中国报告大厅网讯,磷矿资源作为战略性矿产,对保障农业粮食安全和磷化工产业发展意义重大。当前我国高品位磷矿资源逐渐枯竭,中低品位磷矿的开发利用成为行业研究与产业转型的核心方向。贵州省织金县是我国主要磷矿集中产地,当地大菁口磷矿的寒武系戈仲伍组发育 A、B 两层工业矿体,两层磷矿石的成因机制、矿物组成存在显著差异,选冶性能也各不相同,对其加工选冶技术性能开展系统研究,可为低品位复杂磷矿石的高效利用提供重要技术参考。以下是2025年磷矿石行业技术分析。
织金县地处扬子地块西南缘,属于西南成矿带的重要组成部分,地质背景复杂,构造活动频繁,具备前陆褶皱冲断带的典型特征。该区域自震旦纪以来经历多期海侵和台地演化,早寒武世时期为半局限 - 局限台地沉积环境,为有机质富集和磷质物质沉淀创造了有利条件,再加上多次构造运动、风化剥蚀与地球化学再分配等成矿改造过程,促成了多层位、不同类型工业磷矿床的形成。
大菁口磷矿的含矿岩系主要赋存于早寒武世戈仲伍组,属典型沉积型磷矿床,矿体赋存层位明确、产状稳定、延展性强,具备良好工业开采条件。戈仲伍组地层厚度为 9.51~44.81m,平均 17.58m,自下而上发育 A、B 两层工业矿层。A 矿层厚度 1.63~24.29m,平均 8.17m,为碳酸盐型条带状磷块岩,主要由砂屑磷质白云岩、生物碎屑磷块岩构成,P₂O₅平均品位 17.73%,条带构造发育,矿物粒度适中,嵌布关系清晰,选冶性能较好;B 矿层厚度 1.82~8.83m,平均 3.81m,位于 A 矿层之上,为硅质或硅酸盐型块状磷块岩,P₂O₅平均品位 20.06%,成矿晚期受硅化作用影响,磷矿物粒度更细,嵌布更复杂,解离难度增加,对选矿工艺要求更高。
A 矿层磷矿石行业位于寒武系戈仲伍组下部,岩性以碳酸盐型条带状磷块岩为主,呈层状稳定赋存,连续性和可采性良好。主要有用矿物为胶磷矿,成分为碳氟磷灰石,含量通常在 60% 以上,局部可达 90%,在砂屑磷质白云岩和生物碎屑磷块岩中含量更高。胶磷矿以非晶质胶状形式存在,多呈长条状、条带状或不规则椭圆状,颗粒粒径 0.1~0.4mm,具有显著生物碎屑结构,生物碎屑多表现出磨圆及长轴定向排列特征,嵌布于粉 - 细晶白云石基底中,形成条带状构造。
矿石中白云石含量变化较大,一般在 55%~75%,主要作为胶结物充填于胶磷矿碎屑之间,有利于磷矿石的物理分选。此外,A 矿层磷矿石还普遍含有少量石英、水云母、褐铁矿及非晶质炭质成分,石英多为后期硅化充填形成,粒径 0.03~0.10mm,分布在生物碎屑之间,含量一般小于 7%;水云母以细鳞片状聚集存在,富集于深色条带中,局部可达 25%。整体来看,A 矿层磷矿石颗粒嵌布粒度较大,有用矿物解离度高,脉石矿物分布相对分散,易于选冶,工业加工性能良好。
B 矿层磷矿石位于大菁口磷矿上部,同样赋存于寒武系戈仲伍组,岩性、成矿条件和矿石结构较 A 矿层更为复杂,以硅质或硅酸盐型块状磷块岩为主,常呈块状、条纹状或碎屑状构造,形成环境受晚期硅化作用强烈影响。主要矿物为胶磷矿,成分为氟磷灰石,含量一般在 40%~80%,多数样品超过 75%,以非晶质胶状形式赋存,粒径普遍较小,集中在 0.05~0.10mm,颗粒形态以不规则椭圆状为主,解离程度较差,常与石英、水云母和黄铁矿等脉石矿物形成复杂连生体结构。
《2025-2030年全球及中国磷矿石行业市场现状调研及发展前景分析报告》指出,该矿层硅化作用极为显著,石英含量超过 60%,常选择性交代磷质砂屑和生物碎屑,导致磷矿石整体硬度大、脆性强,严重影响后续破碎与磨矿工艺。此外,矿石普遍存在非晶质炭质条带和黏土矿物,构成明暗相间的条纹状构造,进一步加大选矿难度;黄铁矿粒度多小于 0.06mm,呈自形 - 半自形粒状,零星分布。由于矿物粒度细、共生关系复杂,B 矿层磷矿石在磨矿过程中单体解离难度较高,易出现过粉碎现象,造成磷矿物损失。
A 矿层磷矿石为碳酸盐型条带状磷块岩,主要矿物为胶磷矿(碳氟磷灰石),嵌布粒度较大,单体解离性良好,属于典型易选型磷矿石。参照邻区矿石特性和工艺流程相近的磷矿试验数据,采用反浮选脱镁工艺对其进行选冶试验。
开路试验阶段,采用一粗一精二扫的反浮选脱镁工艺流程,以硫磷混酸(硫酸与磷酸体积比 9∶1)作为 pH 值调整剂和磷矿物抑制剂,选用专用捕收剂 PR-109 浮选脉石白云石,通过调节磨矿时间控制矿石粒度。结果显示,当磨矿细度小于 0.074mm 的粒级占比为 81.1%(对应磨矿时间 12min)时,浮选指标最优,精矿 P₂O₅品位达 30.68%,MgO 品位降至 0.73%,P₂O₅回收率为 71.60%,可实现磷矿与脉石的高效解离。
在此基础上开展闭路流程试验,模拟工业连续作业条件,在常温(22℃)下系统经多轮循环达到稳定运行的动态平衡状态。试验结果表明,通过优化药剂制度与作业参数,最终获得精矿平均产率 46.40%、P₂O₅平均品位 31.29%、MgO 含量 0.59%、Fe₂O₃+Al₂O₃含量 3.09%、P₂O₅回收率 83.74% 的良好技术指标,达到《酸法加工用磷矿石》(HG/T 2673-1995)中 Ⅰ 类一等品标准,完全满足磷化工产业链高端产品原料要求。
环保性能方面,浮选系统总出水量为 1143.04g,回用水量达 943.04g,废水回用率高达 82.50%,环境友好性优良。经济性方面,闭路试验单位原矿药剂成本为每吨 37.55 元,折算后每吨精矿的药剂成本为 80.93 元,成本控制在合理范围,经济可承受性良好。
B 矿层磷矿石成因复杂,受晚期强烈硅化作用影响,矿物嵌布粒度细小、连生关系复杂,选冶难度显著增加。参照与其矿石类型高度相似的磷矿选矿试验成果,采用正浮选工艺进行选冶试验,该工艺先用抑制剂抑制脉石矿物,再使用捕收剂富集磷矿物,流程简洁,适用于细粒嵌布、杂质复杂的沉积型磷矿。
正浮选 “一粗三精” 开路流程试验结果显示,可获得 P₂O₅品位 28.26% 的精矿,但精矿产率仅为 18.79%,回收率仅为 25.78%,浮选效率偏低,难以满足工业化开发需求。对磨矿产品进行单体解离度测试发现,在磨矿细度小于 75μm 的粒级占比达 95.62% 的高磨矿强度条件下,胶磷矿的平均单体解离度仅为 54.29%,石英、玉髓的解离度更低,多以连生体形式嵌布在磷质颗粒中,难以实现磷矿物与脉石的有效分离,这是导致回收率偏低的核心因素之一。
为提升选冶指标,对原有正浮选工艺流程进行优化调整,在保留 “一粗三精” 正浮选基本结构的基础上,将精二作业尾矿返回精一作业,精三作业尾矿返回精二作业,构建多级反馈、强化回收的部分闭路浮选系统。闭路试验结果显示,最终获得 P₂O₅品位 28.18%、回收率 45.81%、精矿产率 33.58% 的技术指标,相较开路流程,回收率提高近 20 个百分点,精矿产率增加 14.79%,但仍未达到碳酸盐型磷矿常规工业开发要求的技术指标水平。
经济适应性评估表明,该工艺单位原矿的药剂消耗成本高昂,每吨精矿的药剂费用达到 457.91 元,是 A 矿层工艺成本的 5.7 倍。高成本主要源于药剂种类繁多、浮选流程复杂,且工艺对温度、水质和矿浆浓度等操作条件敏感,稍有波动即影响指标稳定,对生产系统的自动化控制与过程稳定性提出了更高要求。
织金县大菁口磷矿 A、B 两层磷矿石的矿物组成、结构构造存在明显差异,选冶性能也呈现出显著分化。A 矿层磷矿石为碳酸盐型条带状磷块岩,矿物组成简单,嵌布粒度较粗,单体解离度高,可选性良好,采用一粗一精二扫反浮选脱镁工艺,在合理控制磨矿粒度和优化药剂制度的条件下,可稳定获得 P₂O₅品位 31.29%、回收率 83.74% 的高品位低杂质磷精矿,且药剂成本可控,废水回用率达 82.50%,经济性与环保性俱佳,具备工业化开发条件。
B 矿层磷矿石行业为硅质或硅酸盐型块状磷块岩,受晚期硅化作用影响,矿石嵌布细密,矿物解离困难,即便在高磨矿细度条件下,采用优化后的正浮选闭路工艺,仍仅能获得 P₂O₅回收率 45.81%、品位 28.18% 的选冶指标,且药剂消耗量大,成本高达每吨精矿 457.91 元,难以支撑大规模传统浮选开发。综合来看,建议近期优先在 A 矿层开展工业化试采试选工作,尽快形成技术示范;同时针对 B 矿层磷矿石的特性,加强以直接利用、精细分级、化学法富集为方向的资源综合利用技术研发,推动织金县磷矿资源向高效、清洁、可持续的开发方向发展。
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