰石, 其余矿物由于本文篇幅有限不再叙述。 3 全层样品多元素分析及不同粒级成分分析3. 1原矿全层多元素分析( 化学分析)原矿全层多元素分析结果见表 1。 全层原矿破碎粒度分析结果见表 2。 表2 原矿样品粒度分析表粒度/ 目产率/ %累积产率/ %+ 8058. 0058. 00- 80 + 1001. 301. 30表 1原矿样品多元素分析%- 100 + 20017. 4017. 40- 200+ 30014.

5、 1014. 10P OSiO Fe OAl OM gO CaO M nO2 522 32 3- 3009. 209. 20 质量分数 20. 20 0. 44 23. 60 0. 45 48. 00 1. 05 3. 64 100挥发酸不K2O Na2OFCl总 S组分溶物3. 3全层矿不同粒级主要被考查组分的成分分析原矿不同粒级主要被考查组分的成分分析结果见表 3。 质量分数0. 90 0. 12 1. 910. 050. 82 2. 7848. 003. 2原矿磨矿粒度分析表 3原矿样品不同粒径主要被考查成分分析%CaOMgOP 2O5SiO2Fe2O3Al2O3粒度/ 目品位占有率品位

6、占有率品位占有率品位占有率品位占有率品位占有率+ 8020. 2058. 0023. 8058. 000. 3658. 0048. 0058. 000. 9758. 003. 6258. 00- 80+ 100- 100+ 20021. 6021. 901. 3017. 4026. 2024. 001. 3017. 400. 360. 341. 3017. 4044. 8045. 901. 3017. 400. 991. 071. 3017. 403. 063. 061. 3017. 40- 200+ 30020. 9014. 1023. 2014. 100. 3614. 1047. 4014

7、. 101. 1714. 103. 6114. 10- 30019. 209. 2021. 909. 200. 429. 2049. 709. 201. 399. 203. 719. 20100100100100100100合计占有率全20. 5323. 600. 3647. 661. 053. 52层平均品位原20. 20101. 6323. 60100. 000. 4481. 8248. 0099. 291. 051003. 6496. 70矿品位 平衡 由表 3 看出, P2O5、CaO、M gO、SiO2、Fe2O3、Al2O3等主要被考查组分在不同粒级范围内的富 集状况和规律如下:a

8、. 总体上P2O5含量随磨矿粒度减小而减小, 但在粒度为- 100 + 200 目的范围内时, 随磨矿粒度减小而增大, 这是由于含磷矿物( 胶磷矿) 可磨性差而导致P2 O5 含量向大颗粒富集。但当粒度小到 300 目后, 其含量基本不变化。 b. CaO 含量总体上与 P2 O5 含量一致, 也是随磨矿粒度减小而减小, 也是由于含磷矿物( 胶磷矿) 可磨性差而导致的。不同的是在 80 100 目 范围内, CaO 含量略有增大趋势, 这是由于部分碳 酸盐矿物可磨性好造成的。 c. MgO 含量总体上与P2 O5 含量相反, 随磨矿粒度的减小而增大, 这是由于含有 Mg O 组分的白云石矿物可

9、磨性较好而导致 Mg O 含量向小颗粒富集。在- 100 + 200 目范围内M gO 含量随磨矿粒度减小而减小。同样地, 当粒度小到300 目后, 其含量基本不变化。 d. SiO 2含量和Al2O3 含量随磨矿粒度的变化规律是一致的, 总体上随磨矿粒度的减小而增大, 但在小于 100 目范围内和大于 200 目范围内时, 随磨矿粒度的减小是减小的。这是由于 SiO 2 和Al2O3组分的存在形式多样造成的, 含SiO2组分的 15 #试验研究#IM& P 化工矿物与加工2009 年第 11 期法, 首先测定矿石中各矿物平均体积含量, 然后依据密度计算矿石中各矿物平均质量分数, 测定结果见表

10、 4。 矿物有可磨性差的石英、玉髓、长石等以及可磨性 好的粘土类矿物, 含Al2O 3组分的矿物有可磨性差的长石和可磨性好的粘土类矿物。 e. Fe2O3含量总体上随磨矿粒度的减小而增大, 这是由于含有Fe2 O3 组分的主要矿物褐铁矿矿物可磨性较好而导致 Fe2 O3 含量向小颗粒富集。但在小于 200 目范围内时, 随磨矿粒度的减小是减小的, 这是由于含有 Fe2 O3 组分的次要矿物黄铁矿矿物可磨性较差而导致的。 以上分析表明: 无论是从富 P 和降 Si、Mg、Fe、A l 角度考虑, 还是从产率角度考虑, 磨矿粒度减小到一定程度后不利于选矿, 应选择 200 300 目作为最佳磨矿粒

11、度。 4 全层矿主要考查组分在矿物中的赋存状态4. 1各矿物在全层矿中的含量测定利用可视化偏光显微镜观测, 采用过尺线测 表 4各矿物在全层矿中的含量测定( 线测长度 90 cm )体积密度 体积含质量分数矿物/ cm3量/ %/ ( g#cm- 3)/ %293448. 222. 9849. 93胶磷矿 480. 792. 700. 74碳酸盐矿物白云石259942. 722. 6541. 33石英质矿物 4497. 382. 606. 72粘土类矿物长石类矿物540. 894. 001. 28铁碳质矿物 6084100. 00)100. 00合计 4. 2主要考查组分在各矿物中的赋存状态全

12、层矿中主要考查组分在各矿物中的赋存状态测定结果见表 5。 表 5全层矿中主要考查组分在各矿物中的赋存状态测定结果%矿物含 P2O 5质量分数 矿物含S iO 2质量分数 矿物含 Fe2O3质量分数 矿物含 Al2O 3质量分数 矿物含CaO质量分数 矿物含 M gO质量分数 矿物质量矿物分数 / 占有率 / 占有率 / 占有率 / 占有率 / 占有率 / 占有率 49. 9319. 53/ 10023. 14/ 98. 720. 12/ 31. 583. 00/ 6. 140. 23/ 20. 911. 30/ 34. 76胶磷矿碳0. 740. 30/ 1. 280. 26/ 68. 420

13、. 18/ 0. 380. 04/ 3. 640. 10/ 2. 67酸盐矿物 41. 3341. 33/ 86. 34石英质矿物 长石类矿物 6. 720. 003. 36/ 7. 022. 34/ 62. 57粘土类矿物 1. 28100. 000. 83/ 75. 4671. 10铁碳质矿物19. 5323. 440. 3847. 83. 74合计 20. 2023. 600. 4448. 001. 053. 64原矿品位 96. 6899. 3286. 3699. 72104. 76102. 75平衡 由表 5 看出, 如果把被包裹物的最小粒度确定为 0. 075 mm, 则胶磷矿单体

14、中各主要考查组分的品位是: P2 O5 20. 20% , MgO 0. 44%, CaO23. 60%, SiO 2 48. 00% ; Fe2 O3 1. 05% , Al2 O 33. 64%。对 M gO 而言, 68. 42% 的 M gO 赋存在碳酸盐矿物中, 31. 58% 的 Mg 在胶磷矿单体中, M gO 0. 44%, 因此达到了选矿要求。对 R2O 3而 言, 34. 76% 的Al2O 3和 15. 03% 的 Fe2O3赋存在胶磷矿单体中, 62. 57% 的Al2O 3赋存在长石粘土类矿物中, 82. 35% 的 Fe2O 3赋存在铁碳质矿物中, 因此, 只有选去

15、较多的长石粘土类矿物和铁碳质矿物, 才能满足R2O3指标要求( 碳酸盐矿物 石英) 长石) 粘土类矿物 铁碳质矿物; 96. 4% 的胶磷矿嵌布粒度大于 0. 0784 mm, 属中粒嵌布。 6 矿物的单体解离度分析根据磨矿粒度的产率测定结果和嵌布粒度与 嵌镶特征分析, 测定单体解离度时, 由于胶磷矿在形成过程中包裹有细粒脉石矿物( 如石英、碳酸盐 矿物、粘土矿物、含铁碳质矿物、长石矿物) , 本研 矿体厚度解离度/ %薄片编号百分比加权解离度 / mA21. 60. 17588715. 292A23. 40. 37368732. 5A32. 30. 25278922. 49A41. 89.

16、10. 19788216. 2286. 57合计7胶磷矿包裹其他矿物分析分析结果详见表 7。 表 7胶磷矿包裹其他矿物统计表( 线测法、实测 33 cm)厚度/ m序号厚度百分比 石英白云石铁碳质云母合计A 11. 20. 11650. 03250. 00180. 00150. 01900. 0548A 21. 60. 15530. 02420. 003300. 00070. 0282A 32. 30. 22330. 00820. 00170. 00480. 00050. 0152A 41. 80. 17490. 00350. 00030. 02770. 00070. 03222A 23. 4

17、0. 3300000. 00370. 01200. 015710. 3100%0. 06830. 0071670. 03770. 03280. 1460合计 60001. 000. 120. 920. 652. 69质量分数/ %从表 7 看出: 全层胶磷矿包裹脉石矿物石英 1. 00% 、白云石 0. 12% 、铁 碳质 0. 92% 、云母 0. 65%, 这类脉石矿物在选矿过程中不容易选别。8 结 论本文从碎矿粒度分布、化学组成、矿物种类、 矿物含量、组份赋存状态、嵌布粒度关系、单体解离度等方面研究了安宁磷矿的矿石工艺特征, 着重研究了不同粒级下的不同化学组分的分布状况、富集规律及相互关

18、系, 从降 Si、M g、Fe、A l 角度考虑, 为原矿的破碎工序和选矿方案的选择提供了依据; 查清了原矿中主要考查组分在各矿物 中的赋存状态, 查明了各元素的存在形式, 为选矿 各流程阶段产物的主要被考查组分的走向提供了关键数据, 为选矿流程的选择提供了方向; 测定了胶磷矿的嵌布粒度及其主要分布的粒级范围, 研究了胶磷矿的嵌布均匀性, 为确定磨矿流程方案服务, 为能单体解离的磨矿粒度提供了选择依据; 查清了隐晶质胶磷矿在常见破碎条件下的单体解离状况, 确定了胶磷矿单体包裹的细粒脉石矿物的最大极限粒度, 划分了胶磷矿单体种类, 研究了胶磷矿单体的矿物学特征, 从而为分步磨矿工序、磨矿粒度和浮

19、选药剂制度的确定提供了依据。 9参考文献 1 周乐光. 工艺矿物学 M . 北京: 冶金工业, 2002.( 下转第 38 页) 17 #专论#IM& P 化工矿物与加工2009 年第 11 期 10 周秋芳. 应城市石膏资源开发利用的几点思考 J . 资源环境与工程, 2004, 18( 12) : 63- 64. 11 汤朝诚. 充分利用石膏资源积极开发云南石膏建材 J . 云南建材, 1998, ( 1) : 8- 12. 12 苏素芹. 工业副产石膏的开发与利用 J . 山东建材, 2008, ( 2) : 43- 45. 13 王清明. 综合利用盐场( 矿) 芒硝资源开发 K2SO

20、4产品 J . 海湖盐与化工, 2000, 27( 4) : 4- 6. 14 丁秀珍, 丁厚金. 淮安芒硝开发现状与发展对策 J . 化工矿物与加工, 2004, ( 4) : 8- 11. 15 新新. 我国芒硝的开发利用 J . 建材工业信息, 2003, ( 7) : 8. 16 张月, 王保华. 青海省芒硝资源开发新思路 J . 化工矿物与加工, 2007, ( 9) : 28- 29.硝每吨几百元的利润还是非常可观的。 所以湖北省对芒硝的开发利用应主要改进传 统的芒硝工艺, 同时也应生产如硫化碱和邻苯二胺等高经济指标的产品。 6结语湖北省的优势非金属矿产资源的开发利用应 该在明确优

21、势矿种为磷、石膏和芒硝的前提下, 将磷矿生产饲钙、精细磷化工产品和磷肥作为磷矿 重要的发展方向; 将石膏部分代替水泥、粘土和混凝土作为节能矿产予以更广泛的利用; 将芒硝的传统工艺进行改进创造更多的价值, 并生产如硫化碱和邻苯二胺等高利润产品。 7 参考文献 1 湖北省国土资源厅. 湖北省国土资源公报 Z . 武汉: 湖北省国土资源厅, 2008. 2 湖北省国土资源厅. 基础数据手册 Z . 武汉: 湖北省国土资源厅, 2008. 3 国土资源部. 国土资源综合统计年报 Z . 北京: 5国土资源综合统计年报6 编委会, 2005. 4 袁俊宏. 宜昌磷资源发展规划 M . 中国化学矿业协会,

22、 2007.6. 5 余永富. 关于湖北省磷矿资源高效可持续开发利用的几点意Countermeasures on exploitation and utilization of non- metallic r esour ces-Hubei provincial edgeLIN Hao1, LI Qian2, GUAN Jun- fang1,GAO Hu-i min1, ZHU Ying- bo1( 1. W uhan U niversity o f T echnolog y, School of Natural Re- sources and Env ironmental Eng ineer

23、ing , Wuhan Hubei 430070, China; 2. Huazhong N ormal U niversit y, Schoo l ofU rban and Environmental, Wuhan Hubei 430079, China)见 C . 2007 中国科协年会院士专家座谈会论, 2007 6 李海延. 我国磷矿资源的合理开发利用 J . 中国石油和化工, 2006, ( 8) : 20- 23. 7 曹先军, 杨小芹, 何漪. 我国磷资源的合理开发利用的分析与建议 J . 化工矿物与加工, 2005, ( 6) : 1- 4. 8 刘颐华. 我国与世界磷资源及开

24、发利用现状 J . 磷肥与复 肥, 2005, 20( 6) : 9- 12. 9 胡明炎. 论我国石膏资源开发及策略 J . 广东建材, 2008, ( 6) : 266- 267.Abstract: Th e paper highlights the demand forecasts and the sit u-at ions of exploitation and ut ilizat ion of non- metallic mineral resources phosphorus, gypsum and glauber salt as Hubei Provincial edge,thereby , producing their appropriate countermeasures.Keywords: edg