米爾古麗·阿布拉

（新疆大學 地質(zhì)與礦業(yè)工程學院，新疆 烏魯木齊 830047）

工藝礦物學主要研究礦石的工藝性質(zhì)，對其礦物組成、解離度、元素賦存狀態(tài)等特征參數(shù)進行分析，是選礦工藝研究必不可少的部分。針對云南某選廠生產(chǎn)中出現(xiàn)的磷精礦中w（MgO）難以降低到0.8%以下、藥劑消耗量偏高等問題，對現(xiàn)場生產(chǎn)流程樣進行工藝礦物學研究，并結合浮選實驗，找出磷精礦中MgO難以脫除的原因，為生產(chǎn)出合格的精礦產(chǎn)品提供理論依據(jù)和指導。在磷礦資源短缺和質(zhì)量不斷下降的大背景下，中低品位膠磷礦的開發(fā)與利用技術嚴重制約著我國磷化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。磷礦石中脈石礦物的種類、成分和形態(tài)直接影響浮選工藝的選擇。工藝礦物學研究正是通過對原料與產(chǎn)物中的礦物組成、元素賦存狀態(tài)、礦物的嵌布粒度以及單體解離度等內(nèi)容進行研究，為中低品位礦的采選提供重要的技術支持。單一反浮選使得部分高硅低鎂的膠磷礦無法使用，不僅造成了巨大的資源浪費，而且侵占大量的土地，且還存在環(huán)境污染的風險。因此，亟需解決此類膠磷礦選礦的技術難題，資源化利用廢棄堆存低品位膠磷礦。礦物學的發(fā)展為人類的生存起到了決定性的作用，隨著現(xiàn)代科學的不斷進步，礦物學的發(fā)展現(xiàn)狀也隨之興起，本文對礦物學的發(fā)展前景進行分析，達到推動我國礦物學快速發(fā)展的目標[1]。

1 礦石的結構構造特征

1.1 礦石的構造

大峪口磷礦礦石以塊狀構造、浸染條帶狀構造和層狀構造為主。礦石中主要礦物呈無定向和分層等特征，構成塊狀構造；部分石英呈浸染狀分布于純膠磷礦中，形成浸染條帶狀構造；部分碳酸鹽類礦物和膠磷礦呈分層分布，構成層狀構造。

1.2 礦石的結構

礦石的結構主要包括半自形－它形結構、殘余結構、包含結構等。礦石中的白云石、膠磷礦均無固定的晶體形狀，是典型的半自形－它形結構礦物；礦石中的白云石、方解石成“碎片”或“破布”形狀，形成殘余結構；礦石中可見膠磷礦包裹褐鐵礦、黃鐵礦等金屬礦物，構成包含結構[2]。

1.3 礦樣工藝礦物組成

（1）礦樣化學組成。該選廠采用反浮選工藝流程，一次粗選、一次精選加一次掃選流程。生產(chǎn)過程中會對不同類型的磷礦石進行配礦，從而獲得滿足浮選工藝要求的高鎂低硅鈣質(zhì)磷礦。取生產(chǎn)異常流程樣，用25μm孔徑（500目）篩篩分后進行化學分析，可知，精礦中MgO富集于粒徑＞25μm的礦樣之中，說明該粒級可能存在沒有單體解離的白云石；尾礦2中P2O5富集于粒徑≤25μm的礦樣中，說明該粒級可能存在已經(jīng)解離但沒有回收的膠磷礦。

（2）礦樣的礦物組成。礦樣中主要礦物組成為膠磷礦（主要成分為碳氟磷灰石）、白云石、石英（玉髓）、褐鐵礦、黏土礦物。有用礦物主要為膠磷礦，約占礦樣的55%，白云石為主要脈石礦物，約占31%，黏土礦物約占3%，石英（玉髓）約占8%，褐鐵礦約占1%，其他礦物約占2%。膠磷礦主要呈凝膠狀和團塊狀，白云石和有用礦物膠磷礦嵌布緊密，呈膠磷礦顆粒的膠結物、包裹體等。

1.4 礦樣單體解離度測定

粒徑≤25μm的礦樣制樣和觀測難度均較大，所以僅對粒徑＞25μm的礦樣在偏光顯微鏡下進行單體解離度測定。粒徑＞25μm的溢流礦樣單體解離度測定結果表明，這個粒級的礦樣多以連生體形式存在。該粒級精礦礦樣中基本不存在已經(jīng)單體解離的白云石礦物，白云石和膠磷礦以連生體的形式存在。粒徑＞25μm尾礦礦樣中，尾礦1中已經(jīng)解離的膠磷礦占35.7%，尾礦2中已經(jīng)解離的膠磷礦占56.1%，而在粒徑≤25μm粒級中，膠磷礦的解離度會更高。

1.5 膠磷礦的嵌布特性

磷礦中最主要的礦物是膠磷礦占52.77%，也是回收的目的礦物。電鏡下觀察膠磷礦多為集合體呈不規(guī)則形狀或粒狀，邊部多呈土狀，粒狀晶形主要以不規(guī)則粒狀或圓粒狀為主；大部分膠磷礦呈單體解離的形式產(chǎn)出，只有部分與粒狀的石英顆粒相互共生，部分膠磷礦晶粒間隙析出白云石呈無定形狀，此外鮞狀的膠磷礦顆粒被少部分的石英包裹，大顆粒的白云石與膠磷礦交代形成殘余結構，這些礦膠磷礦的粒度較細，尚未完全實現(xiàn)單體解離狀態(tài)[3]。

2 磷礦浮選機理

磷礦浮選機理研究主要通過單礦物浮選、Zeta電位測試、紅外光譜表征、藥劑吸附量和接觸角測定等方法以及浮選溶液化學計算，探討浮選藥劑在礦物表面的吸附特性和作用機制。采用反射紅外光譜揭示不同浮選藥劑濃度下的吸附機理，低濃度油酸鈉在磷礦表面發(fā)生化學吸附，同時存在反應產(chǎn)物油酸鈣沉淀的物理吸附；當油酸鈉濃度超過臨界膠束濃度時，油酸鈉殘留在表面形成多層吸附，使膠磷礦表面疏水性降低；另外，隨著油酸鈉濃度增大，由點狀吸附聚集為片狀吸附，覆蓋面積增大，但并未完全覆蓋。研究了油酸鈉、亞油酸鈉與膠磷礦的作用，發(fā)現(xiàn)亞油酸鈉的捕收能力大于油酸鈉，且結合紅外光譜和吸附量測試，證實了在堿性（pH=9.8）條件下，油酸鈉、亞油酸鈉與礦物表面發(fā)生單層的化學吸附，而在弱酸性（pH=6）條件下，既發(fā)生化學吸附又發(fā)生物理吸附，且吸附形式為多層吸附。不同正反浮選工藝流程開路試驗基于上述工藝礦物學的研究，此類型磷礦為硅鈣質(zhì)膠磷礦，硅酸鹽脈石礦物含量較高，白云石等碳酸鹽脈石礦物含量較低，有用礦物為膠磷礦，因此適宜的選礦工藝為正反浮選。

正浮選一般采用碳酸鈉與水玻璃為調(diào)整劑，既可以分散礦泥，又可以抑制硅酸鹽脈石礦物，還可調(diào)高礦漿的堿度。

3 浮選實驗研究

3.1 捕收劑用量實驗

采用一次粗選工藝，在抑制劑用量與生產(chǎn)現(xiàn)場相同的情況下開展捕收劑用量實驗，考察捕收劑用量與選礦指標的關系，捕收劑用量實驗結果可知，增加捕收劑用量，磷精礦中w（MgO）有所降低，但難以降低至0.8%以下。

3.2 磨礦細度實驗

為了提高入選原礦的單體解離度，考察磨礦細度與選礦指標的關系，進行磨礦細度實驗，結果可知，即便入選原礦粒度很細，精礦中的w（MgO）也很難降低至0.8%以下。對粒徑≤0.074mm的精礦礦樣進行工藝礦物學實驗得知，粒徑＞25μm的礦樣中膠磷礦和白云石的連生體顆粒一般粒度較大，再磨有使其解離的可能；而粒徑≤25μm粒級礦樣中，白云石也多與膠磷礦連生，該粒級礦樣不具備再磨的條件[4-6]。

3.3 增加精選作業(yè)

一次反浮粗選難以獲得滿足下游用礦的選礦指標，因此增加精選流程。分礦樣的方法基本相同，其中粒徑＞0.030mm粒級的樣品鑲嵌時可不用超聲波攪拌，≤0.030mm粒級的樣品制樣時樣品量不能超過0.5g，且需要更長時間的超聲波攪拌。

磨拋和噴碳（噴金）：磨拋、噴碳（噴金）的方法和礦樣未篩分時相同。

優(yōu)點：一次鑲嵌，制樣時間短；制樣流程縮短，易操作，且減小了樣品報廢的概率；篩分后粒徑＞0.030mm的粒級礦樣制樣基本不產(chǎn)生團聚的問題，易制成樣品，粒徑≤0.030mm的粒級制樣所用礦樣量少，且經(jīng)過長時間超聲和攪拌，可解決其團聚的問題，減少了“Unknown”的量，MLA圖像處理工作量小，最主要的是使后續(xù)測定的數(shù)據(jù)更準確。

缺點：礦樣篩分、烘干等需要花費人力，且后續(xù)制成的樣品多，耗費材料多，測定時間長。

4 結語

MLA性能的發(fā)揮取決于其測定樣品的制備水平，高質(zhì)量的樣品可以體現(xiàn)MLA快速、準確的優(yōu)越測定性能，低質(zhì)量的樣品會給后續(xù)圖像處理帶來很大的困難，會影響測定數(shù)據(jù)的準確性。微細粒的磷礦樣制備MLA樣品時，在不篩分的條件下制成的樣品中或多或少存在一些團聚的顆粒，給圖像處理和數(shù)據(jù)的準確性造成不利影響。篩分后再進行制樣基本可解決樣品顆粒的團聚現(xiàn)象，故推薦對磷礦樣品篩分后再制MLA樣。該制樣方法是長期工作中探索、總結的，制樣效果較好，可供其他微細粒樣品MLA樣品制備借鑒。