某硅鈣質(zhì)膠磷礦正反浮選試驗(yàn)

王濤，付磊，李寧

（云南磷化集團(tuán)有限公司，云南 昆明 650600）

近年來(lái)，全球磷礦儲(chǔ)量一直穩(wěn)定在670億t，摩洛哥和西撒哈拉所擁有的儲(chǔ)量占75%，我國(guó)占全球儲(chǔ)量的6%左右，居世界第二[1]。我國(guó)磷礦特點(diǎn)是富礦少、貧礦多、易選礦少，以中低品位居多，品位大于30%的富礦少，截至2016年底，高品位磷礦（P2O5＞30%）基礎(chǔ)儲(chǔ)量?jī)H占總量的9%，不足總量的十分之一[2]，磷礦石平均品位為 17%左右[3]。我國(guó)磷礦以難選的磷塊巖居多，即以膠磷礦為主，此類礦石中磷灰石呈隱晶質(zhì)-顯微晶質(zhì)存在，選別難度較大。磷礦屬于不可再生資源，隨著富礦和易選礦的減少，對(duì)中低品位磷礦尤其是膠磷礦的選礦技術(shù)研究已迫在眉睫，所以膠磷礦的選礦及其工藝研究越來(lái)越受到重視[4]。

目前，磷礦的主要選礦工藝有擦洗脫泥、重介質(zhì)選礦、焙燒-消化、浮選、化學(xué)選礦及聯(lián)合選礦等[5]。其中浮選是磷礦選礦中應(yīng)用最廣且最有效的方法，磷礦浮選工藝主要有直接正浮選、單一反浮選、正-反浮選、反-正浮選和雙反浮選工藝。

低磷高鎂硅鈣質(zhì)磷塊巖的選礦是當(dāng)前磷礦選礦的一大難題[6]，本文通過(guò)對(duì)云南某地磷礦此類磷礦石的探索試驗(yàn)獲得了一些改進(jìn)工藝的措施。

1 原礦分析、試驗(yàn)儀器及試劑

1.1 礦石性質(zhì)

礦石采自云南某地磷礦三層礦，礦石礦物組成比較簡(jiǎn)單，主要有用礦物為膠磷礦和少量的非均質(zhì)磷礦物及磷灰石；脈石礦物主要為白云石和石英，次為長(zhǎng)石云母類和鐵碳質(zhì)礦物等。礦石化學(xué)組份見表1，礦石礦物組成及含量見表2。

表1 原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果/%Table 1 Results of multi-element analysis of the raw ore

表2 主要考查組份在各礦物中的賦存狀態(tài)測(cè)定結(jié)果/%Table 2 Results of the occurrence state of the main components in each ore

由表2可知，對(duì)MgO組份來(lái)說(shuō)，MgO基本全部賦存在白云石礦物中，因此，只要能選去大部分的白云石礦物，就能滿足MgO指標(biāo)（＜1%）的要求，因此，從總體上看，降鎂較易。對(duì)R2O3組份來(lái)說(shuō)， Al2O3基本賦存在長(zhǎng)石-云母類礦物中，而Fe2O3賦存在鐵碳質(zhì)礦物中，但由于長(zhǎng)石—粘土云母類礦物和鐵碳質(zhì)礦物的嵌布粒度較小，很難單體解離。因此，總體上該礦降R2O3應(yīng)進(jìn)行選擇性細(xì)磨。

對(duì)SiO2組份來(lái)說(shuō)，其礦物中的分布較廣，94.4%的SiO2賦存在石英礦物中，5.5%的SiO2賦存在粘土類礦物中，因此，選擇合適的SiO2抑制劑就能有效地選去大部分含不溶SiO2的石英和粘土云母類礦物，就能滿足SiO2指標(biāo)要求，因此，從總體上看，降硅也較易。

1.2 入選原礦篩析結(jié)果

采用濕式套篩，對(duì)試驗(yàn)確定的較佳磨礦細(xì)度的入選原礦進(jìn)行了粒度分析，篩析結(jié)果詳見表3。

表3 入選原礦篩析結(jié)果Table 3 Sieve analysis results of the selected raw ore

由篩析結(jié)果可知，入選原礦-0.031 mm粒級(jí)含量近63%。隨著粒級(jí)的減小P2O5品位逐漸上升，在-0.038 +0.031 mm達(dá)到較大為17.20%，而后下降，在-0.031 mm中的品位與原礦相近；MgO則趨向于在細(xì)粒級(jí)中富集；SiO2和R2O3在各個(gè)粒級(jí)中的品位相差不大。由此可見，該礦石需要細(xì)磨后進(jìn)行全粒級(jí)浮選，而能否實(shí)現(xiàn)細(xì)粒級(jí)礦粒的有效分選應(yīng)是浮選工藝的關(guān)鍵。

1.3 主要礦物的解離度[7]

膠磷礦與白云石、石英礦物主要呈平直嵌布。因此通過(guò)選擇性磨礦，礦石的主要礦物能實(shí)現(xiàn)單體解離。通過(guò)對(duì)-0.074 mm粒級(jí)礦粒進(jìn)行解離度測(cè)定，膠磷礦和白云石的解離度分別達(dá)到93.3%和83.07%。由此可知礦石須經(jīng)細(xì)磨至-0.074 mm含量＞90%才能保證礦物達(dá)到單體解離，滿足選礦工藝要求，表3的篩析數(shù)據(jù)也證實(shí)了這一判斷，膠磷礦與主要脈石礦物的嵌鑲關(guān)系見圖1。

試驗(yàn)使用的儀器及試劑分別見表4、5。

圖1 磷塊巖條帶有塊狀膠磷礦和團(tuán)粒狀膠磷礦（深色）兩種平直嵌布于石英（白色）或白云石礦物（淺黃色）中Fig. 1 Phosphate block bar with two kinds of gelled phosphate rock (dark) and gelled phosphate rock (dark) embedded in quartz (white) or dolomite minerals (light yellow)

表 4 試驗(yàn)儀器設(shè)備Table 4 List of test instruments and equipments

錐形球磨機(jī)鋼球配比見表5，錐形筒容積6.25 L，充填率23%。

表5 鋼球配比Table 5 Steel pellet ratio

表6 試驗(yàn)藥劑Table 6 List of test agents

1.4 試驗(yàn)儀器及試劑

此次試驗(yàn)中所使用捕收劑CXY-P2為武漢工程大學(xué)提供的一種新型環(huán)保捕收劑，該藥劑具有以下特點(diǎn)：

①藥劑無(wú)毒無(wú)異味，降低了生產(chǎn)過(guò)程中的二次污染；藥劑具有良好的水溶性，有利于常溫（不加溫）浮選工藝。試驗(yàn)全程在不加溫條件下其技術(shù)指標(biāo)與夏季相近，說(shuō)明該捕收劑對(duì)溫度不敏感，完全滿足常溫浮選要求，可減少加溫能耗。

②該藥劑為陰離子捕收劑，主要成份為脂肪酸，通過(guò)調(diào)節(jié)藥劑組成[8]，可使其帶有兩性性質(zhì)。在弱堿（pH值～9）弱酸（pH值～5）環(huán)境下均能產(chǎn)生捕收作用。①正-反浮選流程只需使用一種捕收劑。正浮選作業(yè)中添加捕收劑后，反浮選作業(yè)就不需添加，使得藥劑耗量下降。②浮選礦漿酸/堿度下降，節(jié)省酸/堿耗量，減小礦漿對(duì)設(shè)備的腐蝕。

③藥劑浮選速度快，比常見同類捕收劑浮選速度提高20%，能提高浮選能力，降低能耗，且減少浮選槽數(shù)量。

④良好的水溶性使得CXY-P2 捕收劑對(duì)溫度不敏感，可省掉加溫設(shè)備；良好的彌散性使得泡沫大小均勻、捕收性好且易消泡、不發(fā)粘，提高了礦漿流動(dòng)性。有利于后續(xù)脫水制酸等作業(yè)的平穩(wěn)運(yùn)行，不會(huì)產(chǎn)生冒泡現(xiàn)象；良好的選擇性使得尾礦品位比使用其他捕收劑進(jìn)行作業(yè)時(shí)更低，普遍低 1% ～ 2%。

2 試驗(yàn)及結(jié)果

2.1 流程試驗(yàn)

圖2 試驗(yàn)流程Fig. 2 Test flow chart

試驗(yàn)藥劑制度及流程結(jié)構(gòu)見圖2。

2.2 選礦過(guò)程礦相跟蹤[8]

浮選過(guò)程工藝礦相跟蹤質(zhì)量統(tǒng)計(jì)見表7。

表7 磷礦工藝礦相跟蹤質(zhì)量統(tǒng)計(jì)Table 7 Statistical table of mineral phase tracking quality of phosphate ore process

表7中數(shù)據(jù)顯示，經(jīng)過(guò)選礦磷礦物達(dá)到富集目的。本次試驗(yàn)制定的技術(shù)路線合理。

2.3 浮選工藝試劑成本

兩種流程試劑成本的初步估算詳見表8。

表8 試劑成本估算Table 8 Reagent cost estimation table

由表8可知，兩種流程均可獲得合格的濕法制酸磷精礦和先進(jìn)的選礦技術(shù)指標(biāo)。相比國(guó)內(nèi)膠磷礦選礦現(xiàn)狀，本次試驗(yàn)用礦入選品位含P2O5為15%比市場(chǎng)上生產(chǎn)用礦（18%）還低3個(gè)百分點(diǎn)，相應(yīng)精礦P2O5回收率高5 ～ 8個(gè)百分點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的經(jīng)濟(jì)效益明顯，單以試劑消耗來(lái)說(shuō)，藥劑單耗下降50%左右。

3 結(jié) 論

（1）云南某地磷礦礦石屬中低品位硅鈣質(zhì)磷塊巖，采用正-反浮選工藝，當(dāng)原礦品位P2O5 15.11%、MgO 6.23%、磨礦細(xì)度-74 μm 91%時(shí)，經(jīng)正浮選一粗一精兩次排尾，反浮選一粗一掃一次排尾的開路流程（A/B方案）可獲得精礦品位P2O5 30.42%(A)和28.10%（B）、回收率75.68%(A)和83.21%(B)的技術(shù)指標(biāo)，達(dá)到濕法制酸用礦標(biāo)準(zhǔn)。

（2）采用全開路流程，與閉路流程相比，多增加的尾礦排礦口，使得不同脈石礦物得以及時(shí)排除，消除了中礦產(chǎn)生的“惡性循環(huán)”[9]，保證了精礦質(zhì)量和浮選流程的穩(wěn)定性。

整體而言，此次試驗(yàn)確定的流程合理，其選礦技術(shù)指標(biāo)較好，有利于浮選成本降低，經(jīng)濟(jì)效果明顯。