英语原文共 11 页

磷矿石

M. F. DIBBLE

磷酸盐岩存在于磷灰石含量较高且具有商业价值的火成岩和沉积矿床中。市场销售的磷酸盐的质量评判标准通常基于磷酸三钙，Ca₃（PO₄）₂或“石灰磷酸盐”（BPL）的含量。火成岩沉积物和化学处理设施中的浓度通常被称为五氧化二磷（P₂0₅）百分比，其等于BPL乘以0.4567。

在火成岩沉积物中发现的主要矿物是氟磷灰石，【Ca₁₀（PO₄6F₂】，其纯净形式含有约42.2％P₂0₅（92.2BPL）和3.8％氟。在美国，开采的磷酸盐岩仅发现于沉积物中。 在这些沉积矿床中发现的特定矿物是francoite，一种碳酸氟磷灰石，通式为【Ca_10-a-bbull;Na_aMg_b-（PO₄）_6-x（CO₃）F_0.4-xF₂】（McClellan），其中的CO₂分子的含量可达到2.0％。

1987年世界磷酸盐岩产量总产量约为1.58亿吨。1988年美国产量估计为4600万吨，其中佛罗里达州将提供3400万吨约为总量的74％（Stowasser，1988）。无论是直接施用还是制造升级产品，开采的磷酸盐岩总量的85％以上会用于肥料产品。 在美国，每28个磷矿中有27个是露天矿。

沉积磷酸盐资源

世界上开采的磷酸盐岩中，总量的近80％是颗粒状的，他们存在于沉积矿床中。 这些细晶磷灰石颗粒来源于海洋，并且已被发现于元古代（前寒武纪）到全新世（Cathcart）范围内的沉积岩中。 关于这些类型矿床的起源，已经假定了许多理论。 在这些范围内的沉积岩中，沉积区域似乎必须长时间对海水循环开放。

通常，磷酸盐沉淀发生在寒冷的化学增压和有毒的上升流穿过的浅平台中，且沉淀会直接进入沿海环境。浅水环境接受了细菌沉淀的微晶磷矿泥或微晶，以及其他生物产生的磷酸盐颗粒“（Riggs，1978）从而具有了生物应激性。根据当地的能量水平，一些泥浆聚集成颗粒形式被潜水流，河流/溪流，风等的重新组合加工。这些类型矿床中的细晶磷灰石数量可以从小于3.0到超过38％（P₂0 ₅）变化。

磷化的海洋地层可以覆盖非常大的区域，例如美国西部的磷酸盐岩层。 该地层为二叠纪，面积超过349623平方公里（135,000平方英里）。 厚度从几毫米（英寸）到几米（英尺）不等，磷酸盐含量范围从16％到36％（P₂0 ₅ ）。沿着724公里（450英里）长的带露头露出，这种地层已经开采多年。

商业沉积矿床

自19世纪80年代发现“陆地卵石矿床”以来，佛罗里达中部一直是球形磷酸盐的主要来源产地。 这块岩石最初是在中新世中晚期沉积的。 目前佛罗里达州中部地区的商业磷酸盐是对更新世时代岩石进行再加工生产的结果。 这包括未固结并风化的颗粒磷矿床留下的残余浓度的细晶磷灰石颗粒。 随后由海平面波动引起的高能沉积作用周期性地重新加工并重新分配这些沉积物。 由于超基因改变也发生了颗粒富集。 这种不断的再加工导致了富含磷酸盐的颗粒与硅砂，骨骼和海洋动物遗骸以及粘土的混合.

佛罗里达中部地区面积约为1812平方公里（700平方英里）。 商业矿区的局部称为基质，厚度为0.9至7.6米（3至25英尺），覆盖了3至14米（10至45英尺）的覆盖层。 佛罗里达州中部地区的上部包含一个含有高浓度铀铝磷酸盐的红土浸出带。 从经验上看，比1.0毫米更粗糙的颗粒状卵石部分具有更加高的等级，可以进行筛选，洗涤然后作为产品出售。 而以前与硅砂和粘土混合的-1.0毫米颗粒被丢弃为废料。

1930年后期开发的两阶段阴离子/阳离子泡沫浮选，可以去除二氧化硅（溶胶中），废物回收-1.0mm 100p的磷酸盐颗粒。 在这些高品位矿床中浓缩物偶尔会超过80％BPL（37％P₂0₅）。 （该地区的矿工更常使用BPL。）两阶段浮选工艺的发明使得早期卵石开采所产生的废料再加工成为可能。

在该地区采矿业的辉煌岁月中，该基质一般由三分之一的磷酸盐颗粒，三分之一的硅砂或insol和三分之一的粘土组成。 由于采矿已经耗尽了较高品位的矿石，且矿区逐渐向南移动到佛罗里达中部地区的边缘，因此含有高浓度碳酸盐的卵石和浮选颗粒富集程度较低。 1950 - 1960年间68％至74％BPL（31.1％至33.9％P₂O₅）的典型卵石等级拿到现相当于是62％至68％BPL（28.4％至31.1％P₂O₅）。 浮选精矿现在的BPL范围为66％至72％（30.2％至32.9％P₂O₅），而早期的高达70％（P₂O₅）。

未来的中部/南佛罗里达州资源

除了奥卡拉拱门和桑福德高地之外，中新世的霍索恩群体覆盖了佛罗里达州的大部分地区。 作为Hawthorn集团Pease River组的骨谷（Scott，1985）基础，它由不同浓度的圆形磷酸盐颗粒组（不纯碳酸盐）组成。

更重要的是，这意味着未来的磷矿资源是Hawthorn集团的扩展方向。 该地层位于佛罗里达州中部地区的南部并向南延伸。 这个南部延伸可以细分为三个不同的单元。最低的主要是碳酸盐，由颗粒状的细晶磷灰石混合在一起。 中间单元是过渡区，由颗粒状磷酸盐颗粒和粘土混合。 上部单元主要是碎屑岩，磷酸盐颗粒，石英砂，粘土及明显的白云石颗粒。

上部碎屑单元进一步细分为两个区域。一般，上部区域有点类似于典型的佛罗里达中部区域岩石。 基质等级较低，颗粒的富集较少，CaO、P₂O₅的比例较高，约为1.55-100 /微米（较高的数值通常反映了岩石酸化时较大的硫酸消耗量）。 粘土的数量较多，卵石部分的质量和数量都较差。 正常浓缩物中MgO的含量明显高于佛罗里达中部地区的MgO含量。并且厚度变化很大。整个南部延伸部分没有发现过这个上部区域，。

下部区域与上部完全不同。 当使用常规磷酸盐浓缩方法时，由于白云石的存在，使得产生不可接受的高水平的MgO。 较粗的单个颗粒还含有白云石和二氧化硅的夹杂物。 碳酸盐与颗粒混合的单独颗粒被发现在不同的矿床上。 粘土和dolosilts以单独的矿床形式被找到并散布在整个矩阵部分中。 除非MgO含量降低，否则来自该较低区域的大部分的卵石和浓缩物不能用于典型的湿法酸工厂。

当佛罗里达中部地区的资源在将来耗尽时，南部延伸区通常被认为是现有采矿公司和运营的合理转变方向。 开发将需要将两个区域视为采矿序列的一部分，以最大限度地恢复资源。 各种研究人员（Lawver等，1984）已经报道了关于减少来自这两个区域产品中白云石（MgO）含量的显著进展。

表I的开发是为了比较传统佛罗里达中部矿床与风化山楂的南部延伸之间的根本差异。

佛罗里达州中部地区的南部延伸拥有巨大的潜在资源，但生产成本更高，质量也低于现在的地区。因为需要剥离的材料数量庞大，开采和更换的材料数量也较大，表1显示潜在的采矿成本（每吨产品）显著高于佛罗里达中部地区。 在浓缩步骤中，去除白云石也会增加产品成本。 每吨产品废弃粘土量约为佛罗里达州中部地区的2.5倍，在实际处置和获得采矿的必要许可方面将面临许多的障碍。

北中部佛罗里达磷酸盐资源

广泛的浅山楂磷酸盐资源存在于北佛罗里达平台的奥卡拉拱门以东。 一家公司在莱克城附近经营着两座矿山。 这块矿区也经过了改造，但与中区比不那么广泛。限制了可销售的卵石产品的可用性。

1960年至2008年期间，在佛罗里达州北部和格鲁吉亚南部进行了广泛的区域勘探。 在大多数情况下，当时的颗粒状磷酸盐的含量太低，或者位于对环境不友好的区域。

北卡罗莱纳州深部中新世矿床

中新世也是整个美国磷矿发展过程中，东南部大陆边缘形成过程的最重要的时期。 这些矿床位于弗吉尼亚州的切萨皮克湾以及佛罗里达州卡纳维拉尔角（Cape Kennedy）以南。

Pungo河组是这些中新世沉积物中较重要且经过了验证的含磷区域之一。北卡罗来纳州东部多个沉积单元中， 富含磷酸盐的部分以高截断序列出现的（Riggs，1986）。 Cape Lookout High将一个大型新近纪盆地划分为两个区域性的区域。 北部奥罗拉地区是美国最大的磷酸盐矿之一。

极光磷酸盐区是沿海边缘较浅，更易接近的商业级岩石之一，且由露天开采。 通过剥离上部11米（35英尺）的挖泥船，部分地去除覆盖层。 疏浚了一个特定区域后，富含磷酸盐的Pungo河组通过对下面的Castle Haynes始新世石灰岩组进行减压来脱水。 疏浚后剩余的覆盖层，从11米（35英尺）下降到约28米（93英尺），被大型拉铲挖掘机剥离，弃土倾倒入相邻的采空坑。 同样的拉铲挖掘机还可以挖掘基质部分，其厚度范围为11至12米（35至40英尺），并将其储存在疏浚表面的顶部。 然后使用较小的拉索回收储料堆，并将基质倾倒在便携式泵站中，以便用高压水浆化。 然后将浆化的基质泵送到工艺设备（Hird，1988）。

正在进行的一项计划就是更换挖泥船并使用斗轮挖掘机拆除上部覆盖层。 通过将上部废料（以固体百分比）固体移动并且更有效地打开拉铲挖掘机的区域来提高操作效率。 高固含量允许使用传送带系统更有效地运输这种覆盖层（Breza，1987）。

该矿床上的细晶磷灰石颗粒仅有局部再加工。 每英亩产品吨数远高于佛罗里达中部地区，每英亩可达到32至3600万吨（35,000至40,000吨）。 浮选料等级也比目前在佛罗里达州中部开采的岩石高得多且网眼尺寸更细。且 没有商业鹅卵石产品生产。

可获得的最终产品等级约为29.7至30.7％P₂O₅。 由于缺乏超基因富集，CaO：P₂O₅比率接近1.60。 与佛罗里达中部浓缩物相比，来自这种岩石的浓缩物具有较低的铁和氧化铝组合含量。 岩石还含有高浓度的有机碳，必要时可通过煅烧除去。

替代性深部中新世资源

Cape Lookout High以南是Onslow embayment，是Onslow Bay大陆架的基础。 通过浅层钻探和地面采样发现了两个重要的磷矿石。 地震数据表明，可能存在大量额外资源，并且远远超出采样区域。

向南区域是Beaufort High（Riggs，1986），它提供了与Cape Lookout High相同的磷酸盐岩沉积条件。 在南卡罗来纳州博福特矿床的这个高点以西观察到低浓度的磷酸盐矿物（Woolsey，1977）。在高点的南部乔治亚州的查塔姆地区，地震数据显示了一个显著的中新世剖面（Riggs，1986）。

东北佛罗里达深部中新世矿床

在佛罗里达州杰克逊维尔盆地部分出现了一个主要的中新世资源。 磷矿的沉积似乎受到Sanford High的存在的控制。因为只大致定义了矿床的西端和南端，所以这种资源的大小是未知的。 在杰克逊维尔以东45公里（28英里）处的大陆架上钻探的JOIDES深钻孔岩心孔，表明中新世厚度至少为79米（260英尺）。 该盆地的陆上钻探显示商业厚度和中新世磷酸盐等级至少在J-1西南80公里（50英里）处。

在20世纪60年代后期进行的大规模岩心钻探表明，佛罗里达州圣奥古斯丁以北存在相当大的磷酸盐资源。 随后的钻探进一步确定了这一说法，并指出它应该在大陆架下向东投射一段距离（Brown，1979）。 如果在陆侧磷酸盐J-1孔和向东延伸之间建立连续性，这可能就成为了超大量的磷酸盐资源。

陆侧沉积物由五到六个不同的岩性单元组成。 最低的两个单位被称为 “D”和 “E”，最低的E，代表最大的磷酸盐岩潜在来源。这个E区似乎总是存在于整个磷酸盐环境中，厚度可以从1.5m到11m不等（5至36英尺）.D区的顶部（如果存在）发生在地表以下55至91米（180至300英尺）的深处。这两个区域由一个贫瘠的粘土构件隔开, E区通常用不同硬度的白云石覆盖。这个贫瘠区的厚度可以在0到4.6米（0到15英尺）之间变化。整个E区补给大小的材料（-600 74 微米） P₂O₅，通常超过18.3％。没有颗粒状的卵石颗粒。上部D区的等级低于E，P₂O₅的含量范围为9.1％至16％。D区的一些再加工很明显 ，如水基二氧化硅砂颗粒和比E区少。

井眼采矿试验表明的产品等级与北卡罗来纳州获得的产品有许多相似之处（Davis，1982）。 杰克逊维尔盆地浓缩物具有稍高的P₂O₅ ，较低的CaO：P₂O₅比率，较低的有机碳含量，较低的铁和氧化铝的组合含量，并且稍高的MgO含量。存在的微量元素的组合（ 有时被称为次要元素比率或MER），包括铁和氧化铝加上MgO除以P₂O₅，含量，从0.055到0.060。

深

资料编号：[4986]