贵州织金硅质及硅酸盐型磷块岩工艺矿物学研究.pdf

d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n l 6 7 1 - 9 4 9 2 ．2 0 1 9 ．0 5 ．0 0 7 贵州织金硅质及硅酸盐型磷块岩工艺矿物学研究 庞建涛1 ’2 ，肖结1 ’2 ，杨稳权1 ’2 ，王灿霞1 ’2 ，张华1 ’2 1 ．国家磷资源开发利用工程技术研究中心，昆明6 5 0 6 0 0 ； 2 ．云南磷化集团有限公司研发中心，昆明6 5 0 6 0 0 摘 要利用偏光显微镜、M L A M i n e r a lL i b e r a t i o nA n a l y s e d 系统、能谱仪等设备对贵州织金硅质及硅酸盐型磷块岩进 行了系统的工艺矿物学研究，查明矿石的矿物组成、结构构造、基本参数及主要矿物的特征。该磷块岩中主要脉石矿物为玉 髓，选矿需要脱除较多的玉髓才能达到精矿指标，其次该样品硅酸盐矿物含量较高，还要脱除部分硅酸盐矿物，以减小其对后 续湿法磷酸过程中的不利影响。矿样中胶磷矿主要为团粒状、凝胶状、碎屑状结构，和脉石矿物嵌布紧密、杂乱，且胶磷矿、石 英、玉髓均属细粒嵌布，需要细磨才能使胶磷矿和脉石矿物较多的解离。磨矿至细度为一7 5g m 占9 9 ．4 1 ％，胶磷矿的单体解 离度为7 2 ．8 8 ％，解离情况不理想，而且细磨使一3 0 肚m 粒级产率大大增高，造成次生泥化现象，降低了浮选药剂的选择性，增 加了选矿的难度。该矿样难以通过磨矿的方法使有用矿物和脉石矿物较多的解离，故通过浮选的方法难以达到理想的、经济 的选别指标。建议将该类型的矿石和其他类型的矿石进行配矿使用，以达到资源的综合利用。 关键词磷块岩；M L A 硅质矿物；工艺矿物学；织金 中图分类号T D 9 1文献标志码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 1 9 0 5 0 0 3 1 0 7 S t u d yo nP r o c e s sM i n e r a l o g yo fS i l i c e o u sa n dS i l i c a t eP h o s p h a t eR o c ki nG u i z h o uZ h i j i n P A N GJ i a n t a 0 1 2 ，X I A Oz h e l 2 ，Y A N GW e n q u a n l ’2 ，W A N GC a n x i a l t 2 ，Z H A N GH u a 2 ，2 1 ．N a t i o n a lE n g i n e e n i n ga n dT e c h n o l o g yC e n t e rf o r ￡矗PD e v e l o p m e n t U t i l z a t i o no fP h o s p h o r o u s R e s o u r c e s ，K u n m i n g6 5 0 6 0 0 ，C h i n a ； 2 ．R DC e n t e r ，Y u n n a nP h o s p h a t eC h e m i c a lG r o u pC o ．，L t d ．，K u n m i n g6 5 0 6 0 0 ，C h i n a A b s t r a c t U s i n gp o l a r i z i n gm i c r o s c o p e ，M L As y s t e m ，e n e r g ys p e c t r o m e t e ra n do t h e re q u i p m e n tt o c a r r yo u ts y s t e m a t i cp r o c e s sm i n e r a l o g i c a ls t u d yo fs i l i c a t ep h o s p h a t er o c ki nG u i z h o uZ h i ji n ，f i n do u tt h e o r em i n e r a lc o m p o s i t i o n ，s t r u c t u r e ，b a s i cp a r a m e t e r sa n dc h a r a c t e r i s t i c so fm a i nm i n e r a l s ．T h em a i ng a n g u e m i n e r a li nt h ep h o s p h a t er o c ki sc h a l c e d o n y ．T h eo r ed r e s s i n gn e e d st or e m o v em o r ec h a l c e d o n yt or e a c ht h e c o n c e n t r a t ei n d e x ．S e c o n d l y ，t h es a m p l eh a sah i g hc o n t e n to fs i l i c a t em i n e r a l s ，a n ds o m es i l i c a t em i n e r a l s a r ea l s or e m o v e dt or e d u c ei t sa d v e r s ee f f e c t so nt h es u b s e q u e n tw e t p r o c e s sp h o s p h o r i ca c i dp r o c e s s ．T h e c o l l o p h a n i t ei nt h eo r es a m p l ei sm a i n l yc o m p o s e do fa g g l o m e r a t e ，g e l a t i n o u sa n dc r u m b l i k es t r u c t u r e s ． C l o s e l ya n dd i s o r d e r l yd i s t r i b u t e dw i t ht h eg a n g u em i n e r a l s ，t h ec o l l o p h a n i t e ，q u a r t za n dc h a l c e d o n ya r ea l l f i n e g r a i n e da n dn e e df i n eg r i n d i n gt od i s s o c i a t em o r ec o l l o p h a n i t ea n dg a n g u em i n e r a l s ．G r i n d i n gt of i n e n e s s o f 一75 f f m a c c o u n t e df o r9 9 ．41 ％，c o l l o i d a lp h o s p h a t em o n o m e rd i s s o c i a t i o n d e g r e eo f7 2 ．8 8 ％， d i s s o c i a t i o ni sn o ti d e a l ，a n df i n eg r i n d i n gm a k e s 一3 0 址mf r a c t i o n a ly i e l dg r e a t l yi n c r e a s e d ，r e s u l t i n gi n s e c o n d a r ym u df o r m a t i o ni tr e d u c e st h es e l e c t i v i t yo ff l o t a t i o nr e a g e n t sa n di n c r e a s e st h ed i f f i c u l t yo f b e n e f i c i a t i o n ．I ti sd i f f i c u l tf o rt h eo r es a m p l et od i s s o c i a t eu s e f u lm i n e r a l sa n dg a n g u em i n e r a l sb yg r i n d i n g ， S Oi ti sd i f f i c u l tt Oa c h i e v ea ni d e a la n de c o n o m i c a ls e l e c t i o ni n d e xb yf l o t a t i o n ．I ti sr e c o m m e n d e dt h a tt h i s t y p eo fo r ea n do t h e rt y p e so fo r eb eu s e df o ro r eb l e n d i n gt oa c h i e v ec o m p r e h e n s i v eu t i l i z a t i o no fr e s o u r c e s ． K e yw o r d s p h o s p h a t er o c k ；M L A ；s i l i c e o u sm i n e r a l s ；p r o c e s sm i n e r a l o g y ；Z h i j i n 基金项目云岭产业技术领军人才项目资助 云发改人事 2 0 1 4 7 9 5 收稿日期2 0 1 9 - 0 4 0 4修回日期2 0 1 9 - 0 7 - 1 0 作者简介庞建涛 1 9 8 4 一 ，男，陕西成阳人，主要从事地质技术研究、资源调查和矿石的工艺矿物学研究工作。 万方数据 3 2 有色金属 选矿部分2 0 1 9 年第5 期 贵州磷矿资源分布广泛，现有储量2 6 亿t ，占全 1 国总储量的。织金含稀土磷矿的储量占1 3 亿t ， U 1 [ 1 ] 占贵州磷矿分布的去。织金磷块岩大致可分为两 厶 大类一是含生物碎屑白云质磷块岩，磷酸盐矿物主 要为碳氟磷灰石，多以非晶质、隐晶质胶磷矿替代构 成生物碎屑和内碎屑存在，该类型矿石占磷块岩 9 5 ％以上；二为硅质磷块岩，主要集中于磷矿层顶 部，其中S i O 。含量较高，P 。O 。含量集中分布于 1 8 ．1 5 ％～2 2 ．3 0 ％E z ] 。 磷矿石的工艺矿物学研究主要为矿石的选别和 化学加工提供基础数据，对磷资源的评估、选矿工艺 表1 T a b l e1 流程的确定等都起着基础与先导的作用[ 3 。4 ] 。通过 对贵州织金磷块岩样品进行混匀、磨矿、分样等一系 列处理，而后制成偏光显微镜、扫描电镜样品，利用 B X 5 1 一P 型偏光显微镜、扫描电镜、能谱仪、M L A 系 统等开展工艺矿物学研究，为其后续开发利用提供 基础依据。 1 样品的主要化学组成 对样品进行能谱半定量分析，查明了样品中主 要的元素组成，分析结果见图1 。 对样品进行化学分析，样品中主要的化学组分 及含量见表1 。 35 5 8 28 4 7 21 3 5 U 蟹 l4 2 3 7 1 2 岛 能量／k e y 图1样品能谱面扫描分析 F i g ．1 T h es a m p l ee n e r g ys p e c t r u ms u r f a c es c a n n i n ga n a l y s i s 矿样化学分析结果 C h e m i c a la n a l y s i sr e s u l t so fs a m p l e s 根据矿样化学分析结果，该矿样为硅质及硅酸 盐型磷块岩‘5 | 。 2 样品的矿物组成 利用偏光显微镜、扫描电镜和能谱仪，对样品中 的矿物进行鉴定，样品中主要矿物为碳氟磷灰石 胶 石 ，少量的黄铁矿、褐铁矿、长石、方解石、高岭石、 重晶石、石膏、金红石、锆石、绿泥石等。其中白云 石、方解石为碳酸盐矿物，石英、玉髓为硅质矿物，白 云母、水云母 伊利石 、高岭石、长石、绿泥石为硅酸 盐矿物。 利用M L A 系统对矿样中主要矿物组成和含量 磷矿 、石英、玉髓、白云石、白云母、水云母 伊利进行测定，测定结果见表2 。 表2矿样的矿物组成及含量 T a b l e2T h em i n e r a lc o m p o s i t i o na n dc o n t e n to fs a m p l e s 2 ．1 碳氟磷灰石 以微晶集合体产出，结晶细小、排列无序，样品 中碳氟磷灰石集合体主要呈现团粒结构、凝胶结构、 碎屑结构等，与玉髓、硅酸盐矿物、褐铁矿、白云石等 矿物紧密共生 图2 。 2 ．2 硅质矿物 1 石英多是陆源碎屑产物，单偏光显微镜下均 为无色透明，石英在正交偏光显微镜下干涉色为I 级 万方数据 2 0 1 9 年第5 期庞建涛等贵州织金硅质及硅酸盐型磷块岩工艺矿物学研究3 3 灰一黄色，形状呈不规则粒状，颗粒一般较小，粒径多 分布在2 0 ～5 0 弘m ，与黏土矿物相伴产出 图3 。 2 玉髓为石英的隐晶质变体，在正交偏光显微 镜下可见玉髓的隐晶质微粒集合体，样品中多呈磷 质矿物颗粒的胶结物出现，矿样中硅质矿物主要为 玉髓 图4 。 图2 碳氟磷灰石的能谱分析 F i g ．2E n e r g ys p e c t r u md e t e r m i n a t i o no fc a r b o nf l u o r o a p a t i t e 图3 矿样中的石英正交偏光图 F i g ．3 Q u a r t zi no r es a m p l e sC r o s s e dp o l a r s 图4 矿样中的玉髓正交偏光图 F i g ．4C h a l c e d o n yi no r es a m p l e sC r o s s e dp o l a r s 2 ．3 硅酸盐矿物 1 白云母层状构造硅酸盐，晶体呈假六方片 状，集合体片状或鳞片状，磷块岩中颗粒细小，一般 仅有5 ～1 5 “m 图5 。 2 水云母 伊利石 样品中多呈胶结物胶结磷 质碎屑和团粒，其次在一些泥晶磷块岩和颗粒磷块 岩的颗粒内部可以发现单个或成小团产出的水云母 晶体 图6 。 图5白云母B S E D 图像 F i g ．5B S E I i m a g eo fm u s c o v i t e 图6 水云母B S E D 图像 F i g ．6 B S E Di m a g eo fh y d r o m i c a ％ 艏 弭 砣 。u c U I 万方数据 3 4 有色金属 选矿部分 2 0 1 9 年第5 期 3 高岭石薄片中无色或淡黄色，结晶呈细小鳞 片状，颗粒细小，多以集合体形式出现，集合体呈放 射状、粒状等 图7 。 图7 高岭石B S E D 图像图 F i g ．7 B S E Di m a g eo fk a o l i n i t e 2 ．4 碳酸盐矿物 1 白云石晶体结构与方解石类似，晶形为菱面 体，晶面常弯曲成马鞍状，聚片双晶常见，多呈块状、 粒状集合体，该样品中主要呈磷质颗粒的胶结物产 出 图8 。 2 方解石薄片中无色，菱形解理，闪突起显著， 样品中为不规则粒状或呈磷质矿物颗粒的胶结物出 现 图8 。 图8白云石、方解石B S E D 图像 F i g ．8 B S E Di m a g eo fd o l o m i t ea n dc a l c i t e 2 ．S 黄铁矿 晶体既有自形程度较好的立方体和五角十二面 体晶体，也有呈凝块状他形集合体和断续条带状产 出。黄铁矿风化后多呈褐铁矿 图9 。 图9 黄铁矿B S E D 图像图 F i g ．9 B S E Di m a g eo fp y r i t e 2 ．6 褐铁矿 黄铁矿风化而成，呈黄铁矿晶形的假象出现，以 含水氧化铁为主要成分，可混有纤铁矿、赤铁矿、石 英、黏土等，成分可变 图1 0 。 图1 0 褐铁矿B S E D 图像 F i g ．10B S E Di m a g eo fl i m o n i t e 矿样的结构构造特征 矿样的主要构造类型为块状构造。经偏光显微 镜和扫描电电子显微镜下观测，矿石中胶磷矿主要 为团粒状、凝胶状结构、碎屑状结构，局部可见少量 生物碎屑结构。 团粒状结构胶磷矿呈团粒状，颗粒较小，粒径 一般分布在4 0 ～1 5 0b t m ，形状呈圆状、次圆状，粒间 多被硅酸盐矿物、玉髓、褐铁矿等充填，少量被白云 石、方解石填充。 万方数据 2 0 1 9 年第5 期庞建涛等贵州织金硅质及硅酸盐型磷块岩工艺矿物学研究 3 5 凝胶状结构胶磷矿包裹、胶结玉髓、石英、黏土 矿物等，局部干缩裂纹明显。 碎屑状结构碎屑既有胶磷矿，也有硅质石英、 玉髓颗粒，碎屑粒径较小，一般分布在3 0 ～1 5 0 “m ， 碎屑颗粒棱角明显。胶磷矿、石英、玉髓碎屑被磷 质、硅酸盐矿物、褐铁矿等矿物混合体胶结。 生物碎屑结构胶磷矿化的生物碎屑，主要为小 壳化石等被胶磷矿化。生物碎屑间被磷质、玉髓、微 晶白云石、黏土矿物等胶结。 4 元素的赋存状态研究 利用能谱仪对磷矿样品进行面扫描测定，查看样 品中的元素组成及分布情况，面扫描结果如图1 1 所示。 L l} A l Cr 倦 J K ▲F e l 0 ．0 01 ．0 02 ．0 030 04 ．0 050 05 ．0 07 ．0 08 ．0 0 能量／k e V 图1 1 磷矿样品能谱面扫描分析 F i g ．11 T h ep h o s p h a t er o c ks a m p l ee n e r g ys p e c t r u ms u r f a c es c a n n i n ga n a l y s i s 利用能谱对元素的赋存状态进行测定，主要元 素的分布见图1 2 ～1 5 。 图1 2P 元素和S i 元素的分布图 F i g ．12D i s t r i b u t i o nd i a g r a m sO fP e l e m e n t sa n dS ie l e m e n t s 图1 3A l 元素和S i 元素的分布图 F i g ．1 3 D i s t r i b u t i o nd i a g r a m so fA 1e l e m e n t s a n dS ie l e m e n t s 图1 4P 元素和M g 元素的分布图 F i g ．14 D i s t r i b u t i o nd i a g r a m so fPe l e m e n t s a n dM ge l e m e n t s 图1 5M g 元素和S i 元素的分布图 F i g ．15 D i s t r i b u t i o nd i a g r a m so fM ge l e m e n t s a n dS ie l e m e n t s 万方数据 3 6 有色金属 选矿部分2 0 1 9 年第5 期 从元素的分布情况来看，P 元素主要赋存在碳 氟磷灰石中；M g 元素主要富集在硅酸盐矿物中；S i 元素主要富集在石英、玉髓、硅酸盐矿物里。 矿样主要矿物的嵌布粒度特征 利用扫描电镜、偏光显微镜对样品中矿物嵌布 粒度进行测定，主要矿物胶磷矿、玉髓、石英的测定 表3 T a b l e3 结果如表3 ～5 所示。 其次，测得白云母粒径一般分布在2 ～2 0 肛m ， 水云母粒径一般分布在2 ～3 0u m ，白云石粒径一般 分布在2 0 ～1 5 0 ／a m ，少量的粒径可达3 0 0 “m ，黄铁 矿粒径一般分布在2 0 ～5 0 肚m ，少量的粒径可达 3 0 0p ．m 。 胶磷矿的嵌布粒度测定结果 T h et e s tr e s u l t so fp a r t i c l es i z ed i s t r i b u t i o no fc o l l o p h a n i t e 6 矿样磨矿粒度分布特征 利用实验室X M B 一西2 0 0 2 4 0 型棒磨机对矿样 进行碎磨，所加矿样和水的质量比为1 1 ，磨矿时间 分别为1 2 、1 4 、1 6r a i n 。 利用M L A 系统对矿样碎磨后样品的粒度进行 测定，结果为；矿样磨矿1 2r a i n 后细度为一7 5 ／2 m 粒 级占8 6 ．1 3 ％；矿样磨矿1 4r a i n 后细度为一7 5 “I T I 粒级占8 9 ．9 5 ％；矿样磨矿1 6r a i n 后细度为一7 5 扯I n 粒级占9 5 ．6 2 ％。 利用M L A 系统对碎磨后样品中主要矿物粒度 进行测定，结果为磨矿1 2r a i n 的矿样中胶磷矿粒 度主要分布5 ．7 ～9 0 ”m ，石英、玉髓粒度主要分布 6 ．8 ～1 0 6 肚m ；磨矿1 4r a i n 的矿样中胶磷矿粒度主 要分布5 ．7 ～7 5 “I T I ，石英、玉髓粒度主要分布4 ．8 ～ 7 5 肚I T I ；磨矿1 6m i n 的矿样中胶磷矿粒度主要分布 4 ．1 ～6 3 肛m ，石英、玉髓粒度主要分布2 ．9 ～6 3 弘m 。 矿样中主要矿物的单体解离特征 利用M L A 系统对样品中的胶磷矿单体解离度 进行统计，胶磷矿的单体及连生体含量测定结果如 表6 所示，石英、玉髓解离度及连生体测定结果见 表7 。 万方数据 2 0 1 9 年第5 期庞建涛等贵州织金硅质及硅酸盐型磷块岩工艺矿物学研究 3 7 表6 T a b l e6 胶磷矿解离度及连生体测定结果 T h ed e t e r m i n a t i o nr e s u l t so fd i s s o c i a t i o nd e g r e ea n dc o n n e c t o m eo fc o l l o p h a n e 磨矿 时间／m i n 由表6 可知，矿样磨矿1 2 、1 4 、1 6m i n 胶磷矿的 解离度均较小，解离情况不够理想，胶磷矿和石英、 玉髓有较多的连生。 由表7 可知，矿样磨矿1 2 、1 4 、1 6r a i n 石英、玉 髓的解离情况较差，石英、玉髓有较多的和胶磷矿连 生。胶磷矿连生体中，胶磷矿主要和石英、玉髓呈包 裹连生，其次呈毗连连生。毗连连生类型可加大磨 矿细度使其解离，而包裹连生类型较难通过磨矿的 方式使其解离。 表7石英、玉髓解离度及连生体测定结果 T a b l e7T h ed e t e r m i n a t i o nr e s u l t so fd i s s o c i a t i o nd e g r e ea n dc o n n e c t o m eo fq u a r t za n dc h a l c e d o n y 磨矿连生体／％ 时间／m i n 胶磷矿t t 云石褐铁矿白云母黄铁矿水云母高岭石其他 O ．1 8 O ．1 8 O ．1 4 单体／％ 3 ．4 5 2 ．8 3 1 ．5 2 磨矿1 6m i n ，细度达到了一7 5 肚m 粒级占 9 5 ．6 2 ％，胶磷矿单体解离度为5 4 ．2 9 ％，解离情况较 差。要想获得较好的选矿指标，还需要细磨，使更多 的呈毗连连生的胶磷矿和石英、玉髓解离。 对矿样进行了细磨，磨矿时间分别为3 0m i n 和 4 0m i n ，磨矿细度分别为一7 5t t m 占9 8 ．2 8 ％和 9 9 ．4 1 ％。在偏光显微镜下对磨矿3 0m i n 和4 0m i n 的矿样中胶磷矿的单体解离度进行了测定，测定结 果为磨矿3 0m i n ，胶磷矿的单体解离度6 9 ．5 3 ％； 磨矿4 0r a i n ，胶磷矿的单体解离度7 2 ．8 8 ％。矿样 细磨后胶磷矿的单体解离度测定结果表明细磨使 胶磷矿单体解离的能力有限，反而使一3 0b t m 粒级 产率大大增高，给后续选矿带来不利的影响。 8 结论与建议 1 通过偏光显微镜和M L A 测定可知，样品中主 要有用矿物为碳氟磷灰石，主要脉石矿物为玉髓，选 矿需要脱除较多的玉髓矿物才能达到精矿指标，其次 该样品硅酸盐矿物含量较高，还要脱除部分硅酸盐矿 物，以减小其对后续湿法磷酸过程中的不利影响。 2 矿样中胶磷矿主要为团粒状、凝胶状结构、碎 屑状结构，和脉石矿物嵌布紧密、杂乱，需要细磨才能 使胶磷矿和脉石矿物较多的解离。 3 胶磷矿、石英、玉髓均属细粒嵌布，磨矿至细 度为一7 5 “m 占9 9 ．4 1 ％，胶磷矿的单体解离情况也 较差，而且细磨使一3 0 肚m 粒级产率大大增高，造成 次生泥化现象，降低了浮选药剂的选择性，增加了选 矿的难度。 4 该矿样难以通过磨矿的方法使有用矿物和脉 石矿物达到理想的解离度，故通过浮选的方法难以 达到理想的、经济的选别指标。建议将该类型的矿 石和其他类型的矿石进行配矿使用，以达到资源的 综合利用。 参考文献 [ - 1 - 1 陈吉艳，杨瑞东，张杰．贵州织金含稀土磷矿床稀土元素 赋存状态研究[ J ] ．矿物学报，2 0 1 0 ，3 0 1 1 2 3 1 2 9 ． [ 2 ] 张杰，陈飞，张覃，等．贵州织金含稀土中低品位磷块岩 工艺矿物学特征[ J ] ．稀土，2 0 1 0 ，3 1 2 7 0 7 4 ． [ 3 ] 潘长云．云南磷矿资源及可持续利用对策研究[ J ] ．云南 地质，2 0 0 3 ，2 2 3 ，3 3 6 3 4 1 ． [ 4 ] 傅文章，洪秉信．工艺矿物学在选冶中的地位和作用[ J ] ． 矿产综合利用，1 9 9 5 6 ，3 3 3 8 ． r - s ] 中华人民共和国国土资源部．磷矿地质勘查规范 D Z ／T 0 2 0 9 一z 0 0 2 E s ] ．北京地质出版社，2 0 0 2 ． 万方数据