高镁低品位磷矿的矿石结构和矿物组成研究

高镁低品位磷矿的矿石结构和矿物组成研究

贵州帝福磷尾矿是采用反浮选法产生的。每年，原矿的反浮选生矿量很大，平均含量为17.3%和p2o6.7%，不适合使用。考虑到尾矿中丰富的镁及达到工业边界品位可利用的磷,综合回收利用尾矿显得尤为重要。由于尾矿在矿物特性、组成、粒度、表面状况等方面与原矿有一定差异,这种差异将导致尾矿具有独特的个性,也决定了其综合利用方法的差异。因此,通过尾矿矿石结构和矿物组成的研究可对其综合回收提供必要的理论依据,同时可对尾矿的质量进行评价,以期更好地实现磷矿资源的二次利用。目前,对磷尾矿已有一些研究,主要是采用酸法,从工艺条件、酸解动力学进行探讨和表征。由于矿石酸解反应特性与其构造和结构有很大的关系,本文依据不同尾矿颗粒的矿物组成,从研究尾矿内部结构出发,对其矿物组成类型进行分析,为该尾矿综合利用提供必要的基础资料。1尾矿分析方法研究尾矿为瓮福磷矿B层碳酸盐类型氟磷灰石矿经反浮选而获得。将尾矿制成表面严格抛光的砂光片,喷镀100nm厚的导电碳膜后,采用电子探针背散射电子成像分析和微区成分定量分析技术,对尾矿内部结构特征和矿物组成类型进行研究。2尾矿含镁物质尾矿主要由钙镁的碳酸盐组成,化学组成见表1,主要成分为CaO,MgO,P2O5。尾矿含镁物质主要是白云石,约占87%;含磷物质主要是磷灰石,约占8%;含铁矿物为褐铁矿,含铝矿物为粘土,量极少,还含有少量非晶质,属于高镁低品位磷矿。3矿石结构3.1白云石内部微区组成物相单一单矿物结构是指碎屑颗粒由单一的矿物组成。尾矿中单矿物颗粒的背散射电子图像及成分分析谱图如图1所示,碎屑颗粒内部衬度均一,表明其组成物相单一。分析颗粒依次为白云石、磷灰石、褐铁矿、石英。探针检出白云石内部微区组成元素为C、O、Ca、Mg,没有其他杂质元素,Ca、Mg原子比值接近1∶1;磷灰石内部微区组成元素主要为F、P、Ca;褐铁矿内部微区组成元素为Fe、O,石英内部微区组成元素为Si、O,所示单矿物颗粒的成分分析数据见表2。3.2磷灰石与白云石的相互作用尾矿粉中,存在有部分颗粒,其内部包含两种或两种以上的矿物,碎屑颗粒是多矿物的连生体。多矿物颗粒的背散射电子图像如图2所示。磷灰石、白云石与石英的连生体颗粒内部结构较为复杂。背散射电子图像中,石英与白云石因平均原子系数比较接近,衬度相差不大,他们共同胶结灰白衬度的磷灰石,石英、白云石与磷灰石的接触界面蜿蜒曲折,矿物间相互穿插粘结,增加分离的难度。图3、4分别是磷灰石、白云石微区元素组成的探针分析谱线和元素组成数据。可见磷灰石碎屑中除了磷灰石的组成元素F、P、Ca外,还含有少量Mg、Al、Si、K,表明磷灰石内部共生有少量的粘土矿物。图5是磷灰石与白云石的成分谱线和探针分析数据,在电子探针的分析微区内,同时含有磷灰石和白云石的组成元素P、Mg、Ca。图6是磷灰石与石英的成分谱线和探针分析数据,在电子探针的分析微区内,同时含有磷灰石和石英的组成元素P、Si、Ca,并含有少量白云石C、Mg、Ca。4尾矿结构类型依据不同颗粒尾矿的矿物组成以及内部结构,可划分出6种尾矿类型:(1)白云石质尾矿,如图7所示,尾砂由白云石组成,包括白云石的单晶颗粒,以及白云石的多晶连生体。颗粒呈菱角状,解理发育,非常有利于尾砂的酸解反应。(2)白云石磷灰石质尾矿,如图8所示,尾砂以白云石和磷灰石的矿物连生体颗粒形式存在,增加了尾矿回收的难度,其内部有白云石呈灰暗的衬度,磷灰石因组成元素的原子系数高于白云石,故衬度比白云石明亮。(3)白云石磷灰石石英质尾矿,如图9所示,尾砂以磷灰石、白云石与石英的连生体颗粒形式存在,内部结构较为复杂。由于石英与白云石因平均原子系数比较接近,衬度相差不大,他们共同胶结灰白衬度的磷灰石,石英、白云石与磷灰石的接触界面蜿蜒曲折,矿物间相互穿插粘结,增加分离的难度。(4)石英质尾矿,背散射电子图像见图1d。碎屑颗粒内部衬度灰暗,用酸处理该尾矿时,是酸不溶物的主要成分之一。(5)褐铁矿质尾矿,背散射电子图像见图1c。碎屑颗粒内部衬度均一,组成物相单一,衬度较磷灰石更为明亮。(6)磷灰石质尾矿,如图10所示,尾砂由磷灰石组成,可以是微细粒磷灰石单晶颗粒,也可以是微细粒磷灰石的集合体,呈浑圆状集合体形态。上述大量分析表明,尾矿是由不同矿物组成的,具有不同的矿物组分。为了尾矿综合利用的需要,本文根据电子探针的研究结果,依据不同颗粒尾矿的矿物组成以及内部结构,划分出六种尾矿类型,这6种尾矿类型含量从高到低依次为:白云石质尾矿;白云石磷灰石质尾矿;磷灰石白云石石英质尾矿;石英质尾矿;磷灰石质尾矿;褐铁矿质尾矿,即白云石质尾矿是尾矿中最丰富的矿物,白云石独立矿物颗粒是含量最高的碎屑类型。5尾矿结构类型分类(1)瓮福高镁磷尾矿具有多种内部结构类型,概括起来,可分为单矿物结构和多矿物碎屑结构两类。(2)尾矿中具有单矿物结构的物质有白云石、磷灰石、褐铁矿和石英,具有多矿物碎屑结构的物质主要是白云石、磷灰石的连生体颗粒和磷灰石、白云石、石英的连生体颗粒。其中白云石单矿物颗粒是含量最高的碎屑类型。(3)依