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20. Phosphate Rock磷矿石
M. F. DIBBLE
磷矿石是指赋存在火成岩和沉积岩矿床中有经济价值的磷灰石矿物聚合体。市场上磷矿石的品味历来基于磷酸三钙,Ca3(PO4)2或“石灰磷酸盐”(BPL)的含量. 火成岩矿床和化学构造运动中磷矿石的品味取决于五氧化二磷的百分比(P2O5),等于 BPL 乘以0.4567。
在火成沉积物中发现的主要矿物是氟磷灰石[Ca10(PO4)6F2],其纯形式含有约42.2％P2O5（92.2 BPL）和3.8％氟。在美国开采的磷矿仅在沉积岩中被发现。在这些沉积矿床中发现的特定矿物是通式为[Ca10-a-b NaaMgb-(PO4)6-x (Co3) F0.4xF2]的碳酸盐氟磷灰石.（麦克莱伦），可以含有高达2.0％的CO分子。
1987年全球磷矿石产品的总产量约为1.58亿吨。美国1988年的产量大约为4600万吨，其中佛罗里达州将提供3400万吨或74％（Stowasser，1988）。开采的磷矿石总量的85％以上用于化肥产品，无论是直接使用还是用于升级产品的生产。美国的28个磷矿中，有27个是露天矿。
SEDIMENTARY PHOSPHATE RESOURCES沉积磷酸盐资源
世界上开采的磷矿石总量中约80％为球状，在沉积物中发现。这些细晶磷灰石粒具有海相成因，并被发现于元古代（前寒武纪）到全新世（Cathcart）以来的沉积岩中。许多理论都被假定为这些类型矿床的起源。看来，由于沉积作用的范围，在很长一段时间内都必须对海洋水循环开放。一般来说，磷酸盐的沉淀发生在寒冷，化学增压和一些有毒的上升气流穿过浅平台和进入沿海环境。生物应力浅水环境中接受细菌沉淀的微晶磷灰石泥或微量磷灰石，以及另一种生物产生的磷酸盐颗粒“（Riggs，1978），根据当地的能量水平，这些泥浆中的一些被聚合成颗粒形式，因为它们是由海底水流，河流/溪流，风或这些中的任何或全部的组合 ，这些类型矿床中，富氏体的数量可以从小于3.0到超过38%的P2O5。被磷化的海相地层可以覆盖非常大的地区，例如美国西部的磷地层。 该地层为二叠纪形成，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，磷酸盐含量在16％到36％之间变化P 2 0 5.这种岩层已经开采多年，长达724公里（450英里）长的露头 带。
COMMERCIAL SEDIMENTARY DEPOSITS商业沉积物矿床
自从十八世纪八十年代发现“陆地卵石矿床”以来，佛罗里达州中部一直是磷酸盐沉淀的主要来源。 这块岩石最初是在中世纪末期沉积到中新世。 目前中佛罗里达地区的商业磷酸盐生产是在更新世时代对这块岩石进行改造的结果。 这包括未固结颗粒磷矿的风化
留下剩余浓度的法兰克球粒。随后由海平面波动造成的高能量沉积作用循环再造和再分配这些沉积物。 粒子富集也是由于表型改变而发生的。 这种不断的改造造成了富含磷酸盐的颗粒与硅砂，骨骼土地和海洋动物遗骸以及粘土的混合。
佛罗里达中部地区占地约1812平方公里（700平方英里）。 这一片商业矿区，当地称为矩阵，厚度为0.9至7.6米（3至25英尺），包含了覆盖3至14米（10至45英尺）的上覆岩层。 佛罗里达中部地区的上部偶尔会有一个含有高浓度含铀磷酸铝的红土浸出区。历史上，球粒卵石部分粗于1.0毫米的粒级足够高，可以筛选，清洗后和作为产品销售。而小于1.0毫米颗粒，与硅砂和粘土混合，以前被废弃为碎片。
二十世纪三十年代后期两阶段阴离子/阳离子泡沫浮选的发展导致通过去除二氧化硅（溶胶）废物来回收小于1.0mm 大于100mu;m磷酸盐丸。 来自这些高品位矿床的精矿有时会超过80％BPL（37％P 2 05）。 （BPL被该地区的矿工们更为常用）。两段浮选工艺的发展使得成功再加工早期卵石矿开采造成的旧旧碎屑堆积成为可能。
在这个地区的开采辉煌期间，这种基质的一般经验法则是，它由三分之一的磷酸盐，三分之一的硅砂或不溶物和三分之一的粘土组成。 由于采矿已经耗尽了高品位矿石并向南移向佛罗里达中部地区的边缘，卵石和浮选大小颗粒富集程度较低，含有较高浓度的碳酸盐。1950 - 1960年代典型的卵石等级为68％至74％BPL（31.1至33.9％P2o5）更相当于现在的62％至68％BPL（28.4至31.1％P2o5）。 浮选精矿现在的浓度范围从早些年的高达70％（ 35％P2o5）到现在66％到72％的BPL（30.2％到32.9％P2o5）。
FUTURE CENTRAL/SOUTH FLORIDA RESOURCES未来中心/南佛罗里达资源
中新世的山楂族群覆盖了佛罗里达半岛的大部分地区，但奥卡拉拱门和桑福德高地除外。由山楂族群形成的皮斯河(Scott,1985)，它由不纯的碳酸盐和不同浓度的圆形磷酸盐颗粒组成。
代表一个重要的，更昂贵的未来磷矿资源是山楂集团的风化延伸。 这个地层位于中佛罗里达地区并向南延伸。 这个南部的延伸可以细分为三个不同的单元。 最低的是主要是碳酸盐，颗粒状的细晶磷灰石混合在一起。 中间单元是一个过渡区，颗粒磷酸盐颗粒与白云石和粘土混合在一起。上部单元主要是含磷酸盐颗粒的碎屑岩，石英砂，粘土，白云石和不同的白云石颗粒。
上部碎屑单元进一步细分为两个区域。 上部区域有点类似于典型的中部佛罗里达区岩石，但有一些例外。 基质等级越低，颗粒的富集越少，并且CaO：P 2 O 5的比率更高，约为1.55（数量越高通常反映当岩石酸化时更大的硫酸消耗）。 小于100mu;m粘土泥的数量较多，卵石部分的质量和数量都较差。 普通浓缩物的MgO含量明显高于佛罗里达中部地区的含量。 这个上部区域在整个南部延伸部分没有被发现，并且厚度变化很大。
下部区域与上部区域完全不同。 当使用传统的磷酸盐浓缩方法时，白云石的存在会产生不可接受的高水平MgO。 较粗的单个颗粒还包含白云石和二氧化硅的内含物。 碳酸盐被发现是不同的床和作为单独的颗粒与颗粒混合。 粘土和dolosilts可以作为被发现为涠并穿插在整个矩阵部分。 除非MgO含量降低，否则来自该下部区域大部分的卵石和浓缩物通常不适用于典型的湿法酸性工厂。
当中部佛罗里达地区在相当不远的将来被采空时，南部支线通常被认为是现有采矿公司和运营的合理运动方向。 开发将需要将这两个区域视为采矿顺序的一部分，以最大限度地恢复资源。 各种研究人员(Lawver, et aI., 1984) 已经报道了显著的进步，以减少来自这两个区域的产品的白云石（MgO）含量。
表1是为了确定传统的佛罗里达中部佛罗里达州矿床与风化山楂的南部延伸部分之间的根本区别。
中佛罗里达州南部延伸区代表了一个巨大的潜在资源，生产成本更高，质量也比目前的地区低。 表1显示，潜在采矿成本（每吨产品）应明显高于佛罗里达中部地区，因为在需要回收的过程中，需要剥离，开采和更换的材料数量巨大。 在浓缩步骤中去除白云石也会增加产品成本。 垃圾粘土的产量大约是佛罗里达中部地区每吨产品的2.5倍，这将对获得必要的采矿许可和实际处置提出挑战性的障碍。
NORTH CENTRAL FLORIDA PHOSPHATERESOURCES北佛罗里达中部磷酸盐资源
在北佛罗里达平台的奥卡拉拱门以东存在丰富的浅山楂磷酸盐资源。 一家公司在湖城附近经营两个矿山。 这块岩石也经过了重新修缮，但比中央区的范围更广。 这种改变和表面富集现象已经减少，这限制了可销售卵石产品的供应。
在北佛罗里达州和南乔治亚州进行的广泛地区勘探工作是在1960年代在这些现有作业的一般地区进行的。 在大多数情况下，当时粒状磷酸盐的数量太低，或者位于对环境敏感的地区。
DEEP MIOCENE DEPOSITS, NORTH CAROLINA 深中新世矿床
中新世也是在整个美国东南部大陆边缘形成的广泛磷矿开发中最重要的时期。 这些矿床位于弗吉尼亚州的切萨皮克湾，位于佛罗里达州卡纳维拉尔角（肯尼迪角）以南。
这些中新统沉积物中比较重要和经过证实的磷酸盐生成区之一是Pungo河组。 富含磷酸盐的部分以北卡罗来纳州东部多个沉积单元的高度截断序列发生（Riggs，1986）。 海角了望台高将新近系大盆地划分为两个区域性支架。北方或极光港湾是美国最大的经营磷矿之一。
极光磷酸盐区是这个沿海边缘商业级岩石较浅，更容易出现并露天矿开采的地方之一，。 通过剥离上部11米（35英尺）的挖泥机部分去除覆盖层。 疏浚特定区域后，通过对下面的城堡海恩斯始新世石灰岩地层进行减压对富含磷酸盐的Pungo河组进行脱水。 疏浚后留下的覆盖层从11米（35英尺）下降到约28米（93英尺），被大型挖掘机剥离，弃土倾倒入相邻的采空区。 这条同样的拉索线也可以开采厚度在11至12米（35至40英尺）范围内的基质部分，并将其储存在疏浚表面的顶部。 一条较小的拉铲线然后回收堆料，并在便携式泵站将基质倒入高压水中成浆。 然后将浆状基质泵入加工设施（Hird，1988）。
目前正在开展一项计划，以取代疏浚工具，并通过使用斗轮挖掘机将上部覆盖层清除。通过将上部废料以自然百分比固体移动并更有效地打开拉铲线的区域，可提高作业效率。高固体含量允许用传送带系统更高效地运输覆盖层（Breza，1987）。
这个矿床的细晶磷灰石颗粒表现出只有局部改造的证据。每英亩产品吨比佛罗里达中部地区高出很多，每英亩可以达到32至36百万吨（35,000至40,000吨）。浮选原料的等级也比目前在佛罗里达州中部开采的岩石的目数要高得多。没有生产商业鹅卵石产品。
可获得的最终产品级别是约29.7至30.7％的P2O5，由于缺乏次生富集作用，CaO：P2O5比率接近1.60。与佛罗里达中部浓缩物相比，来自该岩石的浓缩物的铁和氧化铝含量较低。岩石还含有高浓度的有机碳，必要时可通过煅烧除去。
ALTERNATIVE DEEP MIOCENE RESOURCES可替代的深中新世资源
在角望角的南边是一个昂斯洛湾，是昂斯洛湾大陆架的基础。浅层钻探和地表取样发现了两种重要的磷矿岩石。地震资料表明，可能存在大量额外的资源，并远远超出取样区域。
向南移动的是博福特高地（Riggs，1986），显然为Cape Lookout High提供了与磷酸盐沉积相同的条件。 在这个高地西部，在南卡罗来纳州博福特的矿床中观察到了低浓度的磷酸盐矿物（Woolsey，1977）。 在这个高地南部出现了乔治亚州查塔姆的地震数据显示中新世剖面（Riggs, 1986）。
DEEP MIOCENE DEPOSITS, NORTHEAST FLORIDA深中新世矿床，东北佛罗里达
佛罗里达州杰克逊维尔的一个主要中新统资源已部分定义。磷矿的沉积似乎受Sanford High的控制。这种资源的规模是未知的，因为只有矿床的西部和南部的一端已经被粗略定义。位于杰克逊维尔以东45公里（28英里）的大陆架上的JIDIC钻井表明中新世厚度至少为79米（260英尺），位于18米（60英尺）的覆盖层下面， 更新世沉积物（Riggs，1986）。这个盆地的陆上钻井表明商业厚度和等级的中新世磷酸盐至少距J-1西南方向80公里（50英里）。
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北部存在相当大量的主要磷酸盐资源。随后的钻探进一步确定了这一资源，并表明它应该在大陆架下东行一段距离（Brown，1979）。如果在陆地磷酸盐，J-1孔和东向延伸之间建立连续性，这可能代表了大量的磷酸盐资源。
陆地矿床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代表磷矿最大的潜力来源。这E区似乎总是存在于整个磷酸环境中并且可以厚度从1.5米到2米（5到36英尺）不等。顶部D区（如果有的话）发生在从55度到深处地表以下91米（180至300英尺）。两个区域被贫瘠的粘土成员隔开，E区域被分开通常用不同硬度的白云石覆盖。这个贫瘠地带的厚度可以从0到4.6米（0到15英尺）。整体E区饲料大小的材料（-600 74t-tm）通常会超过18.3％的P2O5.没有球存在卵石大小的颗粒。上部D区较低等级比E，并且范围从9.1到16％P2O5 ,一些在D区显示出重新加工，圆形硅砂颗粒和比E区更少的粘土。
产品等级来自实验钻孔，采矿测试显示与获得的产品有许多相似之处。在北卡罗莱纳州（戴维斯，1982）。杰克逊维尔盆地浓缩物具有稍高的P2O5“较低的CaO：P2O5比率，降低有机碳含量，降低组合铁和铝的氧化物含量，并且等于略高的MgO内容。存在的次要元素的组合（有时称为次要元素比例或MER），包括铁和氧化铝加MgO分开由P2O5含量为0.055至0.060。
DEEP MIOCENE PHOSPHATE ROCK POTENTIAL EXTRACTION TECHNIQUES
深中新世磷矿潜力-提取技术
除了相对较浅的北卡罗来纳州Pungo河矿床以外，大多数深中新世矿床太深，不能用传统的露天开采方法开采。例如，杰克逊维尔盆地的岩石最近被深度覆盖了18到24米（60到80英尺）的上新世更新世的砂和贝壳杂岩。接下来是粘土，沙质石灰岩和互层粘土和贝壳。在此之下并且一致
整个该矿物
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