磷块岩选矿实验对磷块岩物理富集成矿理论的检验

磷块岩几十年选矿试验研究与选矿生产实践表明,组成磷块岩的两大主要组分磷酸盐矿物与碳酸盐矿物两者的可选性相近,成为磷块岩选矿试验研究的主要课题。选矿试验研究离不开矿石的矿物学研究,矿石是一种特殊的岩石,是由多种矿物(或元素)组成的,选矿是将有用矿物(或元素)分离出来并提取回收的过程。矿石的结构构造、矿石矿物与脉石矿物的自然属性(包括密度、颗粒大小、嵌布特征等)是影响选矿方法、选矿工艺流程以及选择捕收剂、抑制剂、调整剂等选矿药剂的关键因素,因此选矿学与地质学两个学科结合十分重要。我们对照磷块岩选矿过程和物理富集成矿过程认为,磷块岩选矿相当于磷块岩物理富集成矿理论的成矿实验研究。磷块岩物理富集成矿理论认为,几乎所有的工业磷块岩都主要由不同形态、不同结晶程度的碳氟磷灰石内碎屑组成,这些内碎屑主要是潮汐海流和间歇性的风暴潮对"矿胎或矿源层"反复冲刷打碎形成的不同粒级、不同组分的碎屑颗粒再经水流、波浪淘洗、簸选,将磷质碎屑颗粒搬运富集和沉积,最后形成工业磷块岩。而选矿则是将磷块岩矿石破碎、磨细,将磷酸盐矿物与非磷酸盐矿物分离后富集,获得符合工业要求的磷精矿的过程。选矿试验的第一步是磷块岩矿石的破碎、磨矿及磨矿细度的确定,即通过破碎机、磨矿机对矿石进行磨碎并达到组成矿石的各种矿物单体解离,这个过程相当于物理成矿说的海流、风暴潮对"矿源层或矿胎"的打碎,形成所谓的内碎屑,选矿试验的第二步是选矿方法和选矿流程的确定。以浮选为例,根据组成矿石的有用矿物和脉石矿物,如胶磷矿、白云石、方解石、石英、泥质等,选择正浮选、反浮选、正反浮选、反正浮选、双反浮选等选矿流程,选择捕收剂、抑制剂、调整剂等化学药剂,经反复试验对比,调整磨矿细度、矿浆浓度、温度、pH值和各种药剂的用量等,确定最佳磨矿细度、选矿方法、选矿流程、药剂用量,最终浮选后的磷精矿品位、回收率等指标合乎要求。这个试验过程相当于物理富集成矿说的所谓内碎屑经过水流、波浪、潮汐等的簸选、淘洗等,将磷质内碎屑富集的过程。选矿试验表明:磷的富集只有在采用正确的选矿方法、合理的选矿工艺流程和适宜的选矿化学药剂及其用量的情况下才能实现,而在天然水介质海水或淡水条件下选矿,不能使磷矿物大量富集,亦即成矿实验(选矿试验)结果表明,磷块岩物理富集成矿理论是值得商榷的。

磷块岩物理富集成矿的商榷

20世纪50年代初,萨尔文和维塞提出:磷块岩形成的地点不是现在的位置,而是通过机械搬运堆积到现在的地域,认为磷块岩有一个“生成区”和一个“堆积区”。30年后,叶连俊、陈其英等认为磷块岩多具内碎屑结构,磷质的富集是潮汐流和风暴流对矿源层或矿胎反复冲刷物理富集的直接产物,创立了“工业磷块岩物理富集成矿说”。近三十年来,“磷块岩微生物成矿论”与“磷块岩物理富集成矿说”同步发展,认为富矿(P_(2)O_(5)≥30%)是微生物建造的,而非物理富集的产物。物理富集成矿理论没有现代磷块岩物理富集成矿资料的支撑,主要借鉴碳酸盐岩内碎屑研究成果,碳酸盐岩颗粒是多种作用形成的,不全部是内碎屑,许多现代碳酸盐岩多由生物碎屑直接堆积而成。我们对上扬子地区震旦-寒武纪磷块岩几十年的勘查研究发现,磷块岩中的颗粒不是或大部分不是内碎屑,特别是厚层状高品位叠层石磷块岩是菌藻类生物直接堆积的产物。磷块岩选矿试验是磷块岩物理富集成矿的成矿实验,选矿实验研究证明,天然水介质条件下,使磷质富集是不可能的。

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