磷礦石分選工藝的研究

孫華峰，牛福生

（1.河北理工大學(xué)，河北 唐山063009；2.天地科技股份有限公司唐山分公司，河北 唐山063012）

磷礦是我國(guó)重要戰(zhàn)略資源，它既是制作磷肥、保障糧食安全的重要物資，又是精細(xì)磷化工的物質(zhì)基礎(chǔ)，具有不可替代性、不可再生性。面對(duì)全球磷礦資源稀缺性日漸顯現(xiàn)的挑戰(zhàn)，全面分析、判斷和把握我國(guó)磷礦資源現(xiàn)狀與未來(lái)，對(duì)我國(guó)磷肥工業(yè)和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。[1]

我國(guó)磷礦資源經(jīng)濟(jì)儲(chǔ)量66億t，居世界第一位。但該儲(chǔ)量包含了大量無(wú)法直接用于工業(yè)生產(chǎn)的低品位礦石，除少數(shù)富礦可直接作為生產(chǎn)高效磷肥的原料以外，大部分礦石需經(jīng)選礦才能利用。

1 磷礦石分選工藝現(xiàn)狀

近幾年，國(guó)磷礦石選礦的研究和發(fā)展較快，從分選技術(shù)上來(lái)說與國(guó)外較為接近，技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)比較成熟。根據(jù)不同磷礦石的可選性質(zhì)目前采用浮選工藝和重介質(zhì)選礦工藝。

1.1 磷礦石的浮選工藝[2]

（1）正浮選工藝流程

正浮選工藝流程適合于分選硅質(zhì)磷礦，采用Na2Si O3等抑制硅酸鹽礦物而用陰離子捕收劑正浮磷酸鹽礦物的正浮選工藝，分選效果較好，如寧夏賀蘭山礦，工藝流程見圖1。沉積變質(zhì)型硅-鈣質(zhì)磷灰?guī)r屬易浮磷灰石型磷塊巖，采用Na2CO3、Na2Si O3等抑制硅、鈣礦物，陰離子捕收劑正浮選磷灰石的直接浮選工藝，對(duì)含P2O58.0%的原礦，經(jīng)此工藝可以獲得磷精礦P2O5品位大于35%，磷回收率83%的良好指標(biāo)，如湖北大悟縣黃麥嶺選礦廠。

圖1 硅質(zhì)磷礦正浮選工藝流程

（2）正—反浮選工藝流程

正-反浮選工藝流程適合分選沉積鈣質(zhì)磷礦，加Na2CO3、Na2Si O3等抑制硅酸鹽，陰離子捕收劑浮選磷酸鹽及含鈣鎂等碳酸鹽礦物，然后再用H2SO4或H3PO4將p H值調(diào)至5.5～6.0以抑制磷酸鹽，陰離子捕收劑反浮選碳酸鹽礦物，這樣可使磷精礦P2O5含量提高到35.17%，Mg O降至0.78%、R2O 31.97%、磷回收率91.98%的良好選礦指標(biāo)，如貴州甕福磷礦，工藝流程見圖2。

圖2 沉積鈣質(zhì)磷礦正-反浮選工藝流程

（3）雙反浮選工藝流程

雙反浮選工藝流程適合磷礦石中最難選的膠磷礦，該工藝先用H2SO4或H3PO4抑制磷礦物，陰離子捕收劑反浮選白云石等碳酸鹽礦物，然后礦漿經(jīng)脫泥后再用陽(yáng)離子捕收劑反浮選硅酸鹽礦物，工藝流程見圖3。但對(duì)選擇性好的高效陽(yáng)離子捕收劑及選礦工藝尚需做進(jìn)一步的研究，如湖北宜昌磷礦、荊襄磷礦等。

圖3 膠磷礦雙反浮選工藝流程

1.2 磷礦石的重介質(zhì)旋流器分選工藝

重介質(zhì)旋流器分選工藝適合于硅鈣質(zhì)磷礦。宜昌磷礦屬海相化學(xué)沉積磷塊巖礦床。礦石工業(yè)類型主要為硅鈣質(zhì)磷礦。礦石的結(jié)構(gòu)以條帶狀為主，礦石中磷塊巖條帶較寬，磷塊巖與脈石條帶之間硬度差別大，接合面不緊密，易解離，將礦石破碎到-15 mm時(shí)，可實(shí)現(xiàn)磷塊巖條帶的單體解離90%以上，適合重介質(zhì)選礦。當(dāng)原礦的P2O5品位為22.05%，Mg O含量為2.85%，經(jīng)重介質(zhì)選別，可獲得最終磷精礦P2O5品位28.06%、Mg O含量為1.67%，P2O5回收率為87.64%，產(chǎn)率為68.82%的選礦指標(biāo)。[3]如花果樹重介質(zhì)廠的選礦，工藝流程見圖4。

1.3 磷礦石浮選工藝和重介質(zhì)選礦工藝比較

磷礦石浮選工藝和重介質(zhì)選礦工藝優(yōu)缺點(diǎn)：

圖4 硅鈣質(zhì)磷礦重介質(zhì)旋流器分選工藝流程

（1）磷礦石浮選工藝的優(yōu)點(diǎn)是精礦品位高、回收率低、選礦成本高，缺點(diǎn)是工藝系統(tǒng)復(fù)雜，破碎磨礦和產(chǎn)品的脫水費(fèi)用高，工業(yè)廢水浮選藥劑對(duì)自然環(huán)境污染大。

（2）重介質(zhì)選礦工藝的優(yōu)點(diǎn)是工藝系統(tǒng)簡(jiǎn)單，破碎和產(chǎn)品的脫水費(fèi)用低，工業(yè)廢水浮選藥劑對(duì)自然環(huán)境污染小，缺點(diǎn)是精礦品位低、回收率低、選礦成本低。

2 磷礦石分選工藝展望

目前可應(yīng)用于實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)的磷礦石浮選工藝和重介質(zhì)選礦工藝各有優(yōu)缺點(diǎn)，為了使磷礦石科學(xué)經(jīng)濟(jì)合理的高效分選建議選用重介質(zhì)選礦-浮選工藝。也就是選用重介質(zhì)選礦工藝對(duì)適合重選的磷礦石粗選，用浮選對(duì)磷礦石精選選，工藝流程見圖5。

圖5 磷礦重介質(zhì)選礦-浮選工藝流程

3 結(jié)論

重介質(zhì)選礦-浮選工藝流程是利用重介質(zhì)選礦在粗粒度對(duì)磷礦石粗選分選出部分尾礦，可以減少浮選作業(yè)對(duì)尾礦處理費(fèi)用從而減低選礦成本。就目前的選礦裝備來(lái)說，對(duì)磷礦石最合理的分選工藝流程有待于通過進(jìn)一步研究，最終應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)。