磷矿

磷矿
    磷矿
    磷矿是指在经济上能被利用的磷酸盐类矿物的总称,是一种重要的化工矿物原料。用它可以制取磷肥,也可以用来制造黄磷、磷酸、磷化物及其他磷酸盐类,以用于医药、食品、火柴染料、制糖、陶瓷、国防等工业部门。磷矿在工业上的应用已有一百多年的历史

矿物原料特点

  磷矿石按其成因不同,可分为磷灰石和磷块岩。
磷矿
    磷矿
  磷灰石是指磷以晶质磷灰石形式出现在岩浆岩变质岩中的磷矿石。  磷块岩系指由外生作用形成、由隐晶质或显微隐晶质磷灰石及其他脉石矿物组成的堆积体。  自然界中已知的含磷矿物大约有120多种,分布广泛。但是按其质和量都能达到可以开采利用的含磷矿物则不过几种。在工业上作为提取磷的主要含磷矿物是磷灰石,其次有硫磷铝锶石、鸟粪石和蓝铁石等。自然界中磷元素约有95%集中在磷灰石中。

·磷灰石类矿物

  磷灰石[Ca5(OP4)3 (F,Cl,OH)]的主要化学成分是磷酸钙,其中还含有氟、等元素。磷灰石晶体呈六方柱状,集合体呈粒状、致密块状、土状和结核状等。无杂质者为透明,常见的浅绿、黄绿、褐红、浅紫色。玻璃或油脂光泽。比重3.18~3.21 g/cm3。硬度5。加热后发绿光。自然界中最常见的、能够组成矿床的有以下5类:氟磷灰石、氯磷灰石、碳磷灰石、羟磷灰石、碳氟磷灰石。

·其他含磷矿物

  磷锶铝石:标准磷锶铝石的理论化学式为SrAl3 (PO4)2(OH)5·H2O,化学成分P2O5 30.77%,SrO 22.45%,Al2O3 33.12%。磷锶铝石相当坚硬,小刀不能刻划。比重3.11。由于P2O5含量高,因此除可作为磷矿利用外,同时含大量的锶和稀土元素,可综合利用。  四川什邡磷矿中的硫磷铝锶矿层是一种含硫和钙的变种。  蓝铁矿:属水的磷酸盐,化学式为Fe3(PO4)2·8H2O,主要成分:P2O5 28.30%,FeO 43.0%,H2O 28.7%。通常呈柱状,有时扁平,有时呈圆球状、片状、放射状、纤维状、土状等。比重2.68±0.01。新鲜晶体无色透明,具玻璃光泽,颜色为浅蓝色或浅绿色,强氧化后呈深蓝色、暗绿色或蓝黑色,容易识别。蓝铁矿主要产于含有机质较多的褐煤、泥炭、森林土壤中,也与沼铁矿共生。在含海绿石的砂质磷块岩中也有蓝铁矿。有些蓝铁矿为原生铁铝磷酸盐矿物风化的产物。  除上述外常见的磷酸盐矿物还有银星石、磷铝石、红磷铁石等。

用途与技术经济指标

·磷矿主要用途

  磷是生物细胞质的重要组成元素,也是植物生长必不可少的一种元素。世界上84%~90%的磷矿用于生产各种磷肥,3.3%生产饲料添加剂,4%生产洗涤剂,其余用于化工、轻工、国防等工业。中国的磷矿消费结构中磷肥占71%,黄磷占7%,磷酸盐占6%,磷化物占16%。磷肥对农作物的增产起着重要作用。磷肥的种类很多,我国生产的磷肥目前主要为过磷酸钙、钙镁磷肥、脱氧磷肥以及重过磷酸钙、磷酸铵和磷酸二氢钾等高效复合肥料。  磷矿又是重要的化工矿物原料。部分磷矿用于制取纯磷(黄磷、赤磷)和化工原料,少量用作动物饲料。赤磷用于制造火柴和磷化物。黄磷有剧毒,可制农药,还可以制燃烧弹、曳光弹、信号弹、烟幕弹、发火剂;与硼、铟、镓的磷化物用于半导体工业。冶金工业中用于炼制磷青铜、含磷生铁、铸铁等。磷酸锆、磷酸钛、磷酸硅等可作涂料、颜料、粘结剂、离子交换剂、吸附剂等。磷酸钠、磷酸氢二钠用于净化锅炉用水。后者还可制人造丝。六聚偏磷酸钠可作水的软化剂和金属防腐剂,磷酸钙盐用于动物饲料添加剂,磷的衍生物用于医药。磷酸二氢铝胶材料耐火度高、耐冲击性好、耐腐蚀性强、电性能优越,用于尖端技术中。氟磷灰石晶体是最理想的激光发射材料,磷酸盐玻璃激光器已得到应用。

矿业简史

  中国最早发现和首先进行开采的磷矿是江苏海州磷矿。清朝同治年间发现海州磷矿(现名锦屏磷矿),并于1914年对该矿正式开采。本世纪20至30年代地质学家曾对锦屏磷矿作了地质调查,1947年确认该磷矿为沉积变质磷矿床。新中国成立后国家首先对锦屏磷矿进行了勘探和开发。
磷矿开采
    磷矿开采
  1927~1928年两广地质调查所对西沙群岛的鸟粪矿床做过一些地质研究工作。  1939年地质学家在云南作地质调查时发现了昆阳磷矿。1946年在调查研究淮南煤矿时发现了安徽凤台磷矿。  1953年在贵州遵义松林发现了晚震旦纪陡山沱期磷块岩。此后陆续发现和相继开展工作的有鄂西宜昌磷矿、黔中开阳磷矿、鄂西荆襄磷矿等。自云南昆阳磷矿问世以来,云南滇池周围陆续发现海口、晋宁、安宁、江川等大型磷矿。在贵州继开阳磷矿发现后不久,又发现了瓮安磷矿。在湖北宜昌、荆襄磷矿找矿成果的启发下,发现了保康神农架和兴山磷矿。  总之,新中国成立后,中国地质学家对前震旦系变质磷矿、震旦系陡山沱组及灯影组磷矿、下寒武统梅树村组及辛集组磷矿等,做了大量地质普查、勘探评价工作。此外对华北岩浆岩型磷灰石矿床、西沙群岛的鸟粪矿床及湖南、广西等次生磷矿床也做了地质研究工作。  经过地质普查评价,对锦屏、肥东、宿松等前震旦系沉积变质磷灰岩矿床;开阳、瓮安、宜昌、荆襄、朝阳等震旦系陡山沱组磷块岩;昆阳、海口、雷波、马边和宁强等下寒武统梅树村组磷块岩矿床;中寒武统大茅群磷块岩矿床,以及河北涿鹿岩浆岩型磷灰石矿床等,都做了详细的地质勘探工作,求得了大量工业储量。

磷矿资源

  世界上几乎所有的国家都有磷矿床分布,但只有为数不多的国有拥有经济意义较大的磷矿资源。目前世界磷矿石总储量约457.8亿t,主要集中分布在摩洛哥、美国、原苏联、中国、南非等国。中国是世界上主要产磷国之一,磷矿资源相当丰富,资源总量接近500亿t,磷矿储量仅次于摩洛哥,居世界第2位。  截止1996年底中国共查明磷矿产地412处,保有储量151.98亿t,其中A+B+C级储量69.47亿t,D级储量82.52亿t,P2O5含量大于30%的富矿11.2亿t,P2O5<12%的贫矿27.43亿t。此外伴生磷矿产地9处,P2O5总储量960万t。

·地理分布

  中国磷矿广泛分布于26个省(区),相对集中在云南、贵州、四川、湖北和湖南5省;这几个省合计保有储量117.64亿t,占全国总保有磷矿储量的77%,且P2O5大于30%的富矿几乎全部集中于这5个省。具体地说,中国磷矿主要分布在以下8个区域:云南滇池地区、贵州开阳地区、瓮福地区、四川金河—清平地区、马边地区和湖北宜昌地区、湖集地区、保康地区。图4.11.1示出了中国主要大、中型磷矿床。
磷矿
      磷矿
  1、辽宁建平县簸箕山磷矿;2、辽宁建平县勿兰乌苏磷矿;3、河北涿鹿县矾山磷矿;4、河北承德市罗锅子沟磷矿;5、山西灵丘县平型关磷矿;6、山西繁峙县朴子沟磷矿;7、陕西凤县草凉驿磷矿;8、山东莱州市蒋家磷矿区;9、山东莱州市彭家磷矿区;10、山东栖霞县观里磷矿区;11、江苏连云港市锦屏磷矿;12、江苏连云港市新浦磷矿;13、湖北荆襄磷矿区;14、湖北宜昌市樟树坪磷矿区;15、湖北宜昌市栗西磷矿区;16、湖北宜昌市丁家河磷矿区;17、湖北宜昌市桃坪河磷矿区;18、湖北保康县白竹磷矿区;19、湖北大悟县黄麦岭磷矿;20、湖南浏阳县永和磷矿区;21、湖南泸溪县洗溪磷矿;22、湖南石门县东山峰磷矿;23、安徽宿松磷矿;24、四川什邡磷矿区;25、四川马边县老河坝磷矿;26、云南昆明市海口磷矿;27、云南昆明市尖山磷矿;28、云南安宁县县街磷矿;29、云南安宁县草铺磷矿;30、云南晋宁县昆阳磷矿;31、云南晋宁磷矿;32、云南江川县清水沟磷矿;33、云南华宁县火特磷矿;34、云南澄江县渔户村磷矿;35、云南曲靖县沾益德泽磷矿;36、云南寻甸县先锋磷矿;37、云南会泽县五星磷矿;38、贵州开阳磷矿;39、贵州瓮安磷矿;40、贵州织金县新华磷矿区

·资源特点

  1. 资源丰富,但分布过于集中  磷矿是中国的优势矿产之一,蕴藏量相当丰富。随着地质工作的深入发展,储量还会有新的增长。但中国磷矿资源分布极不平衡,保有储量的78%集中分布于西南的云南、贵州、四川及中南的湖北和湖南。除去四川产磷大部分自给外,全国大部分地区所需磷矿均依赖云、贵、鄂三省供应,从而造成了中国“南磷北运,西磷东调”的局面,给交通运输、磷肥企业的原料供给、成本带来较大的影响。  2.富矿少,贫矿多  中国磷矿富矿少,贫矿多。中国磷矿保有储量中P2O5大于30%的富矿仅为11.2亿t,占探明总储量的7%,矿石P2O5平均品位仅为16.85%,品位低于18%的储量约一半,且品位大于30%的富矿几乎全部集中于云南、贵州、湖北和四川。  3.难选矿多,易选矿少  全国保有储量中磷块岩储量占85%,且大部分为中低品位矿石,除少数富矿可直接作为生产高效磷肥的原料以外,大部分矿石需经选矿才能为工业部门所利用。这类矿石中有害杂质的含量一般较高,矿石颗粒细,嵌布紧密,选别比较困难。  4.较难开采的倾斜至缓倾斜、薄至中厚矿体多,适宜于大规模高强度开采的少  中国磷矿床大部分成矿时代久远,岩化作用强,矿石胶结致密,且约有75%以上的矿层呈倾斜至缓倾斜产出,为薄至中厚层。这种产出特征给无论是露天还是地下开采,带来一系列技术难题,往往造成损失率高、贫化率高和资源回收率低等问题。

矿床时空分布及成矿规律

  1. 沉积磷块岩的主要成矿规律  震旦纪—寒武纪是中国海相沉积磷块岩矿床的主要成矿时期。  震旦纪陡山沱组与灯影组沉积磷块岩分布在扬子地区的贵州、湖北、湖南,即扬子成磷区的湘黔成矿带、陕鄂成矿带、浙桂成矿带。时限为800±50~615±20 Ma。扬子地台区的陡山沱组为中国最大磷酸盐沉积层,其上灯影组磷酸盐化岩层虽在很多地区有所发现,但构成有经济价值的磷酸盐矿床,则主要见于湖北南漳邓家崖。  中国寒武纪地层发育完整,早寒武世每次海进地层底部都沉积了磷酸盐层,其中梅树村组赋存的大规模磷块岩矿床是继陡山沱组磷块岩沉积之后中国第二大型磷酸盐沉积层。有重大经济价值的磷块岩矿床主要集中于上扬子成磷带的云南、四川与陕西,地理上构成近南北向的带状分布。  2.变质磷矿床成矿规律  丰宁式磷矿床为太古宙矿床,主要分布在中朝地块的太古宙陆核区,即华北陆核、辽宁吉林南部—朝鲜北部陆核、山东陆核等。其中中朝地块北部内蒙古地轴中段与东段构成两个成矿带,山东半岛为一成矿带。鸡西式磷矿床为元古宙早期矿床,主要分布于微型古陆及古板块边缘地槽型建造中。海州式磷矿床为古元古代晚期矿床,主要分布于中朝地块东缘含碳、锰岩系及与镁质碳酸岩型建造中,在吉南—辽东、苏北、皖东北构成3个重要工业意义的成矿带。白家山式磷矿床主要分布于中朝地块内部滹沱—中条古海槽区,在鄂尔多斯与华北陆核之间构成一个成矿区。布龙土式磷矿床主要分布于中朝地块北缘。  3.内生磷灰石矿床主要成矿规律  内生磷灰石矿床主要与幔源岩浆活动密切相关,含矿母岩一般为幔源岩浆岩岩体。如超基性 碱性碳酸岩杂岩体、含钒、基性杂岩体等。此类岩浆岩体一般磷较高。由于地幔物质的选择性熔融,使磷质在幔源岩浆中富集,尔后地辟上升侵入地壳,这是形成磷灰石矿床的基本条件之一。含磷的幔源岩浆在地台或地盾地区上升到稳定的地壳内,有可能充分地进行岩浆分异作用而形成大型的岩浆杂岩体,这是工业磷灰石矿床产出的重要因素。  幔源偏碱性超基性杂岩体磷灰石矿床主要产于地台地区两组大型构造交汇处。幔源含钒、钛、铁基性超基性杂岩体磷灰石矿床主要分布于地台或地盾地区的大断裂带上。  4.风化次生磷矿床的成矿规律  中国次生磷矿蕴藏量不大,现已发现矿床(点)近30个,主要分布在四川、广西、湖南、云南、贵州、广东、吉林、陕西、江苏和福建等省(区)。  次生磷矿床的生成必须具有物源层和温暖潮湿的气候。一般说来构造比较复杂的地区节理、皱褶、断裂较为发育,岩石容易破碎、崩塌,氧化作用易于进行,对磷溶液的渗透起了良好的通道作用。地下水的水化作用是磷质次生富集的重要规律。

矿床类型

·沉积磷矿床

  1. 震旦纪磷矿床  除湖北南漳邓家崖及湖南大庸天门山上震旦统灯影组的磷块岩外,中国已知的震旦系海相沉积矿床都属于陡山沱组。该组含磷地层主要由白云岩、磷块岩、粘土岩及它们之间的过渡岩石组成。磷块岩矿层常位于粘土岩之上和白云岩之下的过渡部位,少数产于白云岩中,呈层状、似层状产出。工业矿层多为倾斜至缓倾斜的中厚矿体,层数多,一般为1~3层,主要赋存于陡山沱组的下部(下矿层)和中上部(上矿层)。  主要有用矿物是胶磷矿,其次是少量的细晶或微晶质磷灰石。脉石矿物一般为白云石、石英、玉髓、粘土矿物及少量的黄铁矿、碳质物等。  胶磷矿主要呈隐晶胶状块体及假鲕状、碎屑状产出,颗粒大小一般为0.5~0.6 mm。最常见的矿石结构类型为粒状结构及脉状结构。常见的构造类型有带状、条纹状、互层状、致密状及叠层状等。  2. 寒武纪磷矿床  中国寒武纪海相磷块岩矿床主要分布在地台型沉积地层中。有5个含磷层位,由老至新为下寒武统梅树村阶下部(渔户村组中谊村段)、下寒武统梅树村阶上部(筇竹寺组八道湾段)、下寒武统沧浪铺阶中部(辛集组)、下寒武统沧浪铺阶上部(昌平组)、中寒武统(大茅群);其中以上扬子区下寒武统梅树村阶下部磷矿工业价值最大,储量占寒武纪磷矿总量的90%左右。  中国寒武纪磷块岩矿床及含磷层受层位的控制,只要含矿层位相同,矿床类型和岩石组合就基本相似。  寒武纪最具工业价值的含磷层位是下寒武统梅树村阶渔户村组中谊村段,属硅质岩碳酸盐岩磷块岩建造。含磷地层厚40~250 m,一般2~5个磷矿层,矿层累计厚度2~70 m,一般厚度15~20 m。在滇东地区,矿层露头总长达1 283 km,产状平缓,倾角5°~40°,覆盖层薄。根据矿层结构及其在含磷地层中的产出形态,大体分为结构简单仅有一层的矿层和具有上、下两层结构较为复杂的矿层。  上矿层在区内(滇东)分布面积最广,是厚度稳定、质量较好的工业矿层。厚度1.5~31 m,一般7~10 m。下层矿主要由各类贫磷块岩组成,仅个别矿区(澄江)具有富矿。矿层厚1.5~36 m,一般为5~8 m,其稳定程度不如上矿层,在区内的分布面积只有上矿层的一半。上、下两个矿层之间的夹层多为白云岩,个别为粘土岩,一般厚2~15 m。  区内矿石自然类型繁多,但主要为致密状磷块岩、条带状磷块岩、白云质磷块岩及生物碎屑磷块岩等。  含磷矿物主要为胶磷矿,含量40%~98%。此外还有少量碳氟磷灰石,微量磷铁矿、磷铝石和银星石等。胶磷矿在磷块岩中呈颗粒和胶结两种形式存在。脉石矿物主要为方解石、白云石、玉髓、石英、粘土矿物;次为海绿石、黄铁矿及碳质物等。  区内磷块岩几乎均为颗粒磷块岩,胶磷矿平均含量62.6%,其中以颗粒存在的占53.31%,以胶结物存在的仅9.37%;最常见的矿石构造类型为块状、条带状及条纹状,其他类型较少。  矿石P2O5以中低含量为主,高品位富矿较少。有害杂质一般是镁高,铁铝较低。  按矿石所含脉石矿物中硅酸盐、碳酸盐和磷酸盐矿物的数量,划分为磷酸盐富矿、硅型、钙型和硅钙型磷块岩,各型矿石所占比例为富矿6%,硅型矿2%、硅钙型83%。  3.变质磷矿床  中国变质磷矿床主要指早、中前寒武纪(包括太古宙和元古宙)变质岩中的矿床,有两大成因类型,即绿岩带型(太古宙磷矿)和沉积变质型(古元古代磷矿床)。4个磷矿层位分别位于太古宙阜平群、古元古界下部五台群、古元古界上部滹沱群、古元古界顶部榆树砬子组。它们无论是成矿大地构造背景、沉积与变质建造,还是矿床成因、矿床地质特征等都有其独特的特征。 
磷灰石
    磷灰石
 (1) 太古宙磷矿  太古宙磷矿床系指2 500 Ma前形成的磷矿,产于绿岩建造内,因而称为绿岩带型矿床。  这类磷矿主要分布在河北、辽宁、山东、山西等省区。代表性矿床有河北丰宁招兵沟磷矿床,辽宁建平勿兰乌苏磷矿床和山东掖县磷矿床等。该类矿床属于低品位易选磷灰石矿。含磷岩石有碳灰黑云角闪岩、闪辉钛磁铁磷灰岩、角闪黑云片麻岩、斜长角闪岩等。矿石矿物成分主要有磷灰石黑云母角闪石辉石磁铁矿等。这些矿物占矿石矿物的90%以上。该类矿床的一个重要特点是SiO2含量低,一般小于40%,TiO2与FeO+Fe2O3含量高,前者可达6.57%,后者在15%以上,最高达26%,属于超镁铁质、镁铁质岩石。  (2) 古元古代早期磷矿床  古元古代早期磷矿床系指2 500~2 000 Ma即五台期形成的磷矿床。矿床主要分布在黑龙江省的鸡西、林口、余庆等地,一般构成中小型矿床。矿石类型主要有含磷灰透辉石墨斜长片麻岩、磷辉金云大理岩、磷灰透辉岩、含透辉磷灰石英岩、磷灰橄榄大理岩等。  (3) 古元古代晚期磷矿床  古元代代晚期磷矿床系指2 000~1 700 Ma,即吕梁期形成的磷矿床,该期磷矿床是前震旦纪最重要的矿床。此类磷矿床广泛分布于中朝地块,含磷地层以滹沱群为代表。含磷岩系沉积特征在中朝地块东缘、北缘与内部有较大差异,其中东缘为被动大陆边缘冒地槽沉积,成矿条件较好,形成若干个重要的工业矿床。目前发现的主要在中朝地块东部吉南、辽东、苏北、皖东、鄂东北,此外在内蒙古中部与山西也有少量分布。
磷矿
      磷矿
  含磷岩系主要由黑云斜长片麻岩、变粒岩、云英片岩、白云质大理岩和碳质板岩等组成。  4.内生磷矿床  内生磷(灰石)矿床在储量规模和矿床数量上均不如磷块岩矿床,但由于该类矿床具有易选、综合利用价值高等优点,因而仍是磷的重要来源之一,在缺磷地区尤显重要。  中国的内生磷矿床主要分布于北方的中朝准地台,产出时代多为元古宙至古生代。矿床类型主要有幔源偏碱性超基性杂岩体磷灰石矿床、幔源含钒钛铁基性超基性杂岩体磷灰石矿床和中酸性火成杂岩体磷灰石矿床。  (1) 幔源偏碱性超基性杂岩体磷灰石矿床  此类矿床产于地台区两组大型构造交汇处,原始岩浆通过深部分异作用形成多期侵入杂岩体。磷灰石、磁铁矿在岩浆分异过程中形成品位较高、规模较大的磁铁矿矿床。矾山磁铁矿磷灰石矿床是其典型实例,也是中国目前唯一的大型易选、中低品位的碱性岩型磷灰石矿床。  (2) 幔源含钒、基性超基性杂岩体磷灰石矿床  此类矿床主要分布于地台或地盾地区的大断裂带上,岩体形态不规则。岩体中磷灰石富集程度不高,大多是岩体即为矿体,P2O5含量一般在5%以下,大多为2%~4%。局部地区即使由于岩浆分异作用,磷灰石稍有富集,但规模较小,一般为小型,少数可达中型。成矿母岩的显着特点是钒、钛、铁的含量比一般钙碱性岩石高,往往可以达到综合利用的要求。有用矿物有磷灰石、磁铁矿、钛铁矿、钒钛磁铁矿和含钴黄铁矿。已发现的矿床有河北罗锅子沟矿床、马营、黑山磷灰石矿床。  (3) 消减洋壳源、中酸性火成岩体磷铁矿  其成矿母岩属中酸性岩浆侵入体,磷灰石伴生于磁铁矿矿床中,矿石P2O5含量较低,一般为1%~3%,局部有磷灰石矿物的富集,可形成磷灰石岩。此类矿床大多数为磁铁矿磷灰石矿床,磷灰石可作为综合利用的矿产资源,南京梅山铁矿床是典型实例。  5.次生磷矿床  次生磷矿床是指原有的含磷层经物理化学风化淋滤作用后,所含磷质就地残积、异地迁移或再沉积等富集形成的磷矿床。  中国次生磷矿蕴藏量不大,现已发现矿床(点)近30个,主要在四川、广西、湖南、云南、贵州、广东、吉林、陕西、江苏和福建,除1处为大型,6处为中型规模外,其余皆为小型矿床或矿点。该类磷矿床大致可分为两种类型。  (1) 风化淋滤-残积型磷矿床  原含磷层经风化后,其可溶性物质淋滤流失,所含磷质残留富集。含磷品位比原来可提高2~6倍,风化淋滤残积深度受地下水面控制,可达40~50 m。  吉林古元古代珍珠门组含磷铁质角砾状白云石大理岩、含磷铁质白云石角砾岩及含磷白云石大理岩,原岩含P2O5一般为1%~13%,经风化淋滤后P2O5可达10%~20%,形成小型磷矿(通化干沟磷矿)。湖南湘潭、长沙上震旦统白云岩和硅质岩,原岩含P2O5 0.2%~4.79%,高者可达10%,经风化淋滤后,P2O5可达19.92%~30%,形成中型(黄荆坪)、小型(麻田)磷矿。广西中、上泥盆统灰岩、白云岩及硅质岩,均含磷质(条纹和条带),原岩含P2O5约0.5%~4%,风化淋滤后,Ⅰ矿层含P2O5 7.12%~15.7%,Ⅱ矿层3%~9%,部分高达7%~10%。局部大于10%~12%的形成中型矿床4处,其余为小型矿床或矿点。
磷灰石
    磷灰石
  以上各风化前的含磷层以上震旦统—下寒武统、中泥盆统为主。风化淋滤后,形成有规模较大、品位较高的中型矿床多处。广西下侏罗统的石英安山岩和安山质凝灰岩风化形成的粘土状磷块岩,因沿走向、倾向变化较大、品位低,工业价值不大。矿体形态一般多呈似层状、透镜状和不规则状。  磷矿石矿物主要为胶磷矿、碳磷灰石,次为银星石、磷铝石及氟磷灰石。脉石矿物主要有石英绢云母、高岭石、方解石、白云石、碳质、铁质、锰质、硅质、岩屑;极少长石、褐铁矿和海绿石等。磷矿石类型有泥质型、硅质型和碳酸盐型3大类型:粘土质磷块岩、硅质磷块岩和白云质磷块岩。磷矿石结构有胶状、砂状、砂砾状、交代镶边、残余、压碎和生物碎屑等。构造有块状、角砾状、板状、片状、环带状、皮壳状及条纹、条带状等。  (2) 风化-再沉积型磷矿床  暴露于地表的磷矿或含磷层,经风化作用,遭受海侵,经海解作用而形成再沉积的磷矿床,该类矿床具有风化与沉积矿床的双重特点,但沉积特征更明显。该类型矿床有重要工业价值,主要分布在四川、云南等省。四川什邡磷矿床为其典型代表。  6.鸟粪磷矿床  鸟粪磷矿床是鸟粪堆积以及淋滤作用磷质胶结珊瑚砂所形成的磷矿床。根据其形成时的气候条件不同,可分为可溶性与淋滤两类。可溶性鸟粪磷矿床形成于干燥气候条件下,鸟粪磷矿床中有大量的磷酸盐,还含有较高的硝酸钾。有的鸟粪磷矿床中含P2O5 27.1%、NO2 10%~9%、K2O 2%~3%,矿石可作为良好的氮、磷、钾综合性肥料;淋滤鸟粪磷矿床形成于热湿气候条件下,鸟粪矿中的可溶性盐类被溶滤到矿层之下,并交代下伏珊瑚石灰岩形成磷酸钙沉淀。矿层中缺乏易溶的硝酸盐,鸟粪磷矿呈棕色土状或粒状,含腐殖质时呈黑色,矿层厚度各地不一,由几十厘米到5 m以上。一般含P2O5 20%~25%,NO2 27.34%~23.54%。

选矿与加工

  中国磷矿选矿研究起始于本世纪50年代末,并于1958年建成并投产第一座年处理原矿120万t的大型沉积变质磷灰岩浮选厂——江苏锦屏磷矿选矿厂。此后于1976年在河北马营磷矿建成并投产一座年处理原矿30万t的中型岩浆岩型磷灰石浮选厂。这两座选厂的建成标志着中国已经掌握了易选磷矿的选矿技术。目前,直接浮选、反浮选、擦洗脱泥、重介质分选已应用于工业生产。  1.浮选法  中国磷矿普遍含MgO较高,磷矿物和脉石矿物共生紧密,嵌布粒度细,只有采用浮选法才能获得较好的分离效果,因此浮选法是中国磷矿选矿用得最多的一种方法。  浮选法包括直接浮选、反浮选、反—正(正—反)浮选和双反浮选等工艺。生产实践中用得较多的是直接浮选工艺和反浮选工艺。  (1) 直接浮选工艺  采用有效的抑制剂抑制磷矿石中的脉石矿物,用捕收剂将磷矿物富集于浮选泡沫中。该工艺已成功地应用于岩浆岩型磷灰石和沉积变质型磷灰岩矿石的选矿工业生产中,江苏锦屏磷矿选矿厂是较为典型的例子。  沉积型硅钙(钙硅)质磷块岩是世界公认的难选磷矿石。自“S”系列抑制剂的直接浮选工艺开发后,这类磷块岩矿石的选矿技术取得了突破性进展。  (2) 反浮选工艺  反浮选工艺主要用于磷矿物和白云石的分离,以无机酸作为矿浆pH值调整剂,在弱酸性介质中用脂肪酸捕收剂浮出白云石,将磷矿物富集于槽产品内。其最大优点是实现了常温浮选,槽产品粒度较粗有利于产品后处理。该工艺已成功地用于瓮福磷矿沉积磷块岩的选矿工业生产。  2.擦洗脱泥工艺  60年代中期中国就开始对湖南浏阳磷矿进行擦洗脱泥研究,并取得一定效果。80年代初又对云南海口磷矿进行研究,继而扩大到滇池地区的低镁风化矿。目前该技术已开发成功并应用于滇池地区磷矿生产中。  该工艺原理简单,纯属物理选矿,即将风化磷矿石置于水中擦洗或磨剥,去除表面泥质物,使磷矿物富集。该工艺富集比一般不大,只能使P2O5 品位提高3~5个百分点。其中较典型而效果又较好的是海口磷矿风化矿。1995年晋宁磷矿擦洗厂已建成投产。  3.重介质分选技术  矿物之间的比重差异是重介质分选的关键。中国于80年代中期开始研究,发现其技术关键在于能否将分离比重严格控制在2.8~2.9之间。1992年采用此技术的湖北宜昌花果树磷矿重介质选厂建成投产。重介质分选技术因其分选效率高、环境污染小等优点,具有广阔的发展前景。从长远看,这种技术可望作为一种预选作业,从低品位磷矿中预先排除大部分脉石,从而提高后续分选作业的效果。  4.焙烧消化工艺  这是一种化学选矿法,主要用于含硅酸盐矿物很少的碳酸盐型磷矿石。利用碳酸盐矿物在高温下热分解放出CO2,然后加水使CaO、MgO水化成为细粒Ca(OH)2 和Mg(OH)2,采用分级技术脱除钙镁氢氧化物后,使磷矿物富集。  该工艺在选别陕西何家岩、贵州瓮福、大塘等磷矿中均获得较好的结果,并已完成扩大试验。但由于能耗高、脱出的石灰乳处理困难,加上生产控制难度较大等原因,尚未推广应用。  5.化学选矿  此法主要用于排除碳酸盐矿物,特别是MgO,使精矿中MgO含量降低到0.5%以下。由于加工费用较高,只有在其他选矿工艺所得精矿质量满足不了后续加工要求时,才可以考虑用此技术处理精矿。  在磷矿化学选矿中,用作碳酸盐矿物的萃取剂主要有氯化铵、硫酸和二氧化硫等,其中硫酸应用最广。  6.光电拣选技术  光电选矿是利用矿石和脉石之间的色差进行选别,以代替人工手选;在磷矿生产中极少使用。中国曾对开阳磷矿进行过光电拣选研究,主要用于拣除开采中混入的顶板白云岩,获得一定效果。

环境保护

  磷矿生产过程中,产生大量的废石、废水、尾矿、废气、粉尘及噪音等,使矿山周围的水体、大气、土壤遭到污染,若不采取相应的治理措施,会使生态平衡破坏,影响当地的生产和生活。因此,磷矿企业除了必须执行《中华人民共和国环境保护法》及有关法规外,还必须根据企业自身的特点和具体条件制定有关的环境保护规章制度。
磷矿区污染触目
   磷矿区污染触目
  1.废水  磷矿工程的废水主要来源于矿井和露天采场的外排水,选矿厂选矿废水、机修及汽修用水、生活水等。矿山应根据废水来源及性质采取不同的措施加以治理。可采用自然沉降\|生化处理工艺、二次混凝沉降处理工艺等治理选矿厂废水,使其达到排放标准。  2.粉尘  磷矿在开采过程中,穿爆、采装、运输等工序以及在选矿过程中,破碎、筛分、运输等工序均有粉尘产生,严重污染工作和大气环境。因此必须采取有效的防尘措施如洒水、喷雾、除尘系统等,尽量使作业点的粉尘浓度降至规定数值。  3.噪声  采矿场、通风机房、空压机房、选矿厂的破碎、筛分、除尘、磨矿系统等在生产过程中均能产生噪声,致使环境遭到污染。首先要制定噪声法规和噪声标准,进行法制管理。其次是控制和治理噪声源的传播和散发,采取治理振动、吸音、隔音、消声等措施。  此外,磷矿还应加强绿化和土地复垦,以达到综合治理环境的目的。