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磷矿资源概述磷矿是指在经济上能被利用的磷酸盐类矿物的总称，是一种重要的化工矿物原料。用它可以制取磷肥，也可以用来制造黄磷、磷酸、磷化物及其他磷酸盐类，以用于医药、食品、火柴、染料、制糖、陶瓷、国防等工业部门。磷矿在工业上的应用已有一百多年的历史。一、矿物原料特点磷矿石按其成因不同，可分为磷灰石和磷块岩。磷灰石是指磷以晶质磷灰石形式出现在岩浆岩和变质岩中的磷矿石。磷块岩系指由外生作用形成、由隐晶质或显微隐晶质磷灰石及其他脉石矿物组成的堆积体。自然界中已知的含磷矿物大约有120多种，分布广泛。但是按其质和量都能达到可以开采利用的含磷矿物则不过几种。在工业上作为提取磷的主要含磷矿物是磷灰石，其次有硫磷铝锶石、鸟粪石和蓝铁石等。自然界中磷元素约有95%集中在磷灰石中。(一)磷灰石类矿物磷灰石［Ca5(OP4)3(F,Cl,OH)］的主要化学成分是磷酸钙，其中还含有氟、氯等元素。磷灰石晶体呈六方柱状，集合体呈粒状、致密块状、土状和结核状等。无杂质者为透明，常见的浅绿、黄绿、褐红、浅紫色。玻璃或油脂光泽。比重3.18～3.21g/cm3。硬度5。加热后发绿光。自然界中最常见的、能够组成矿床的有以下5类：氟磷灰石、氯磷灰石、碳磷灰石、羟磷灰石、碳氟磷灰石。(二)其他含磷矿物磷锶铝石：标准磷锶铝石的理论化学式为SrAl3(PO4)2(OH)5·H2O，化学成分P2O530.77%，SrO22.45%，Al2O333.12%。磷锶铝石相当坚硬，小刀不能刻划。比重3.11。由于P2O5含量高，因此除可作为磷矿利用外，同时含大量的锶和稀土元素，可综合利用。四川什邡磷矿中的硫磷铝锶矿层是一种含硫和钙的变种。蓝铁矿：属水的磷酸盐，化学式为Fe3(PO4)2·8H2O，主要成分：P2O528.30%，FeO43.0%，H2O28.7%。通常呈柱状，有时扁平，有时呈圆球状、片状、放射状、纤维状、土状等。比重2.68±0.01。新鲜晶体无色透明，具玻璃光泽，颜色为浅蓝色或浅绿色，强氧化后呈深蓝色、暗绿色或蓝黑色，容易识别。蓝铁矿主要产于含有机质较多的褐煤、泥炭、森林土壤中，也与沼铁矿共生。在含海绿石的砂质磷块岩中也有蓝铁矿。有些蓝铁矿为原生铁铝磷酸盐矿物风化的产物。除上述外常见的磷酸盐矿物还有银星石、磷铝石、红磷铁石等。二、用途与技术经济指标(一)磷矿主要用途磷是生物细胞质的重要组成元素，也是植物生长必不可少的一种元素。世界上84%～90%的磷矿用于生产各种磷肥，3.3%生产饲料添加剂，4%生产洗涤剂，其余用于化工、轻工、国防等工业。中国的磷矿消费结构中磷肥占71%，黄磷占7%，磷酸盐占6%，磷化物占16%。磷肥对农作物的增产起着重要作用。磷肥的种类很多，我国生产的磷肥目前主要为过磷酸钙、钙镁磷肥、脱氧磷肥以及重过磷酸钙、磷酸铵和磷酸二氢钾等高效复合肥料。磷矿又是重要的化工矿物原料。部分磷矿用于制取纯磷(黄磷、赤磷)和化工原料，少量用作动物饲料。赤磷用于制造火柴和磷化物。黄磷有剧毒，可制农药，还可以制燃烧弹、曳光弹、信号弹、烟幕弹、发火剂；磷与硼、铟、镓的磷化物用于半导体工业。冶金工业中用于炼制磷青铜、含磷生铁、铸铁等。磷酸锆、磷酸钛、磷酸硅等可作涂料、颜料、粘结剂、离子交换剂、吸附剂等。磷酸钠、磷酸氢二钠用于净化锅炉用水。后者还可制人造丝。六聚偏磷酸钠可作水的软化剂和金属防腐剂，磷酸钙盐用于动物饲料添加剂，磷的衍生物用于医药。磷酸二氢铝胶材料耐火度高、耐冲击性好、耐腐蚀性强、电性能优越，用于尖端技术中。氟磷灰石晶体是最理想的激光发射材料，磷酸盐玻璃激光器已得到应用。(二)磷矿一般工业指标在磷矿找矿阶段，可以参照表4.11.1所提出的工业指标对矿床进行初步评价。表4.11.1磷矿一般工业指标参考表t4-11-1.jpg缺磷地区可根据磷块岩、磷灰石矿床的开采方式、选矿难易程度、共伴生矿产(组分)综合利用及与矿肥结合等因素考虑，一般边界品位P2O5≥2%～4%，工业品位P2O5≥6%。在宏观经济效益允许的条件下，工业品位还可适当降低。(三)工业加工对磷矿石的质量要求磷矿石有3种加工方法，即机械、酸法和热法加工。国内外都以酸法加工为主。1.机械加工将磷矿石磨成磷矿粉，直接作为酸性土壤肥料使用。矿粉的磨细度一般要求100目多于90%，要求矿石含P2O510%～20%，对其他杂质无特殊要求。2.酸法加工用各种无机酸分解磷矿粉，所得产品主要是各种水溶性磷肥和磷酸盐。主要产品有：过磷酸钙、萃取磷酸、重过磷酸钙、磷酸铵、硝酸磷肥等。除过磷酸钙外都是高浓度磷肥或复合肥料。制造这些磷肥要求磷矿石P2O5≥28%，杂质含量和粒度应符合表4.11.2要求。表4.11.2酸法加工磷肥用磷矿技术指标t4-11-2.jpg3.热法加工用磷矿石和硅石、含镁岩石配成适当比例，在高炉或电炉内经高温熔融后，经水淬制成钙镁磷肥等。钙镁磷肥用矿石应符合表4.11.3要求。表4.11.3制取钙镁磷肥用磷矿技术指标t4-11-3.jpg此外，化工部门以从磷矿中萃取磷酸最为重要，其中一种方法即为电热法生产元素磷，此类用途对磷矿的要求见表4.11.4。表4.11.4制取黄磷用磷矿技术指标t4-11-4.jpg三、矿业简史中国最早发现和首先进行开采的磷矿是江苏海州磷矿。清朝同治年间发现海州磷矿(现名锦屏磷矿)，并于1914年对该矿正式开采。本世纪20至30年代地质学家曾对锦屏磷矿作了地质调查，1947年确认该磷矿为沉积变质磷矿床。新中国成立后国家首先对锦屏磷矿进行了勘探和开发。1927～1928年两广地质调查所对西沙群岛的鸟粪矿床做过一些地质研究工作。1939年地质学家在云南作地质调查时发现了昆阳磷矿。1946年在调查研究淮南煤矿时发现了安徽凤台磷矿。1953年在贵州遵义松林发现了晚震旦纪陡山沱期磷块岩。此后陆续发现和相继开展工作的有鄂西宜昌磷矿、黔中开阳磷矿、鄂西荆襄磷矿等。自云南昆阳磷矿问世以来，云南滇池周围陆续发现海口、晋宁、安宁、江川等大型磷矿。在贵州继开阳磷矿发现后不久，又发现了瓮安磷矿。在湖北宜昌、荆襄磷矿找矿成果的启发下，发现了保康神农架和兴山磷矿。总之，新中国成立后，中国地质学家对前震旦系变质磷矿、震旦系陡山沱组及灯影组磷矿、下寒武统梅树村组及辛集组磷矿等，做了大量地质普查、勘探评价工作。此外对华北岩浆岩型磷灰石矿床、西沙群岛的鸟粪矿床及湖南、广西等次生磷矿床也做了地质研究工作。经过地质普查评价，对锦屏、肥东、宿松等前震旦系沉积变质磷灰岩矿床；开阳、瓮安、宜昌、荆襄、朝阳等震旦系陡山沱组磷块岩；昆阳、海口、雷波、马边和宁强等下寒武统梅树村组磷块岩矿床；中寒武统大茅群磷块岩矿床，以及河北涿鹿岩浆岩型磷灰石矿床等，都做了详细的地质勘探工作，求得了大量工业储量。磷矿资源一、储量与资源世界上几乎所有的国家都有磷矿床分布，但只有为数不多的国有拥有经济意义较大的磷矿资源。目前世界磷矿石总储量约457.8亿t，主要集中分布在摩洛哥、美国、原苏联、中国、南非等国。中国是世界上主要产磷国之一，磷矿资源相当丰富，资源总量接近500亿t，磷矿储量仅次于摩洛哥，居世界第2位。截止1996年底中国共查明磷矿产地412处，保有储量151.98亿t，其中A+B+C级储量69.47亿t，D级储量82.52亿t，P2O5含量大于30%的富矿11.2亿t，P2O5＜12%的贫矿27.43亿t。此外伴生磷矿产地9处，P2O5总储量960万t。二、地理分布中国磷矿广泛分布于26个省(区)，相对集中在云南、贵州、四川、湖北和湖南5省；这几个省合计保有储量117.64亿t，占全国总保有磷矿储量的77%，且P2O5大于30%的富矿几乎全部集中于这5个省。具体地说，中国磷矿主要分布在以下8个区域：云南滇池地区、贵州开阳地区、瓮福地区、四川金河—清平地区、马边地区和湖北宜昌地区、湖集地区、保康地区。图4.11.1示出了中国主要大、中型磷矿床。图4.11.1中国磷矿分布图1辽宁建平县簸箕山磷矿；2辽宁建平县勿兰乌苏磷矿；3河北涿鹿县矾山磷矿；4河北承德市罗锅子沟磷矿；5山西灵丘县平型关磷矿；6山西繁峙县朴子沟磷矿；7陕西凤县草凉驿磷矿；8山东莱州市蒋家磷矿区；9山东莱州市彭家磷矿区；10山东栖霞县观里磷矿区；11江苏连云港市锦屏磷矿；12江苏连云港市新浦磷矿；13湖北荆襄磷矿区；14湖北宜昌市樟树坪磷矿区；15湖北宜昌市栗西磷矿区；16湖北宜昌市丁家河磷矿区；17湖北宜昌市桃坪河磷矿区；18湖北保康县白竹磷矿区；19湖北大悟县黄麦岭磷矿；20湖南浏阳县永和磷矿区；21湖南泸溪县洗溪磷矿；22湖南石门县东山峰磷矿；23安徽宿松磷矿；24四川什邡磷矿区；25四川马边县老河坝磷矿；26云南昆明市海口磷矿；27云南昆明市尖山磷矿；28云南安宁县县街磷矿；29云南安宁县草铺磷矿；30云南晋宁县昆阳磷矿；31云南晋宁磷矿；32云南江川县清水沟磷矿；33云南华宁县火特磷矿；34云南澄江县渔户村磷矿；35云南曲靖县沾益德泽磷矿；36云南寻甸县先锋磷矿；37云南会泽县五星磷矿；38贵州开阳磷矿；39贵州瓮安磷矿；40贵州织金县新华磷矿区m4-11-1.jpg就大区而言，首推西南区，不仅矿多量大，而且质量最佳，该区共有磷矿产地121处，保有储量66.77亿t，占全国总储量的44%，其中P2O5大于30%的富矿探明储量为9.7亿t，占全国富矿总储量的86%。其次为中南区，共有磷矿产地159处，保有储量51.49亿t，占全国总储量的33%，P2O5大于30%的富矿保有储量仅为1.3亿t。第三为华北区，其后依次为华东区、西北区、东北区。表4.11.5中国主要省区磷矿保有储量统计(×104t)t4-11-5.jpg按各省磷矿储量丰度排列，则湖北居首位。该省磷矿产地102处，保有储量33.55亿t，占全国储量的22%，P2O5大于30%的富矿仅1.3亿t。第二位为云南，磷矿产地35处，保有储量31.95亿t，占全国总储量的21%，该省的磷矿不仅量大且矿石质量较优，而且P2O5大于30%的富矿为3.7亿t，占全国富矿总储量的33%。第三为贵州，保有储量26.22亿t，占全国总储量的17%，P2O5大于30%的富矿保有储量为4.9亿t，占全国富矿保有储量的43%。第四位为湖南，保有储量为17.3亿t，占全国磷矿保有储量的11%，但矿石质量不佳。四川居第五位，保有储量8.6亿t，占全国保有储量的5.3%，其中富矿1亿t。除上述5个省以外，余下的22%的储量分散在山东、陕西、河北、青海、山西等21个省区内。主要省区磷矿保有储量统计见表4.11.5。三、资源特点1.资源丰富，但分布过于集中磷矿是中国的优势矿产之一，蕴藏量相当丰富。随着地质工作的深入发展，储量还会有新的增长。但中国磷矿资源分布极不平衡，保有储量的78%集中分布于西南的云南、贵州、四川及中南的湖北和湖南。除去四川产磷大部分自给外，全国大部分地区所需磷矿均依赖云、贵、鄂三省供应，从而造成了中国“南磷北运，西磷东调”的局面，给交通运输、磷肥企业的原料供给、成本带来较大的影响。2.富矿少，贫矿多中国磷矿富矿少，贫矿多。中国磷矿保有储量中P2O5大于30%的富矿仅为11.2亿t，占探明总储量的7%，矿石P2O5平均品位仅为16.85%，品位低于18%的储量约一半，且品位大于30%的富矿几乎全部集中于云南、贵州、湖北和四川。3.难选矿多，易选矿少全国保有储量中磷块岩储量占85%，且大部分为中低品位矿石，除少数富矿可直接作为生产高效磷肥的原料以外，大部分矿石需经选矿才能为工业部门所利用。这类矿石中有害杂质的含量一般较高，矿石颗粒细，嵌布紧密，选别比较困难。4.较难开采的倾斜至缓倾斜、薄至中厚矿体多，适宜于大规模高强度开采的少中国磷矿床大部分成矿时代久远，岩化作用强，矿石胶结致密，且约有75%以上的矿层呈倾斜至缓倾斜产出，为薄至中厚层。这种产出特征给无论是露天还是地下开采，带来一系列技术难题，往往造成损失率高、贫化率高和资源回收率低等问题。磷矿资源地质特征一、矿床时空分布及成矿规律1.沉积磷块岩的主要成矿规律震旦纪—