论文部分内容阅读
贵州省织金地区具有丰富的磷块岩资源,矿石质量优良,埋藏浅,开采条件较好,是贵州省的一大资源优势。织金含稀土磷矿床,是我国西部地区稀土资源蕴藏量较大的磷矿床,稀土储量达上百万吨。该磷矿是个超大型磷及稀土综合矿,已探明磷矿储量13.24亿吨,占贵州省磷矿储量一半,稀土氧化物储量144.6万吨,其中重稀土钇占31.62%。磷矿石中含磷和稀土的主要矿物为胶磷矿,主要成分为氟磷灰石,脉石矿物有白云石、方解石、石英、粘土矿物和黄铁矿等。由于矿床属于难选的沉积型中低品位含稀土磷矿床,至今还没有找到一条既能充分利用P2O5又能回收稀土元素的理想工艺。为此,本文对该矿床进行了矿石的物质组成、磷块岩中的P2O5及稀土浸出富集工艺的研究。力图为该类型矿床 P2O5及稀土资源综合利用提供有价值的研究资料。 论文以织金含稀土白云质磷块岩为实验研究对象,通过对其运用了化学全分析、扫描电镜分析及X射线衍射分析等现代测试分析手段,分析了该矿的矿物组成、化学成分理化特性等。利用电感耦合等离子质谱分析(ICP-MS)、X衍射分析结合扫描电镜分析,进行了该类型磷块岩的稀土元素、微量元素及其粘土矿物的矿物学研究,查明了稀土元素及微量元素变化特征。得到该磷块岩主要粘土矿物由伊利石、蒙脱石、伊-蒙混层矿物、高岭石及少量绿泥石组成。 本次工作采用微量元素分析、扫描电镜及化学分析研究方法,对磷块岩的物质组成及风化过程中P2O5和稀土元素富集性状进行研究。通过查明磷块岩在风化过程中P2O5及稀土元素的富集及机理,然后借鉴化学方法用稀硫酸处理原矿(未风化磷块岩)的方式来模拟自然条件下风化过程,探索新的P2O5及稀土元素富集方式。在用稀硫酸处理原生磷块岩的过程中使稀酸溶液与矿粉混合反应后,使矿石中的脉石矿物溶出,达到 P2O5及稀土元素富集的目的。 本文采用初步实验、单因素实验及正交实验,分别对该矿进行了稀酸浸取工艺的探索性实验。结果表明: (1)初步实验:保持其他条件不变的情况下,考察反应时间及温度对矿物各组份分解率的影响。通过实验,初步确定最优反应时间为50min及反应温度为40℃,在此条件下,含稀土磷块岩中P2O5的品位从26.13%富集到31.04%,富集率为18.79%;稀土元素的品位从0.054%富集到0.133%。 (2)单因素实验:稀硫酸浸P2O5的最佳工艺条件为:温度为40±3℃,硫酸浓度为2%,液固比为4:1,反应时间50min。在该条件下,含稀土磷块岩中P2O5的品位从26.13%富集到 32.76%,富集率为最高25.37%,稀土元素的品位从0.054%富集到0.155%。说明磷块岩中的P2O5及稀土元素的含量具有一定的相关性。 (3)正交实验:稀硫酸浸出P2O5的最佳工艺条件为:温度40±3℃,稀硫酸浓度2%,固比4:1,反应时间为40min。在该条件下,含稀土磷块岩中P2O5的品位从26.13%富集到31.91%富集率为22.12%;稀土元素的品位从0.054%富集到0.152%。 通过实验,经稀硫酸浸出P2O5的浸取工艺流程处理后,磷块岩中的P2O5及稀土元素的品位都有所增加,P2O5的品位从26.13%富集到31.91%(正交实验结果)。该品位已接近开阳磷矿的优质磷矿石品位(P2O5的平均品位在33%以上),开阳磷矿的优质矿石储量占我国优质矿石储量70%(章维屏,1989)。 本论文还对含稀土磷块岩矿石性质做了如下分析工作;矿石类型及其特征、矿石的物质组成、矿石的结构构造、磷酸盐矿物工艺粒度及矿石的工艺特征等,取得了可靠的基础资料。对该矿区矿石的选矿加工工艺,可选性研究,制定科学经济合理的选矿工艺流程,具有一定的指导意义。