化學(xué)法脫除某膠磷礦中硅質(zhì)脈石礦物的研究

趙鳳婷，張路莉，張 華，楊穩(wěn)權(quán)

（1. 國(guó)家磷資源開發(fā)利用工程技術(shù)研究中心，云南 晉寧 650600；2. 云南磷化集團(tuán)有限公司 研發(fā)中心，云南 晉寧 650600）

云南省磷礦資源豐富，從磷礦石結(jié)構(gòu)看，主要以磷塊巖為主（俗稱膠磷礦），磷灰石分布甚少；從磷礦石品質(zhì)看，中低品位磷礦居多，約占90%，需浮選富集才能利用［1］；從礦石工業(yè)類型看，以混合型（硅鈣型及鈣硅型）磷礦居多，占80%以上，硅質(zhì)及硅酸鹽型（高硅低鎂）、碳酸鹽型（高鎂低硅）各占約10%。

磷塊巖中鈣質(zhì)、硅質(zhì)礦物及倍半氧化物含量高，氧化鎂及倍半氧化物會(huì)對(duì)濕法磷酸工藝造成不利影響。因此，加強(qiáng)中低品位硅鈣質(zhì)磷塊巖的選礦研究以降低磷精礦中各類脈石礦物的含量，對(duì)于提高磷礦資源的利用率尤其重要。目前磷礦浮選脫硅工藝主要有反浮選和正浮選2種。反浮選脫硅工藝以陽(yáng)離子為捕收劑，但由于陽(yáng)離子捕收劑藥劑成本高、泡沫量大、不易控制、對(duì)礦泥較敏感、選擇性低，以及陽(yáng)離子捕收劑中的N、P 元素對(duì)水質(zhì)有一定污染，反浮選脫硅工藝還未工業(yè)應(yīng)用。正浮選脫硅工藝以脂肪酸為捕收劑（脂肪酸是常用的陰離子捕收劑，在礦物浮選中應(yīng)用較廣），以碳酸鈉和水玻璃為調(diào)整劑，可以將磷礦浮起，達(dá)到脫硅的目的，但是藥劑用量過(guò)大，不具有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。

本研究采用化學(xué)法脫除云南某低磷低鎂高硅磷礦中硅質(zhì)脈石礦物，取得了較好的效果。

1 實(shí)驗(yàn)原理

膠磷礦中硅質(zhì)脈石礦物大部分以石英（玉髓）形式存在。石英與NaOH可以發(fā)生如下反應(yīng)：

Na2O ·nSiO2即水玻璃，在水中具有較高的溶解度。氟磷灰石不與NaOH 反應(yīng)而留在固相物中，經(jīng)過(guò)濾，可以達(dá)到氟磷灰石與硅質(zhì)脈石礦物的分離。

水玻璃可用作正浮選脫硅藥劑，或者用于生產(chǎn)高附加值白炭黑。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 實(shí)驗(yàn)礦樣

實(shí)驗(yàn)礦樣多元素分析結(jié)果見表1。

表1 實(shí)驗(yàn)礦樣多元素分析結(jié)果%

由表1 可知，實(shí)驗(yàn)礦樣中m（CaO）/m（P2O5）為1.497（小于1.50），w（酸不溶物）大于30%，根據(jù)地質(zhì)礦產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（DZ/T 0209—2002），該礦石工業(yè)類型為硅質(zhì)及硅酸鹽型磷塊巖。礦樣中主要有用礦物為膠磷礦，主要脈石礦物為石英、玉髓、白云石。磨礦至粒徑＜0.075 mm（200目）的顆粒占98%時(shí)，膠磷礦的解離度達(dá)到89%，解離情況良好。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.2.1 反應(yīng)時(shí)間對(duì)硅脫除率的影響

將磨礦至粒徑＜0.075 mm的顆粒占比為98%的礦樣100 g與NaOH溶液在100 ℃下反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)果見表2。

表2 不同反應(yīng)時(shí)間下SiO2脫除效果

由表2 可知，NaOH 可以脫除磷礦中的SiO2。當(dāng)磷礦石與NaOH的反應(yīng)時(shí)間小于20 h時(shí)，產(chǎn)品中P2O5含量上升速率和SiO2含量下降速率均較快；20 h以后SiO2含量下降速率緩慢，反應(yīng)時(shí)間達(dá)到72 h時(shí)，SiO2的脫除率僅有62.80%，磷礦中w（P2O5）僅達(dá)到24.91%。因此，進(jìn)一步脫除磷礦中SiO2、提高P2O5品位可采取提高反應(yīng)溫度的措施。

2.2.2 反應(yīng)溫度對(duì)硅脫除率的影響

將粒徑＜0.075 mm 的顆粒占比為98%的礦樣100 g 與NaOH 溶液于不同溫度下反應(yīng)4 h，反應(yīng)結(jié)果見表3。由表3 可知，隨著反應(yīng)溫度升高，大量SiO2被脫除，P2O5品位大幅度增加。當(dāng)反應(yīng)溫度達(dá)到150 ℃時(shí)，精礦中w（P2O5）達(dá)到29.62%，w（SiO2）降低至11.56%，SiO2脫除率達(dá)到79.10%。

表3 不同反應(yīng)溫度下SiO2脫除效果

3 結(jié)論

（1）采用化學(xué)法可以有效脫除硅質(zhì)及硅酸鹽型膠磷礦中的硅質(zhì)脈石。

（2）由于氟磷灰石不與NaOH 發(fā)生反應(yīng)，P2O5回收率接近100%。

（3）反應(yīng)溫度對(duì)化學(xué)法脫硅影響較大。當(dāng)反應(yīng)溫度達(dá)到150 ℃時(shí)，精礦中w（P2O5）達(dá)到29.62%，w（SiO2）降低至11.56%，SiO2脫除率達(dá)到79.10%。