贺兰山磷矿产于下寒武纪系中部，属沉积层状磷块岩矿床。其工业类型有硅质和硅－钙质两种矿石，以前者为主。矿体北起苏峪口、南至大乾沟，全长24公里。整个矿区磷矿石平均含P2O518%。
矿石的矿物组成：有用的矿物为胶磷矿和磷灰石（合计约占40%、磷灰石少量）；脉石矿物主要有石英（约占40%）、碳酸岩（总量约占9%、方解石3%）。此外，尚有黄铁矿（3%～4%）、绢云母（3%～4%）等。
胶磷矿 呈均质胶状、其次呈鲕状、假鲕状、碎屑状等。主要特点是胶磷矿颗粒中含有不同粒度的杂质，这些杂质主要为黄铁矿、褐铁矿等，粒度多在0.0065～0.048mm，且星点状分布。
磷灰石 呈细小的粒状或柱状，粒度在0.0065～0.026mm，主要分布在石英集合体间或石英砂屑的内缘。
石英 呈滚圆至半圆的碎屑状及隐晶粒状，大小在0.08～0.16mm，多分布在砂质磷块岩和磷砾岩中。
碳酸盐 主要为白云石、粒度0.016～0.528mm，多呈菱面体或不规则粒状集合体产出；方解石呈它形粒状混在白云石间或呈脉状产出。
矿石的化学组成，列于表1。
表1 贺兰山磷矿矿石化学组成
项目 | 含量（%） |
P2O5 | 16.45 |
酸不溶物 | 45.48 |
SiO2 | 43.02 |
Fe2O3 | 4.26 |
Al2O3 | 1.83 |
CaO | 24.64 |
MgO | 1.33 |
CO2 | 3.64 |
F | 1.36 |
S全 | 0.57 |
Re2O3 | 0.077 |
U | 0.0014 |
V | 0.004 |
1980年，曾以不同的工艺流程，对该矿进行了较详细的试验，结果汇于表2。。由表9看出：采用流程Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，均可获得品位大于30% P2O5、回收率在80%以上的磷精矿。说明对该矿采用阶段磨矿、阶段浮选的选别流程，是适宜的。
表2 不同流程结构的浮选条件极其结果对比
流 程 结 构 | 条件 | 结果 | ||||||||
磨矿细度－200目（%） | 药剂总用量（公斤／吨原矿） | 原矿品位（P2O5%） | 精矿 | 尾 矿 品 位P2O5% | ||||||
碳酸钠 | 水玻璃 | 木质素 | 氧 石 蜡 化 皂 | 产率 % | 品位 P2O5% | 回收率% | ||||
流程Ⅰ： 磨矿后浮选，得磷精矿；扫选精矿、二次精选尾矿分别以320目筛分；＋320目粒级为中矿；－320目粒级返回流程，粗选作业 | 76.00 | 2.7 | 1.0 | 0.3 | 0.45 | 16.87 | 33.41 | 31.22 | 61.83 | 4.51 |
中矿 | ||||||||||
21.14 | 20.77 | 26.02 | ||||||||
流程Ⅱ： 粗磨（－200目65%）后浮选，得部分精矿、尾矿；中矿再磨（－320目72%）后浮选，又得部分精矿、尾矿 | － | 3.0 | 1.85 | － | 0.498 | 16.61 | 45.92 | 30.64 | 84.71 | 4.70 |
流程Ⅲ： 除中矿再磨细度为－320目92%外，其余结构同流程Ⅱ | － | 3.5 | 1.40 | 0.5 | 0.453 | 16.85 | 49.16 | 31.10 | 90.74 | 4.18 |
流程Ⅳ： 粗磨（－200目65%）后浮选，得精矿和尾矿；其中矿（扫选精矿和一次精选尾矿）合并分级；＋320目粒级再磨合后和－320目粒级分别返回粗选作业 | － | 2.0 | 1.35 | 0.3 | 0.382 | 16.85 | 48.50 | 30.95 | 89.08 | 3.57 |
表3 流程Ⅲ工艺条件表
浮选作业名称 | 选别条件 | |||||||||
第一段（粗磨） | 第二段（中矿再磨） | |||||||||
工艺条件（药剂用量kg／t原矿） | ||||||||||
磨矿细度－200目% | 碳 酸钠 | 水 玻璃 | 氧化 石蜡皂 | 浮选时间（分） | 磨矿细度－320目% | 碳 酸钠 | 水 玻璃 | 木 素质 | 浮选时间（分） | |
粗选Ⅰ | 65.00 | 2.00 | 1.00 | 0.053 | 3 | 92.00 | 1.50 | 0.30 | 0.30 | 2 |
粗选Ⅱ | — | — | — | — | — | — | — | — | 3 | |
扫选 | — | — | — | 0.43 | 10 | — | — | — | — | 3 |
精选 | — | — | — | — | — | — | 0.10 | 0.2 | 4 | |
现以流程Ⅲ为例，将其依据表3所列工艺条件得出的数、质量流程，示于图1。所得最终磷精矿（精矿Ⅰ＋精矿Ⅱ）的化学组成，列于表4。其粒度组成，列于表5。
表4 磷精矿（Ⅰ＋Ⅱ）主要化学组成
项目 | P2O5 | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CO2 | MgO | CaO |
含量（%） | 30.52 | 14.55 | 0.59 | 2.33 | 3.48 | 1.03 | 43.49 |
表5 最终磷精矿粒度组成（%）
项目 | 粒度 （mm） | －0.100 ＋0.076 | －0.076 ＋0.056 | －0.056 ＋0.045 | －0.046 ＋0.037 | －0.037 ＋0.019 | －0.019 ＋0.010 | －0.010 | 合计 |
产率 | 精矿Ⅰ | 5.93 | 6.78 | 6.27 | 30.93 | 22.09 | 13.85 | 14.15 | 100.00 |
精矿Ⅱ | 0.39 | 0.62 | 5.19 | 35.30 | 23.87 | 11.77 | 22.86 | 100.00 | |
品位（P2O5%） | 精矿Ⅰ | 23.49 | 26.86 | 28.35 | 30.89 | 32.64 | 31.64 | 28.96 | 30.30 |
精矿Ⅱ | 21.81 | 24.86 | 26.13 | 28.87 | 29.51 | 30.75 | 35.42 | 30.54 | |
分配率（P2O5%） | 精矿Ⅰ | 4.59 | 6.01 | 5.87 | 31.75 | 23.79 | 14.46 | 13.53 | 100.00 |
精矿Ⅱ | 0.49 | 0.49 | 4.45 | 33.37 | 23.05 | 11.85 | 26.49 | 100.00 |
图1 贺兰山磷矿阶段磨矿、阶段浮选数、质量流程图
按照图1流程所得的磷精矿产品，进行了解离度的测定。测定结果指出：第一阶段粗磨时先行分选出已单体解离的部分磷矿物，再对贫连生体进行第二段细磨使其分离，是符合矿石中有用矿物嵌布粒度不一、选别难易度不同的特点的。因而操作方便，指标稳定。但从表6中的数据看出，欲获得较高质量的磷精矿，其磨矿细度宜在－0.045mm以下。
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