宜昌低品位磷礦重介質(zhì)旋流器選礦的應(yīng)用前景

凌仲惠

(中國寰球工程公司華北規(guī)劃設(shè)計院,河北 涿州 072754)

0 引 言

宜昌磷礦分布在湖北省宜昌、遠(yuǎn)安、興山三縣境內(nèi).店子坪、樹崆坪、丁家河、殷家坪、栗林河等10個礦區(qū)延長達(dá)70 km,分布面積300 km2.宜昌磷礦礦石現(xiàn)保有資源儲量20億t,平均地質(zhì)品位在P2O520%左右.2010年探明新增磷礦資源儲量10.99億t.

目前,宜昌地區(qū)的采礦能力在500萬t/a左右,主要以開采高品位和中品位的礦石為主,低品位的礦石未得到充分和有效利用.

1 礦石物質(zhì)組成和工藝特征

1988年地質(zhì)礦產(chǎn)部綜合利用研究所對宜昌磷礦的上貧礦、下貧礦開展了重介質(zhì)選礦試驗工作,取得的選礦指標(biāo)是:上貧礦原礦品位17.93%,精礦品位32.71%,回收率53.42%;下貧礦原礦品位16.56%,精礦品位30.15%,回收率68.65%.

1.1 各層位磷塊巖條帶多項分析

各層位磷塊巖條帶和脈石條帶的多項分析結(jié)果見表1.

表1 各層位磷塊巖條帶多項分析

表2 各層位脈石條帶多項分析

1.2 磷塊巖條帶與脈石條帶寬度分布狀況

磷塊巖條帶與脈石條帶寬度分布狀況測定結(jié)果表明,在磷塊巖條帶中,大于2 mm者上貧礦為96%,中富礦為85%,下貧礦為97%,大于8 mm者上貧礦為56%,中富礦為52%,下貧礦為50%,在脈石條帶中,大于2 mm者上貧礦為94%,中富礦為43%,下貧礦為99%,大于10 mm者上貧礦為52%,下貧礦為82%.上述結(jié)果表明各類條帶能在較粗粒度下分離.

1.3 礦石條帶中有用礦物與脈石礦物的抗壓和抗磨試驗

礦石條帶中有用礦物與脈石礦物的抗壓和耐磨試驗表明,條帶中有用礦物與脈石礦物存在較明顯的差異,不論抗壓性或耐磨性均存在磷塊巖>頁巖>白云巖的關(guān)系,從而使礦石在破碎過程中極易從條帶的結(jié)合上裂開,實現(xiàn)礦物的單體解離.

1.4 下貧礦原礦的重液分析

地質(zhì)礦產(chǎn)部礦產(chǎn)綜合利用研究所對宜昌磷礦上、下貧礦進(jìn)行了選礦試驗研究,其重液分析結(jié)果見表3,表4[1].

表3 上貧礦重介質(zhì)給料重液分析結(jié)果表

表4 下貧礦重介質(zhì)給料重液分析結(jié)果

從重液分析結(jié)果表可知,上貧礦的分選比重較高,大于2.96 g/cm3的物料產(chǎn)率為39.57%,大于2.75 g/cm3的物料產(chǎn)率已達(dá)92.35%,而且有用礦物和脈石礦物的比重差小,大于2.96 g/cm3物料的MgO含量達(dá)1.33%,大于2.89 g/cm3物料的MgO含量達(dá)1.92%,屬極難選礦石;而下貧礦則恰恰相反,整個比重分布都較低,特別是小于2.60 g/cm3的物料已達(dá)43.36%,而這部分的P2O5很低,完全為脈石礦物,而比重大于2.89 g/cm3的物料產(chǎn)率達(dá)39.81%,P2O5品位達(dá)33.70%,基本為有用礦物,上述結(jié)果可以表明,有用礦物與脈石礦物的比重差較大,屬易選礦石.

礦石既具備重介質(zhì)選礦所必要的比重差條件,又存在重介質(zhì)選礦的選別作業(yè)的困難;礦石中有害雜質(zhì)主要賦存于脈石條帶中,其中R2O3主要分布于頁巖中,易除去.MgO主要分布于白云巖中,因白云巖比重較大,易進(jìn)入精礦,造成精礦中含MgO品位超標(biāo),因此在重介質(zhì)旋流器選別磷礦中,應(yīng)使分離比重控制在合理的范圍內(nèi)至關(guān)重要.通過重介質(zhì)分選,可以得到粗精礦或者合格精礦.

2 重介質(zhì)旋流器分選磷礦的裝置系統(tǒng)和工程設(shè)計

2.1 重介質(zhì)旋流器分選磷礦裝置系統(tǒng)簡述

物料制備.宜昌地區(qū)磷礦石坑內(nèi)采礦方法,礦石粒度在500 mm以下,采用二段破碎篩分流程.把礦石破碎成所要求的解離度和粒度要求,并經(jīng)洗礦后的產(chǎn)品送重介質(zhì)車間儲存.

重介質(zhì)旋流器分選.實際生產(chǎn)中根據(jù)產(chǎn)品方案的要求,采用重介質(zhì)旋流器進(jìn)行選別,得到粗精礦、尾礦.

介質(zhì)的凈化和回收.介質(zhì)回收和凈化部分是重介質(zhì)選礦最重要的部分.因為分選效率取決于介質(zhì)的性質(zhì).同時,介質(zhì)的損耗往往占操作費用一定的比重.

介質(zhì)的回收、凈化和控制系統(tǒng),是由下列幾個部分構(gòu)成,即新介質(zhì)的添加,介質(zhì)的儲存,介質(zhì)的輸送,介質(zhì)比重的測量和控制,介質(zhì)的回收,介質(zhì)的分流,磁性物的測定.

2.2 工程設(shè)計

中國寰球工程公司化比規(guī)劃設(shè)計院1990年設(shè)計湖北宜昌花果樹磷礦20萬t/a重介質(zhì)選礦試驗廠,采用一次粗選、一次精選重介質(zhì)旋流器的選礦工藝流程.1992年3月選礦廠建成投產(chǎn),取得了選別指標(biāo)是:原礦P2O5為23.80%,MgO為3.87%,精礦品位P2O5為31.88%,MgO為1.48%,精礦回收率73.86%.選礦廠的建成投產(chǎn),標(biāo)志著重介質(zhì)旋流器分選磷礦的成功,是一種技術(shù)創(chuàng)新.但由于當(dāng)時的磷礦市場價格不好,這一技術(shù)未得到推廣.2003年以后,隨著磷礦石價格的漲價,2005年初受宜昌花果樹磷礦礦方的要求,利用國家資源補(bǔ)助資金,對宜昌花果樹選礦廠進(jìn)行了技術(shù)改造,中國寰球工程公司化比規(guī)劃設(shè)計院首次提出了采用一次選別的重介質(zhì)旋流器選礦工藝,流程得到簡化,試驗廠規(guī)模由20萬t/a擴(kuò)建為40萬t/a的可行性研究報告,該項目得到了地方政府的批準(zhǔn)和國家資金的資助.

2006年中國寰球工程公司化比規(guī)劃設(shè)計院設(shè)計,2007年并建成投產(chǎn)的宜昌中孚化工有限公司丁東磷礦選礦廠,建設(shè)規(guī)模為50萬t/a,根據(jù)采礦生產(chǎn)的實際,業(yè)主的要求和市場可以接受的產(chǎn)品質(zhì)量,處理的礦石是上、下貧礦,采用了一次選別的工藝流程.所得的選別指標(biāo)為:原礦品位(含P2O5)16%～22%,粗精礦品位(含P2O5)在26%～28%,回收率為80%～90%,粗精礦中一般MgO含量大于1.50%.工程設(shè)計大部分設(shè)備全部國產(chǎn)化,自控系統(tǒng)檢測準(zhǔn)確,控制精度滿足生產(chǎn)要求.

3 重介質(zhì)+反浮選的聯(lián)合流程的應(yīng)用前景

3.1 重介質(zhì)分選設(shè)備的確定

根據(jù)研究實驗的研究結(jié)果,磷礦分選,一般要求粒度較細(xì)15～1 mm或于10～1 mm,最低可以達(dá)到0.5 mm,且分選礦物之間的比重差較小,需借助離心力以加速其分選速度和改善分選效率.宜采用動態(tài)分選設(shè)備,以采用二產(chǎn)品或三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器設(shè)備為宜.

3.2 介質(zhì)的選擇

磷礦產(chǎn)品主要為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)的支農(nóng)產(chǎn)品,其產(chǎn)品價格比較低廉,因此,采用的介質(zhì)必須成本低,還要滿足工藝生產(chǎn)中的要求.

介質(zhì)的消耗是重介質(zhì)選礦廠的一項主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),它不但關(guān)系到消耗量的大小,而且還影響重介質(zhì)系統(tǒng)的生產(chǎn)能否保持正常和穩(wěn)定,保證介質(zhì)的穩(wěn)定性和適宜的粘度至關(guān)重要.磷礦物與脈石礦物在分離時比重不大于2.90 g/cm3,且磁鐵礦還耐腐蝕,價格低廉,來源廣泛的優(yōu)點.實際生產(chǎn)采用磁鐵礦就可以滿足磷礦選別的要求,生產(chǎn)效果較好.

3.3 采用重介質(zhì)+反浮選的聯(lián)合流程的應(yīng)用前景

宜昌地區(qū)磷礦資源十分豐富,中低品位磷礦石所占比重大,必須經(jīng)選礦后才能利用.目前已建重介質(zhì)選礦廠5座,設(shè)計處理能力210萬t/a,而最近已建成100萬t/a以上浮選廠的有3座,礦石都從山上100 km外運(yùn)到宜昌化工區(qū)生產(chǎn),大部分采用原礦選別,原礦品位在26%～27%,即增加原礦的運(yùn)輸成本,又給化工生產(chǎn)區(qū)域增加尾礦堆存的困難,而低于26%品位的礦石不能被開采利用.

宜昌礦區(qū)的下游為黃柏河水系,是我國珍貴動物中華鱘生存區(qū)域.當(dāng)?shù)卣疄楸ＷC水系不被污染,確定為二級水保護(hù),不容許新增排放量.對礦山的選礦工藝要求和排水就十分嚴(yán)格,采用浮選工藝,對當(dāng)?shù)氐乃|(zhì)可能或多或少會造成一些污染.為保證水質(zhì)不被污染,采用重介質(zhì)選礦是宜昌磷礦首選的選別方法,其選別方法是一個物理過程,不添加任何藥劑,不會對環(huán)境造成影響.尤其對宜昌磷礦的賦存狀況,礦層分上貧礦、中富礦和下貧礦,其中中富礦的品位在28%以上,MgO含量較低,不需選礦就可作為產(chǎn)品直接銷售.而上貧礦、下貧礦品位低,雜質(zhì)含量高,可以分層開采、分開選別,綜合效益會更好.

重介質(zhì)選礦廠可就近坑口建設(shè),將經(jīng)重介質(zhì)選礦后的粗精礦運(yùn)到山下浮選廠進(jìn)行再次加工,生產(chǎn)出合格磷精礦,滿足磷化工的生產(chǎn)要求.這樣做,一是對水資源不造成污染;二是大大減少尾礦的運(yùn)輸量,并可將塊粒狀尾礦充填井下;三是與采用浮選工藝相比生產(chǎn)中大大降低能耗,重介質(zhì)選礦廠可排除20%～50%的粗粒尾礦,大大降低了磨礦功耗;四是大大減少了藥劑的消耗;五是礦山可實行全層開采,使資源利用得到有效利用.采用重介質(zhì)+反浮選的聯(lián)合流程,重介質(zhì)旋流器選礦作為預(yù)選手段,入選品位16%左右,排除了大量的頁巖和白云石,使磷品位得到富集,細(xì)粒物料和粗精礦的浮選量大大減少,采用這種流程,使精礦質(zhì)量大大提高,給磷化工生產(chǎn)帶來好處,會極大提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益,并具有很好的應(yīng)用前景,對?？盗椎V的開發(fā)和利用也有一定的借鑒作用.

參考文獻(xiàn):

[1]地質(zhì)礦產(chǎn)部礦產(chǎn)綜合利用研究所.宜昌磷礦重介質(zhì)選礦聯(lián)合流程試驗研究-分層樣選礦試驗研究報告[R].成都:地礦部礦位綜合利用研究所,1988.

[2]中國寰球工程公司華北規(guī)劃設(shè)計院.湖北宜化集團(tuán)礦業(yè)有限公司花果樹磷礦選礦廠技術(shù)改造可行性研究報告[R].涿州:中國寰球工程公司華社規(guī)劃設(shè)計院,2005.

[3]謝廣元.選礦學(xué)[M].徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社,2001.