贵州织金中低品位含稀土磷块岩风化条件下P2O5及稀土元素富集规律研究

磷块岩在自然体系中风化后P2O5及稀土元素产生富集，构成有价值风化磷矿，已被前人大量研究成果证实。在查明织金新华风化磷矿物质组分及风化作用控制影响因素基础上，根据化学风化原理及织金含稀土中低品位磷块岩产出环境，查明风化作用进行过程及控制因素。模拟风化作用化学反应条件，探索磷块岩风化反应必具备的流体介质；即所含酸碱介质成分、理想浓度及pH值条件等。尤其要开展磷块岩在风化作用过程中性质模拟，即磷块岩物理化学性状研究；主要解决碳酸盐矿物和磷酸盐矿物粒度大小、颗粒及表面性质特征及Ca2+、Mg2+离子等对反应过程抑制作用。同时研究风化条件化学反应温度、时间、催化反应条件等。在以上研究基础上开展中低品位磷块岩的P2O5和稀土氧化物在低耗能、成本低效益高等条件下的富集实验研究，并探讨其富集机理。最终目的是得到理想的P2O5及稀土元素富集率，为开展中低品位磷块岩资源综合利用提供有价值理论研究成果。

本项目主要针对产出于贵州织金新华戈仲伍、马家桥、打麻厂等矿段较大面积范围发育的风化磷矿，探索研究中低品位原生磷矿在风化作用过程中P2O5及稀土元素普遍发生富集的风化条件控制因素及机理，同时开展P2O5及稀土元素在风化条件下的富集实验研究。项目完成以下主要研究工作并取得相关成果：.（1）中低品位原生磷矿石及风化磷矿石物质组成；各15个原生磷矿及风化磷矿样XRD分析资料表明，胶磷矿主要为氟磷灰石，主要脉石矿物为石英、白云石、方解石及粘土矿物等。风化磷矿中不含方解石，白云石含量大幅减少，氟磷灰石含量普遍增高为79.8%～88.1%。原生磷块岩的P2O5为9.415%～19.361%，属中低品位磷块岩。风化磷矿P2O5含量为29.211%～35.182%，显示明显富集。. （2）风化磷矿石稀土元素赋存状态研究；各矿段风化磷矿中稀土含量为1171.68×10-6～1874.09×10-6，表明随着胶磷矿的富集而稀土元素发生富集。. （3）磷矿层顶板黑色碳质页岩中硫的迁出实验；硫的浸出实验最佳浸出条件为粒度为0.074mm，反应温度为50℃、液固比为4:1、1.2mol/L的盐酸，反应时间3hour，硫的浸出率为37.93%。. （4）风化磷矿发育的控制条件研究；利用 XPS分析开展了胶磷矿、白云石矿物表面性质及白云石溶解特性研究。结果显示氧化作用增强则白云石易风化，表现为碳酸盐矿物易溶解流失。. （5）中低品位磷矿石P2O5及稀土的分离-富集实验；采用甲酸、柠檬酸等有机酸选择性浸出后的磷精矿中，P2O5由原来14.18%提高到34.82%，回收率达98.14%，富集比2.25；稀土元素由原矿中0.0820%提高到0.1673%，回收率为75.45%，富集比2.16。. （6）浸出热力学分析和动力学实验研究：从热力学数据分析中得出用有机酸作为浸出剂，反应温度10℃～70℃左右，均能实现白云石溶解，氟磷灰石和稀土元素富集。增大有机酸的浓度、减小矿石粒度等都能强化其扩散过程，有利于白云石分解，从而提高P2O5和稀土元素的富集；浸出工艺的动力学较好地符合收缩未反应芯模型。并开展了风化带磷矿石 P2O5及稀土元素富集控制因素及机理研究。. 通过系统研究，寻找中低品位磷矿石P2O5及稀土元素的风化条件下富集规律及控制因素，为其综合利用开辟新的途径，是本课题要解决的重要科学问题。