宜昌中低品位磷礦工藝流程試驗(yàn)研究

李冬蓮，張 央

(武漢工程大學(xué)環(huán)境與城市建設(shè)學(xué)院，湖北武漢430074)

0 引 言

我國磷礦已探明儲(chǔ)量?jī)H次于摩洛哥，但資源的特點(diǎn)是“豐而不富”.湖北省磷礦大多為淺海沉積磷塊巖礦床和沉積變質(zhì)型磷灰?guī)r礦床，屬中低品位，主要分布在宜昌、保康、鐘祥、大悟、恩施等地區(qū).開展湖北省中低品位磷礦石的綜合利用研究迫在眉睫，一是湖北省磷化工穩(wěn)步增長(zhǎng)，需大量高品位磷礦石原料;二是隨著富礦開采量逐步增加，儲(chǔ)量逐年減少;三是磷礦開采方面存在嚴(yán)重的“采富棄貧”現(xiàn)象，資源浪費(fèi)嚴(yán)重，導(dǎo)致中低品位磷礦得不到合理利用.如宜昌磷礦，礦層結(jié)構(gòu)為上貧礦、中富礦、下貧礦共生，形成“兩貧一富”的賦存形態(tài)，而中富礦儲(chǔ)量?jī)H占宜昌磷礦總儲(chǔ)量的11.7%.據(jù)估算，開采1 t富礦，就損失4～5 t中低品位磷礦石.將近80%的貧礦丟棄，造成了礦產(chǎn)資源的嚴(yán)重浪費(fèi).因此，要取得社會(huì)效益和可觀的經(jīng)濟(jì)效益，就必須調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，打破傳統(tǒng)開采，粗放式經(jīng)營模式，走可持續(xù)發(fā)展之路，首要的就是“采選結(jié)合”，即把采礦與選礦有機(jī)的結(jié)合起來，建立采選聯(lián)合企業(yè)，實(shí)行全層開采.加強(qiáng)選礦是保護(hù)資源，提高資源利用率的唯一有效途徑[1].

本研究以丁東磷礦為研究對(duì)象，進(jìn)行了原礦直接正—反浮選和重介質(zhì)選礦+正—反浮選聯(lián)合流程試驗(yàn)研究，旨在為宜昌磷礦資源的合理利用，提供技術(shù)上合理、經(jīng)濟(jì)上可行，并考慮環(huán)保與運(yùn)輸問題的原則流程.

1 試驗(yàn)礦樣及方法

原礦試樣由宜昌中孚化工有限公司提供，礦石工業(yè)類型為硅鎂質(zhì)磷礦[2].試樣用顎式破碎機(jī)破碎至-16 mm，混勻縮分成兩份，一份作重浮試樣，一份作浮選試樣.原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果見表1.

表1 原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果

重浮試樣破碎至-16 mm，篩除-2 mm細(xì)粒(保存)，篩上產(chǎn)品篩析分成-16+10 mm、-10+2 mm兩個(gè)級(jí)別，洗去礦泥(保存)，烘干(100 ℃)后備用.試驗(yàn)采用最常用的重液分離法進(jìn)行比重組分分析[3].選擇的重液為四溴乙烷，以分析純的無水酒精作溶劑.

浮選試樣用顎式破碎機(jī)、對(duì)滾機(jī)破碎至-2 mm，混勻縮分裝袋，每袋1 kg備用.

2 試驗(yàn)內(nèi)容及結(jié)果分析

2.1 重介質(zhì)選礦+浮選試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 -16 mm試樣重液分離結(jié)果

試驗(yàn)在容積為3 000 mL的燒杯中進(jìn)行，首先將重液(分離密度分別為2.96、2.9、2.8、2.7、2.6 g/cm3)配好，置于燒杯中，然后將洗凈的試樣分小批給入某一比重的重液中，攪拌后靜置分層，用帶孔的瓢分別將浮物和沉物撈出，待全部試樣分離完畢后，分別洗凈，烘干;浮物(或沉物)再轉(zhuǎn)入下一個(gè)比重較大或較小的重液中再一次進(jìn)行分離，直至將試樣全部按要求分離為不同比重組分為止.然后將所得各個(gè)比重組分的產(chǎn)品分別洗滌、烘干、稱重、并錘碎、磨細(xì)、取樣化驗(yàn).試驗(yàn)結(jié)果如表2.

表2 重液分離試驗(yàn)結(jié)果

由表2可知，當(dāng)分離密度為2.96時(shí)，沉物P2O5品位達(dá)30.86%，產(chǎn)率33.30%，回收率55.61%，但MgO為0.95%，雖然P2O5品位達(dá)到磷精礦質(zhì)量，但因MgO偏高，達(dá)不到一類磷精礦要求;另一方面雖然生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)過程中無需藥劑，不會(huì)因化學(xué)藥劑而對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染，但有用成份回收率低，44.39%的有用成份被丟棄，資源浪費(fèi)嚴(yán)重.另外加重劑比重大，對(duì)設(shè)備管件磨損大.

當(dāng)分離密度為2.70時(shí)，浮物可拋去17.35%(7.52+9.83=17.35 )左右的尾礦;但當(dāng)密度在2.70～2.96之間時(shí)，產(chǎn)率高達(dá)22.65%，使分離變得困難.

因此，對(duì)于-16 mm試樣，當(dāng)分離密度為2.96時(shí)，可采用重介質(zhì)選礦方法獲得合格精礦，但MgO偏高，達(dá)不到一類磷精礦要求，且回收率只有55.61%，資源浪費(fèi)又太大;當(dāng)分離密度為2.70時(shí)，可適當(dāng)拋尾.總之，重介質(zhì)選礦得不到滿意的技術(shù)指標(biāo).

2.1.2 正—反浮選閉路流程試驗(yàn)

根據(jù)重液分離結(jié)果，需要與浮選流程聯(lián)合使用，選擇分離密度為2.70，浮物拋去17.35%左右重量的尾礦，將沉物與-2 mm未經(jīng)重選分離樣品充分混勻、縮分、分樣，1 kg裝袋供浮選用.重選拋尾后，重選粗精礦或稱為重介質(zhì)精礦P2O5品位為20.89%，回收率達(dá)98.5%;MgO 1.51%.因拋尾量不大，浮選的入選品位不夠高，直接反浮選得不到合格精礦，因此，仍需采用正—反浮選流程[4].

本試驗(yàn)采用碳酸鈉作調(diào)整劑、水玻璃作抑制劑、OT-8作高效捕收劑進(jìn)行正浮選，硫酸作調(diào)整劑進(jìn)行反浮選，其閉路流程圖及藥劑用量如圖1，試驗(yàn)結(jié)果見圖2.

圖1 重選粗精礦正—反浮選閉路流程圖

圖2 重選粗精礦正—反浮選數(shù)質(zhì)量流程圖

試驗(yàn)結(jié)果表明：采用重介質(zhì)選礦+浮選(包括一粗、一精、一掃正浮選與一粗、一掃反浮選)聯(lián)合流程，原礦入選品位P2O516.83%，精礦品位P2O531.62%， P2O5回收率83.00%，MgO 0.39%，精礦質(zhì)量達(dá)到酸法加工一類標(biāo)準(zhǔn);選礦比2.24，精礦生產(chǎn)成本134.3元/t.

2.2 正—反浮選閉路流程試驗(yàn)

本試驗(yàn)對(duì)原礦進(jìn)行了正—反浮選試驗(yàn)，藥劑種類不變，其閉路流程圖及藥劑用量如圖3，試驗(yàn)結(jié)果見圖4.

圖3 正—反浮選閉路流程圖

圖4 正—反浮選數(shù)質(zhì)量流程圖

試驗(yàn)結(jié)果表明：

a. 采用正—反浮選流程.經(jīng)一粗、一精、一掃正浮選與一粗、一掃反浮選聯(lián)合流程，在磨礦細(xì)度為-0.074 mm 63.28%，碳酸鈉6.0 kg/t、水玻璃4.0 kg/t、OT-8 2.0 kg/t、硫酸6.0 kg/t，不加溫條件下，閉路試驗(yàn)可獲得P2O531.49%，回收率83.75%，MgO 0.52%，選礦比為2.28的優(yōu)良指標(biāo)，精礦產(chǎn)品化學(xué)多元素分析結(jié)果見表3.

表3 精礦化學(xué)多元素分析結(jié)果

b. 浮選在粗磨，礦漿溫度20～30 ℃的條件下進(jìn)行，可降低能耗，節(jié)約成本;同時(shí)在反浮選中未采用價(jià)格高的磷酸，而是采用全硫酸流程，降低了成本.經(jīng)估算精礦生產(chǎn)成本為126.7元/t.

c. 浮選未采用碳酸鹽抑制劑，而是采用選擇性能好、對(duì)環(huán)境污染小的的高效捕收劑，對(duì)環(huán)境影響小.

3 結(jié) 語

a. 宜昌磷礦通過重介質(zhì)選礦，當(dāng)分離比重為2.96時(shí)，可獲得合格精礦，但MgO為0.95%，達(dá)不到一類磷精礦要求，且損失44.39%的有用成份;當(dāng)分離比重為2.70時(shí)，浮物可拋去17.35%左右的尾礦.

b. 宜昌磷礦重介質(zhì)選礦后，需與浮選流程(包括一粗、一精、一掃正浮選與一粗、一掃反浮選)聯(lián)合使用，原礦入選品位P2O516.83%，精礦品位P2O531.62%， P2O5回收率83.00%，MgO 0.39%，選礦比2.24，精礦生產(chǎn)成本134.3元/t.

c. 宜昌磷礦宜采用正—反浮選流程.經(jīng)一粗、一精、一掃正浮選與一粗、一掃反浮選聯(lián)合流程，在磨礦細(xì)度為-0.074 mm 63.28%，碳酸鈉6.0 kg/t、水玻璃4.0 kg/t、OT-8 2.0 kg/t、硫酸6.0 kg/t，不加溫條件下，閉路試驗(yàn)可獲得P2O531.49%，回收率83.75%，MgO 0.52%，選礦比為2.28的優(yōu)良指標(biāo)，精礦生產(chǎn)成本126.7元/t.

參考文獻(xiàn)：

[1]武漢化工學(xué)院，湖北省化學(xué)工業(yè)研究設(shè)計(jì)院.宜昌中孚化工有限責(zé)任公司100萬噸/年磷礦選礦工程可行性研究報(bào)告[R].武漢：武漢工程大學(xué)，2005，11.

[2]中化地質(zhì)礦山總局地質(zhì)研究院.湖北宜昌中孚化工磷礦巖礦物質(zhì)組分鑒定報(bào)告[R].2006，8.

[3]Wills B A.MINERL PROCESSING TECHNOLOGY[M].Great Britain:OXFORD AUCKLAND BOSTON JOHANNESBURG MELBOURNE NEW DELHI,2001:237-258.

[4]彭儒，羅廉明.磷礦選礦[M].武漢：武漢測(cè)繪科技大學(xué)出版社，1992.