我国北方低品位磷矿资源及开发利用.doc

我国北方低品位磷矿资源及开发利用我国北方低品位磷矿资源及开发利用中化地质矿山总局地质研究院中化地质矿山总局地质研究院 杨丽珍杨丽珍【【摘摘 要要】】我国北方蕴藏着丰富的内生低品位磷铁矿床，随着国民经济快速发展，对北方低品位磷铁矿床中共伴生的磷资源综合开发利用势在必行，且已实施本文简要介绍了北方该类矿床地质特征、选矿工艺研究，并浅析了其开发利用前景关键词关键词】】磷矿产 低品位 矿床地质 选矿工艺 开发利用1 1 资源概况资源概况1.11.1 储量储量我国北方可利用的磷资源很少，主要集中在河北、辽宁、内蒙古，吉林、新疆、山西等省区截止到 2005 年底，据不完全统计，累计探明资源量/储量 209.5 亿 t探明资源储量中，晶质磷灰石矿（包括内生磷矿、变质岩浆型磷灰石矿及基性火山岩变质磷灰石）占 93%，该类型磷矿品位一般都很低，P2O5含量 3%～6%其优点是：矿点多，分布范围广，大、中、小型均有，便于就近开采，埋藏浅，有的甚至出露地表，开采及水文地质条件简单，适于露天大规模开采1.21.2 北方内生低品位铁磷矿床的分部特点北方内生低品位铁磷矿床的分部特点我国北方内生低品位磷铁矿床主要分部在华北地台北部和塔里木地台北缘两个巨大成矿带内。

其中华北地台北部成矿带，西起内蒙磴口，向东经山西阳高-河北涿鹿-北京密云-河北青龙-辽西绥中-辽东凤城,长约 1600km,带内主要有矾山、赤城小张家口、马营、招兵沟、乌兰乌苏等磷矿床(点)；塔里木地台北缘成矿带，西起阿图什,经巴楚-拜城-尉犁-团结村北山,长约 1200km，宽约 50km，已发现且干布拉克、大西沟、团结村北山、瓦吉尔塔格、皮羌、奥尔塘、卡乌留克塔格、克其克果勒等磷矿床(点)1.31.3 资源特点资源特点北方磷矿大部分属变质型矿床，磁铁矿（含钛磁铁矿）—磷灰（块）岩型矿石其特点为中低品位磁铁矿、低品位磷矿与低品位钛铁矿共生，有的还伴生稀土等有用组分作为主要利用对象的晶质磷灰石，易于选矿富集成磷精矿矿石中除磷外，许多伴生组分潜在价值大虽然品位普遍低，但往往有一定数量的富矿体存在，P2O5开采时能提高原矿的入选品位我国北方低品位磷矿中一般都含有 Fe、Ti、V、稀土等有益伴生组分，有的伴生元素和矿物超过了磷矿的价值，构成了综合性矿床或以别的矿为主，以磷为辅的矿床，潜在价值大；大部分矿体裸露地表，适于露天开采，露采储量约占 80%左右，矿石易磨易选，选厂基建投资小；可就地采选、制肥、利用，交通运距短，这些优势将不同程度地补偿了北方内生磷矿矿石品位低贫的劣势。

在“以优补劣”的经营方针指导下，使得大部分磷矿能得到合理开发利用2 2 矿床地质类型与特征矿床地质类型与特征2.12.1 超基性－偏碱性杂岩型磷矿超基性－偏碱性杂岩型磷矿该类磷矿是中国华北地台目前发现的规模最大的岩浆岩型磷矿床,是北方内生磷矿的主要类型已发现有矾山、姚家庄、沙沟三处磷矿产地(夏学惠,1987,1988)及孤山子磷矿点磷矿产在燕山台褶带内,岩体规模较大,磷灰石主要赋存于辉石岩及黑云母辉石岩中含矿岩石主要为辉石岩及黑云母辉石岩,矿体呈似层状、层状,矿石矿物为磷灰石,磁铁矿、钛铁矿、黄铁矿等,脉石矿物主要有透辉石、黑云母、角闪石等矿石中 P2O5平均含量2%－11.87%,元素组合为 P、Fe、Ti、V 等超基性－偏碱性杂岩型磷矿矿床规模较大,品位也较高,有多种有益组分可综合利用,工业价值巨大2.22.2 碱性岩型磷矿碱性岩型磷矿该类磷矿在我国还未发现有较大工业价值的磷矿,只有一些小型磷矿或磷矿点,但在华北地台北部发现有分布范围较大的磷矿化的碱性岩体,如风城赛马、凌源河坝子、蓟县马伸桥、拜城克其克果勒等碱性岩体这些碱性岩体工作程度较低,有待于进一步开展工作磷矿产于岩体内部,磷矿化受岩相控制,矿体呈层状、透镜状产出,富矿体赋存在霞石岩-磷霞岩中,贫矿体则存在于辉石岩及霓辉岩中。

富矿体中 P2O5含量为 5%～10%,矿石类型主要为磷灰石-霞石岩,长石-霞石-磷灰石等,矿石主要由磷灰石、霞石、正长石、霓石、榍石、磁铁矿组成;而贫矿体中 P2O5含量一般为 2%～4%,矿石类型有含磷辉石岩、含磷黑云霓辉岩等,磷灰石呈星散状分布2.32.3 碳酸岩或超基性碳酸岩或超基性- -碳酸岩杂岩型磷矿碳酸岩杂岩型磷矿该类磷矿在世界磷矿资源中占有一定比例该类磷矿 P2O5含量一般 4%～10%,矿床规模较大,储量从几千万吨到几亿吨,并有铁、铌、钍、稀土等元素可综合利用,因此有较高的经济价值磷灰石多赋存于超基性岩－碱性岩－碳酸岩组成杂岩体中,岩体常产于地台内部或地台边缘地带目前,在中国塔里木地台北缘发现有且干布拉克超基性-碳酸岩类蛭石－磷灰石矿床和瓦吉尔塔格稀土－磷灰石矿床,矿石组合为黑云母次透辉石-磷灰石、方解石(白云石)-磷灰石,伴生矿物有蛭石、锆石、磁铁矿、金云母等矿体呈似层状、透镜状,矿体长 500～1500m 不等,宽一般 260m, P2O53%～11%在华北地台北部的内蒙中部也发现有规模较小的该类磷矿,如白云鄂博碳酸岩含铌、稀土磷灰石矿床2.42.4 超基性岩型磷矿超基性岩型磷矿该类磷矿在区内分布较广泛,但含磷品位一般不高。

该类型磷矿的矿体都是产在含磷岩体中,含磷岩体常产于深大断裂与次级断裂构造的交汇部位成矿是超基性岩浆结晶分异作用的产物已发现有赤城小张家口、丰宁红石砬、隆化官地、固阳文圪气、桓仁吕家堡子等磷矿产地及多处磷矿化点含磷岩石为透辉岩、辉石岩、角闪辉石岩、辉石角闪岩等,矿体多为透镜状及似层状、不规则脉状,矿石多为粒状结构,具块状、浸染状、斑杂状及条带状构造有用矿物为磷灰石、钛铁矿、磁铁矿等,脉石矿物为透辉石、角闪石、黑云母及碳酸盐类等矿石中 P2O5含量一般为 2%～4%,最高可达 8.35%2.52.5 基性岩型磷矿基性岩型磷矿该类磷矿在北方分布较广泛,工业价值较大磷矿集中分布在燕山台褶带北缘的承德台拱内矿体形态因矿石类型不同而有变化,浸染状矿石构成的矿体形态简单,块状矿石构成的脉状矿体形态复杂矿体呈似层状、透镜状、脉状、树枝状等,膨胀及分枝现象明显,矿体走向以北东和北北东向为主,少数南北向和近东西向,矿体常成群出现,雁行排列有用矿物主要为磷灰石、钒钛磁铁矿、磁铁矿、钛铁矿,脉石矿物主要为斜长石、拉长石、普通辉石、紫苏辉石、普通角闪石,少量绿泥石、绿帘石、石英等矿石中浸染状矿石品位较贫,块状矿石品位较富,平均品位 P2O5一般 4.47%～10.21%,ＴFe 为 14.42%～24.47%,TiO2为 4%～6.96%,V2O5为 0.03%～0.21%。

2.62.6 伟晶岩型磷矿伟晶岩型磷矿该类磷矿主要分布在内蒙、山西、河北三省区交界处的兴和、丰镇、卓资和怀安等地,大致呈东西向带状展布矿床的品位高(P2O5含量为 11.43%～29.46%),并具有综合利用价值,但矿床规模较小磷灰石主要赋存在透辉钾长伟晶岩和透辉岩中伟晶岩型磷矿为岩浆期后气成热液阶段成矿矿石品位富,一般 P2O5含量为 20%～30%,磷灰石结晶粗大,矿体变化大,矿床规模小,矿石中富含稀土元素,矿石为易选型,具有综合利用价值2.72.7 绿岩带型铁磷矿床特征绿岩带型铁磷矿床特征主要分布在辽宁、河北、山东等省,代表性矿床有河北丰宁招兵沟磷矿、辽宁建平乌兰乌苏磷矿含磷岩石为磷灰黑云角闪岩、闪辉钛磁铁磷灰岩、磷灰角闪黑云片麻岩、磷灰斜长角闪岩等主要矿石矿物为磷灰石、磁铁矿、钛铁矿、脉石矿物主要为普通角闪石、辉石、黑云母、斜长石、微斜长石、少量石英、黄铁矿、黄铜矿、榍石、锆石、绿泥石、绢云母等矿石化学组成,其中 P2O5含量变化在 3.69%～5.23%, TFe 含量变化在 13.14%～23.10%, TiO2含量变化在 4.66%～7.83%主要矿石可分为闪辉铁磁铁磷灰石型、斜闪钛磷铁磷灰石型、黑云母斜闪钛磷铁磷灰石型和钛磷铁磷灰石型等四种类型。

3 3 开发利用现状开发利用现状3.13.1 资源利用资源利用我国北方的河北、辽宁、吉林、内蒙、山东、新疆拥有大量的低品位磷铁矿床，其大部分磷铁矿属磁铁矿—磷灰石型矿石北方磷矿含磷低，选矿比大，虽易选，但由于选矿成本高，往往过不了经济关已建成并投入生产的选矿厂多数仅采用磁选工艺回收其中的磁铁矿，而将共生的磷、钛、钒、稀土等有用矿物的磁选尾矿丢弃，国家有限的资源没有得到很好的综合回收利用，资源浪费现象严重北方磷铁矿山磁选尾矿中，一般含有 P2O5 品位 3%左右磷矿物和含 TiO2 3%～10%的钛铁矿近十五年来，从我国磷矿资源可持续发展战略出发，为提高资源利用率、减轻南磷北运的运输压力，选矿工作者高度重视和加强了对北方低品位磷矿的综合利用研究采用浮选回收磷矿、重—磁选、磁—浮选回收钛铁矿的选矿工艺已经成功的应用于多家磷铁矿选厂综合回收提高矿产资源的利用率和矿山经济效益随着中国经济快速发展，市场对矿产品需求的扩大得到体现矿床的综合利用与开发已成为广大开发商家的共识目前，在地质、选矿与商家的共同努力下，原来低品位非矿的磷铁矿床，开始得到综合利用与开发仅从北方低品位内生铁磷矿开采情况统计，P2O5品位在 3%，TFe 品位在 12%的铁磷矿床均在开采之列，其开采经济价值显著。

综上所述，只要充分认识低品位晶质易选磷矿开发利用的重要性和可能性，按照正确的技术路线办事，贯彻“采选配套，矿肥结合，综合利用”的方针，北方低品位磷矿开发前景是十分可观的由我国于北方磷矿含磷品位低，选矿比大，选矿成本高，过不了经济关，因此，北方磷铁矿选矿厂多数以磁选工艺回收其中的磁铁矿，而将含有磷矿物的磁选尾矿直接排放到尾矿库，作为最终尾矿丢弃，磷资源浪费现象严重3.23.2 选矿进展与成果选矿进展与成果近年来，中化地质矿山总局地质研究院等多家研究单位和高等院校对北方低品位磷矿的合理开发利用做了大量、系统的选矿试验研究工作，研制出了适合北方低品位磷矿选矿的新型高效的浮选捕收剂，解决了使用传统的脂肪酸类矿浆需要加温到 35℃以上、需要加碱的问题取得的科研成果解决已经应用于选矿实践，实现了工业化选矿试验研究工作主要以综合回收选铁尾矿中的磷资源为主，所采用的工艺路线均为常温（或少量加温）正浮选研究的对象主要是河北省矾山、河北省承德、辽宁省建平、辽宁省甜水、山东莱州、内蒙古、新疆等矿区的磷矿研究方向主要是高效、价廉、环保的新型捕收剂已经应用于生产的典型捕收剂为中化地质矿山总局地质研究院研制生产的 AW系列捕收剂和中蓝连海矿山设计研究院研制生产的 P708。

中化地质矿山总局地质研究院，针对北方磷矿的特点，研制出的 AW 系列捕收剂是磷灰石类矿石新型高效常温浮选捕收剂它具有无毒、无污染、生物降解性能好，利于环境保护的优点该成果已经成功的应用于河北省矾山磷矿、河北省丰宁招兵沟磷矿、河北省阳原磷矿、河北省承德地区和辽宁省建平县的多家磷矿山的工业生产选矿工艺路线为选铁尾矿（或再磨）经一次粗选一次扫选一至三次精选正浮选选矿工艺指标为磨矿细度-200 目含量 45%～70%左右，原矿品位 P2O5 3%～6%左右 ，磷精矿品位 P2O5 32～37%，磷精矿回收率 85%～90%，有的甚至高达 95%以上从极低品位磷矿石中，获得高品位和高回收率磷精矿，选矿技术指标先进丰宁招兵沟磷矿 2005 年以前，该矿仅采用磁选工艺回收了其中的磁铁矿2004 年 5 月，中化地质矿山总局地质研究院完成了对该磁选尾矿进行了磷矿物回收的实验室选矿试验研究，研制出了适合该矿的 AW－10 捕收剂，依据试验确定的工艺流程，设计建成了处理能力 600t/d 原矿的磷浮选车间，并于 2005 年 9 月投产，调试流程考查指标为原矿品位 P2O53.84%、精矿品位 P2O5 37.88%，回收率 95.49%。

2007 年底，该矿新建成投产了原矿处理能力 300 万吨/a 磷铁矿选厂。