越南某磷矿工艺矿物学研究

王灿霞 庞建涛 肖 喆 杨稳权 张 华

(1.国家磷资源开发利用工程技术研究中心，昆明 650600；2.云南磷化集团有限公司研发中心，昆明 650600)

越南磷矿资源丰富，总储量为14亿t[1]，不仅储量大，而且种类齐全，既有沉积变质磷灰石，又有风化淋滤形成的磷块岩，还有鸟粪[2]。由于越南对磷矿采取的是保守的贸易政策，出口磷矿原矿很少[3]。以往对越南磷矿资源研究的也较少，此次开展越南磷矿工艺矿物学研究，可以查定矿石的可选性，选定矿石的加工工艺流程，确定矿石的综合利用方案等[4-6]，为矿石的选别和化学加工提供基础数据，对磷源的评估、选矿工艺流程的确定等都起着基础与先导的作用[7-8]。

1 样品化学成分

样品能谱半定量分析和主要化学成分分析结果见表1～2。

表1 矿样能谱半定量分析结果

表2 矿样化学分析结果

根据磷矿地质勘查规范(DZ/T 0209—2002)可判断该磷矿工业类型为硅质及硅酸盐型。根据(2×P2O5质量分数+酸不溶质量分数)>74%，可判断该磷矿为风化磷矿[9]。

2 样品的矿物组成

样品经过加工处理后，借助偏光显微镜、扫描电镜和能谱仪，对样品中的矿物种类进行鉴定，发现样品中主要矿物为碳氟磷灰石、银星石、石英、玉髓、水云母(伊利石)、白云母、白云石、褐铁矿，少量的高岭石、黄铁矿、长石、重晶石、石膏、方解石、金红石、锆石、绿泥石等。

利用MLA系统对矿样中主要矿物组成和含量进行测定，测定结果见表3。

表3 矿样的矿物组成及含量

1)碳氟磷灰石

样品主要有用矿物碳氟磷灰石以碎屑状、自形短柱状、微晶集合体产出，碎屑状、自形短柱状粒径细小，主要分布在10～20 μm，微晶集合体粒径稍大，但常包裹脉石矿物。

2)银星石

为含水的磷酸铝，常呈球状或柱状，晶体的集合体成放射状(图1～2)。银星石产于氧化带内，属表生含磷矿物，一般在氧化不够强烈的矿床中不易形成。

图1 银星石矿物照片 Fig.1 Photo of wavellite mineral

图2 银星石SEM图像Fig.2 SEM image of wavellite

3)硅质矿物

石英主要为陆源碎屑产物，形状呈不规则粒状，颗粒较小，粒径主要分布在0.015～0.030 mm。

玉髓为石英的隐晶质变体，在样品中主要呈磷质矿物、石英、黏土矿物的胶结物出现，也可见大块的玉髓岩块和透镜体。

4)硅酸盐矿物

水云母(伊利石)属单斜晶系的含水层状结构硅酸盐矿物，常呈极细小的鳞片状集合体，由白云母或钾长石风化后变成。

白云母晶体呈板状及片状，集合体为鳞片状和叶片状，颗粒较小，一般仅有0.020～0.050 mm。

5)白云石

矿样中白云石含量极少。

6)褐铁矿

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，局部可见呈黄铁矿晶形假象出现。

3 矿样的结构构造特征

3.1 矿样的构造特征

矿样的主要构造类型为块状构造(图3)，少量的为透镜状构造(图4)。其中，块状磷块岩经风化作用，碳酸盐淋失，留存大量孔隙(图5、图6)，矿石质地松软。后期经硅质矿物胶结颗粒状、短柱状、微晶集合体碳氟磷灰石和石英、硅酸盐矿物等脉石矿物而形成。透镜体主要为硅质矿物，是磷块岩经风化作用后碳酸盐淋失形成大的空穴，后被硅质矿物填充而形成透镜体。

图3 块状构造Fig.3 Massive structure

图4 透镜体构造Fig.4 Lenticular structure

图5 块状构造矿石中风化孔隙Fig.5 Weathering pores in massive structure ore

图6 块状构造矿石表面 Fig.6 Surface of massive structure ore

3.2 矿样的结构特征

经偏光显微镜和扫描电镜下观测，发现矿石中碳氟磷灰石主要为碎屑状、自形短柱状、微晶集合体结构。银星石呈柱状结构。其中，碎屑状的主要为碳氟磷灰石，粒径分布在0.02～0.04 mm(图7)，其次为石英，粒径分布在0.015～0.03 mm(图8)，碎屑颗粒多呈次圆状，后期被硅质矿物胶结而形成块状磷块岩。自形短柱状结构的碳氟磷灰石晶体呈六方柱状，样品中部分碳氟磷灰石结晶程度好，可见其自形晶体，但粒径较小，多分布在0.01～0.015 mm(图9、图10)。微晶集合体结构的碳氟磷灰石呈胶状，包裹颗粒细小的脉石矿物(图11)，碳氟磷灰石集合体粒径较粗，最大可达0.1 mm，薄片中可见干缩裂纹。块状磷块岩裂隙、孔隙表面次生银星石，晶体呈柱状(图12)，集合体呈放射状。

图7 碎屑状结构Fig.7 Clastic structure

图8 碎屑状结构Fig.8 Clastic structure

图9 自形短柱状结构Fig.9 Euhedral short columnar structure

图10 自形短柱状结构Fig.10 Euhedral short columnar structure

图11 微晶集合体结构 Fig.11 Microcrystalline aggregate structure

图12 银星石柱状结构Fig.12 Columnar structure of wavellite

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，并对矿样中主要元素分布进行叠加，主要元素叠加分布图如图13所示。

从元素的分布情况来看，P元素主要赋存在碳氟磷灰石里，Si元素主要富集在石英、玉髓、硅酸盐矿物里，P和Si元素赋存在不同的矿物相里，可通过脱硅达到富磷的目的。

图13 磷矿样品主要元素分布图Fig.13 Main element distributions in phosphate rock

5 矿样主要矿物的嵌布粒度特征

碳氟磷灰石主要呈碎屑状、自形短柱状和微晶集合体状。碎屑状、自形短柱状碳氟磷灰石粒径较小，主要分布在0.01～0.02 mm，微晶集合体状粒径较大，主要分布在0.04～0.10 mm，少量可达0.15 mm。脉石矿物中石英为陆源碎屑，粒径主要分布在0.015～0.030 mm，玉髓多为后期形成，呈碎屑物的胶结物或裂隙、孔隙的填充物，集合体会呈团块出现，粒径大小不一，大的可达10 cm以上。水云母粒径一般分布在0.01～0.03 mm。白云母粒径一般分布在0.02～0.05 mm。褐铁矿粒径一般分布在0.015～0.04 mm，少量可达0.2 mm。

6 矿样磨矿粒度分布特征

矿样经破磨后，矿样的粒度分布见表4。矿样风化严重，质地较软，破磨后颗粒主要分布在细粒级，-0.038 mm粒级占有率为93%，-0.032 mm粒级占有率为85%。

表4 矿样破磨后粒度分布表Table 4 Particle size distribution table of ore sample after grinding

由表5可知，矿样经破磨后，碳氟磷灰石、石英、玉髓、水云母的粒度较粗，银星石、白云母的粒度较细。碳氟磷灰石主要分布0.004 8～0.032 mm；石英、玉髓粒度主要分布0.004 1～0.032 mm；水云母粒度主要分布0.002 9～0.032 mm；银星石粒度主要分布0.002 4～0.019 mm；白云母的粒度主要分布0.002 4～0.022 mm。

表5 矿样破磨后主要矿物粒度分布表

7 矿样中主要矿物的单体解离特征

利用MLA系统对样品中碳氟磷灰石的单体解离度进行统计，碳氟磷灰石的单体及连生体含量测定结果见表6。由表6可知，矿样中碳氟磷灰石在+0.038 mm粒级解离度一般，碳氟磷灰石和石英、玉髓有部分连生，在-0.038 mm粒级碳氟磷灰石单体解离较好。矿样破磨后，产品主要分布在-0.038 mm粒级，因此加权平均后，矿样中碳氟磷灰石的单体解离情况较好，仅有少量碳氟磷灰石和石英、玉髓连生，且多呈包裹连生。

表6 碳氟磷灰石单体解离度及连生体测定结果

矿样中主要的脉石矿物为石英和玉髓，利用MLA系统对样品中石英、玉髓的单体解离度进行统计，碳氟磷灰石的单体及连生体含量测定结果见表7。由表7可知，矿样中石英、玉髓的单体解离度均较好，有利于对其进行脱除达到富集碳氟磷灰石的目的。

表7 石英和玉髓单体解离度及连生体测定结果

8 结论与建议

1)越南某磷矿矿样为风化磷矿，工业类型为硅质及硅酸盐型，样品中主要有用矿物为碳氟磷灰石、银星石，主要脉石矿物为石英、玉髓、水云母(伊利石)、白云母。选矿脱除石英和玉髓即可达到富集磷矿物的目的，但矿样中水云母(伊利石)、白云母含量也较高，会对后续湿法磷酸工艺产生不利影响，应尽可能多地脱除。

2)矿样的主要构造类型为块状构造，少量为透镜状构造。透镜体主要为硅质矿物。矿样中碳氟磷灰石主要为碎屑状、自形短柱状、微晶集合体状结构。银星石呈柱状结构。矿石质地松软，易破磨，破磨后矿样颗粒向细粒级富集，磨矿至-0.038 mm粒级占有率为85%时，碳氟磷灰石的单体解离度为93.62%，石英和玉髓的单体解离度为95.49%，解离情况均较好。

3)矿样中存在硅质矿物岩块及透镜体可在破碎阶段或者粗磨阶段进行脱除，从而降低磨矿成本。