基于沙特某礦床的選礦工藝礦物學(xué)研究

袁 俊

（貴州甕福（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，貴州 貴陽(yáng) 550005）

隨著世界人口的增加和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)礦石的需求量也與日俱增[1]。沙特地區(qū)某礦床的礦石絕大部分賦存在石英礦物中[2]，只有少量的二氧化硅賦存在單體中。硅-鈣型磷礦石是沙特磷礦石的主要類型，巖石顯示細(xì)砂屑構(gòu)，而且細(xì)粒方解石和白云石相互膠結(jié)[3]。沙特某礦區(qū)其原礦P2O5品位僅為20%，其原礦組成復(fù)雜，其礦區(qū)含red sample、LPZ 和Hard Cap 三種難選礦，這三種難選礦中MgO 含量都超過(guò)了普通送選礦。該礦區(qū)采礦成本較低，但是選礦成本較高[4]，本文以該礦區(qū)一種難選礦（red sample）和普通入選礦為代表，對(duì)礦石進(jìn)行工藝礦物學(xué)研究，為后續(xù)研究新型浮選藥劑，降低其生產(chǎn)成本打下基礎(chǔ)。

1 礦石的化學(xué)成分

1.1 礦石的X 射線熒光光譜分析

對(duì)沙特某礦床的礦石礦石樣品的X 射線熒光光譜全元素分析結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 沙特某礦床礦石X 熒光光譜分析結(jié)果/%

由表1 可以看出，礦石中有9 個(gè)的元素含量在1%以上，礦石中有13 個(gè)元素在0.1%以上。可以發(fā)現(xiàn)礦石中P2O5含量較高達(dá)到20.02%，已達(dá)到工業(yè)利用的品位。

1.2 礦石的化學(xué)多元素分析

參考表1 的X 射線熒光光譜分析結(jié)果，對(duì)沙特某礦床礦石礦石中有價(jià)元素和含量較多的元素進(jìn)行了化學(xué)分析得出的結(jié)果，見(jiàn)表2。

表2 沙特某礦床礦石化學(xué)多元素分析結(jié)果/%

2 礦石的礦物成分及特征

2.1 礦石的成分及含量

沙特某礦床礦石的成分相對(duì)較為簡(jiǎn)單，通過(guò)顯微鏡下觀察以及X 射線衍射分析系統(tǒng)的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，有用礦物主要為膠磷礦，雜質(zhì)主要為白云石、方解石等碳酸鹽礦物以及石英，玉髓等硅質(zhì)物和硅酸鹽礦物，還有少量電氣石、白云母。

對(duì)礦石中礦物含量-3mm 粒級(jí)試驗(yàn)礦樣經(jīng)篩分分級(jí)，然后測(cè)定制備成砂薄片的礦物的含量。因?yàn)榈V石中部分礦物結(jié)晶程度較低，所以若采用傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡下的線測(cè)法則無(wú)法對(duì)礦物的含量進(jìn)行有效統(tǒng)計(jì)，尤其是礦樣的部分條帶中硅質(zhì)礦物和磷礦物夾雜且粒度較細(xì)。所以，通過(guò)采用化學(xué)多元素分析、MLA 礦物參數(shù)自動(dòng)定量分析系統(tǒng)測(cè)定以及X 射線衍射分析等不同方法可以檢測(cè)出礦石中主要礦物的含量，如表3 所示。

表3 沙特某礦床礦石礦物含量表/%

2.2 礦石的礦物特征

膠磷礦的主要組成成分為顯微隱晶質(zhì)狀的氟磷灰石。常見(jiàn)外形為團(tuán)塊、團(tuán)粒、球粒、鮞粒以及膠結(jié)物[5]。其形態(tài)變化與化學(xué)成分無(wú)關(guān)。石英、硅質(zhì)、碳酸鹽碎屑及塵點(diǎn)狀的鐵泥質(zhì)炭質(zhì)包體等在膠磷礦中分布較廣泛。由于膠磷礦通常混雜有鐵泥質(zhì)炭質(zhì)成為混雜共生體，所以當(dāng)含鐵泥質(zhì)炭質(zhì)高時(shí)，其常見(jiàn)顏色便是黑色。

磷灰石指的是微粒到細(xì)粒不同粒級(jí)的結(jié)晶，主要特點(diǎn)是沒(méi)有顏色且半透明，常見(jiàn)它包裹在膠磷礦中，其作為膠磷礦的結(jié)晶物，通常情況下，顆粒小于0.001mm。含量約為5%，含量較多時(shí)約為7%（見(jiàn)圖1，圖2）。

板狀為磷灰石晶體在探針檢測(cè)中的顯示形狀，而且可以觀察到有細(xì)小硅質(zhì)包體（照片見(jiàn)圖3）。微晶狀的氟磷灰石是從原礦中挑出的砂樣經(jīng)探針測(cè)定的膠磷礦主要成分（照片見(jiàn)圖4）。

圖1 單偏光X15

圖2 單偏光X25

圖3 正交X45

圖4 偏光X40

所含的主要的脈石礦物有硅質(zhì)結(jié)核和石英碎屑，通常情況下是半梭角-半滾圓狀的碎屑顆粒，這些結(jié)核與碎屑有的填充于鮞殼、鮞核形成復(fù)鮞或多圈球鮞。鮞核及外殼圈的充填多為多膠狀玉髓。粒度為0.025 mm～0.2 mm。脈石礦物的其中之一為方解石，常見(jiàn)形狀為粉晶-淀晶顆粒，一般情況下有白云石就會(huì)見(jiàn)到方解石，而且還有一部分粉晶是竹葉片的葉片形狀。脈狀為淀晶和殼晶的常見(jiàn)出現(xiàn)方式。而且脈寬范圍介于0.025 ～0.5 mm。鐵泥炭質(zhì)在磷礦石中的含量較少，其主要成分是以粘土為主的褐鐵礦,炭質(zhì)通常由塵點(diǎn)混合而成,通常與膠磷礦形成膠結(jié)物。

生物碎屑含量在磷礦石中微乎其微，它們通常是一些形狀不規(guī)則的，而且沒(méi)有內(nèi)部結(jié)構(gòu)的生物遺骸碎片，膠磷礦及碳酸鹽、炭質(zhì)的填充是它的遺骸主要組成。除此之外，也有微量的黑云母、銷云母等，主要是鱗片碎屑，膠結(jié)物之中可以發(fā)現(xiàn)其身影，但是含量甚微。

3 賦存狀態(tài)及工藝特征

3.1 賦存狀態(tài)

膠狀氟磷灰石（膠磷礦）及微晶氟磷灰石是礦石中的磷主要成出現(xiàn)形式。其中膠磷礦為主含量較多，微晶氟磷灰石只有少量。膠磷礦主要分為3 種形態(tài)；一為團(tuán)粒狀、橢圓狀及圓粒狀砂屑膠磷礦；其次為細(xì)微粒狀膠磷礦；其三為網(wǎng)脈狀、網(wǎng)狀及脈狀膠磷礦。由于磷礦物種類較少，在對(duì)其進(jìn)行掃描電鏡能譜儀測(cè)定及X 衍射檢測(cè)分析時(shí)，形態(tài)的變化不會(huì)造成成分的差異。晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)相同且都為微晶氟磷灰石。內(nèi)部結(jié)構(gòu)與光性在顯微鏡下會(huì)有差異,其原因是它們的結(jié)晶程度有所不同。礦石中的磷常以礦物形態(tài)存在。通過(guò)對(duì)礦石的礦物成分的研究結(jié)果表明，礦石中的有益有害組分的賦存狀態(tài)相對(duì)而言都比較簡(jiǎn)單。

3.2 礦物的工藝特征及對(duì)選礦流程的影響

礦石中的磷礦物的嵌布特點(diǎn)為細(xì)膩且復(fù)雜，通常由許多成分不同組成,因?yàn)榱椎V物的紋帶和形態(tài)的差異以及在各種紋帶中與脈石的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，提高了磷礦石在磨礦過(guò)程中單體解離的難度,在一定程度影響選礦效率。選礦的重要影響因素是情況復(fù)雜的產(chǎn)出形態(tài)和結(jié)構(gòu)差異較大的構(gòu)造。礦石中磷礦物的主要產(chǎn)出形態(tài)為隱晶-微晶粒狀結(jié)構(gòu)。其粒度范圍是0.001mm ～0.05mm。有些地方可以看到重結(jié)晶顆粒。通常與其他成分混雜在一起構(gòu)成紋帶，球鮞粒結(jié)構(gòu)也是膠磷礦常見(jiàn)的產(chǎn)出形態(tài)，形狀通常為圓形、橢圓形或不規(guī)則團(tuán)粒等，在各種成分的基質(zhì)中都可以見(jiàn)到，主要是實(shí)心鮞,其次為具有環(huán)帶圈和核心的鮞粒，團(tuán)塊及碎屑含量最少。因與脈石的嵌布不同,又構(gòu)成復(fù)雜的外殼、環(huán)圈及包體等。影響選礦的另一重要因素為細(xì)而復(fù)雜的嵌布特征。磷礦物在礦石中以0.001mm ～0.05mm 的凝膠狀存在，主要為微晶粒狀，其次是粒度范圍為0.05mm ～0.15mm 的球鮞粒，所以磷礦物嵌布粒度主要以細(xì)粒為主；但是各種不同的脈石混雜嵌布在一起，構(gòu)成了磷礦石獨(dú)特的嵌布特點(diǎn)，對(duì)選礦結(jié)果造成影響。石英和玉髓是礦石中主要的脈石礦物。它們主要以隱晶狀-微粒狀存在，與磷礦物緊密共生，形態(tài)和嵌布特點(diǎn)基本相同：另外一部分是膠磷礦球鮞粒組成的核心，外殼及包體,這種情況說(shuō)明硅質(zhì)礦物與磷礦物具有聯(lián)系緊密，分離難度大的特點(diǎn)。

4 結(jié)論與分析

沙特某礦床礦石的特點(diǎn)是具有膠狀結(jié)構(gòu)和微晶結(jié)構(gòu)兩種常見(jiàn)結(jié)構(gòu)，而且主要構(gòu)造為條帶-似層狀構(gòu)造、網(wǎng)脈狀構(gòu)造以及顯微條紋狀，常見(jiàn)外觀為灰色或者灰黑色。礦石中礦物組成目前已經(jīng)查明的約為10 多種，組成成分相對(duì)簡(jiǎn)單而且金屬礦物含量較少，可以綜合回收的磷礦物為單一膠磷礦。礦石中有害組分MgO 主要賦存于白云石中，由于部分白云石和硅質(zhì)礦物呈數(shù)微米至數(shù)十微米的微細(xì)顆粒浸染于膠磷礦集合體之中，只有細(xì)磨才可能部分單體解離，所以這種情況會(huì)降低浮選的磷精礦產(chǎn)品質(zhì)量。礦石中的SiO2以主要以兩種形式賦存，一是石英（玉髓）的形式，二是水云母粘土形式，由于礦物集合體粒度范圍為0.1mm ～0.4mm，所以對(duì)其進(jìn)行粗磨，就可解離出單體。