鈣鎂離子對(duì)云南磷礦浮選的影響及回水處理

李冬蓮,秦 芳,張亞東

(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

因此，研究磷礦浮選礦漿中鈣鎂離子對(duì)浮選的影響程度，分析礦漿中無(wú)機(jī)離子的存在狀態(tài)及含量，找出對(duì)應(yīng)的處理方法及合理的廢水處理工藝勢(shì)在必行.

1 實(shí)驗(yàn)試樣、設(shè)備與藥劑

1.1 實(shí)驗(yàn)試樣

試樣采自云南磷化集團(tuán)有限公司晉寧、安寧和昆陽(yáng)磷礦.其原礦化學(xué)組成分別見表1.

表1 云南磷礦原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果Table 1 Yunnan phosphate chemical element analysis results w/%

1.2 試驗(yàn)設(shè)備及儀器

a. 磨機(jī)設(shè)備：XMB-67型200×240棒磨機(jī)

b. 浮選設(shè)備：XFD3-63型 單槽浮選機(jī)

c. 水銀溫度計(jì)：精度0.1度

d. 過(guò)濾機(jī)：XTL2?260/?200多用水環(huán)式真空過(guò)濾機(jī)

e. 烘箱：101-4A型電熱鼓風(fēng)干燥箱

f. 濕式分樣機(jī)：XSHF-2-3濕式分樣機(jī)

1.3 試驗(yàn)藥劑

a. 碳酸鈉：工業(yè)純，配制10%水溶液

b. 水玻璃：工業(yè)純，配制5%水溶液

c. H-02：工業(yè)純，配制2%水溶液

d. 硫酸：化學(xué)純，配制10%水溶液

e. 磷酸：化學(xué)純，配制5%水溶液

f. 氯化鈣：化學(xué)純，配制1%水溶液

g. 氯化鎂：化學(xué)純，配制1%水溶液

h. 實(shí)驗(yàn)用水： 武漢市自來(lái)水

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 鈣鎂離子對(duì)晉寧磷礦正浮選的影響

根據(jù)晉寧磷礦原礦含硅含鎂較高的特點(diǎn)，要想得到優(yōu)質(zhì)精礦，需采用正反浮選工藝，在此主要研究Ca2+、Mg2+離子對(duì)晉寧磷礦正浮選的影響.35℃時(shí)，藥劑制度及流程如圖1.

圖1 鈣鎂離子對(duì)晉寧磷礦正浮選影響試驗(yàn)流程圖Fig.1 Effect calcium and magnesium ions on phosphate flotation test flowsheet

2.1.1 鈣離子對(duì)晉寧磷礦正浮選的影響 在礦漿中加入氯化鈣溶液，添加的鈣離子質(zhì)量濃度分別為0、100、200、300、400、500 mg/L.在溫度35 ℃條件下，按圖1流程及條件進(jìn)行浮選試驗(yàn).鈣離子對(duì)晉寧磷礦浮選的影響試驗(yàn)結(jié)果見圖2.

圖2 鈣離子對(duì)晉寧磷礦浮選的影響Fig.2 Effect calcium ion on Jinning phosphate flotation

由圖2可知，鈣離子對(duì)晉寧磷礦正浮選影響很大.隨著鈣離子濃度的增加，回收率明顯下降.當(dāng)鈣離子為200 mg/L時(shí)，精礦的回收率不到60%；當(dāng)鈣離子質(zhì)量濃度超過(guò)400 mg/L時(shí)，精礦的回收率只有20%左右，且精礦品位明顯降低.

2.1.2 鎂離子對(duì)晉寧磷礦正浮選的影響 在礦漿中加入氯化鎂溶液，添加的鎂離子質(zhì)量濃度分別為0、25、50、75、100 mg/L.試驗(yàn)流程見圖1，鎂離子對(duì)晉寧磷礦浮選的影響試驗(yàn)結(jié)果見圖3.

圖3 鎂離子對(duì)晉寧磷礦浮選的影響Fig.3 Effect magnesium ion on Jinning phosphate flotation

圖3可以看出，鎂離子對(duì)晉寧磷礦浮選影響較大，隨著鎂離子濃度增加，回收率下降.鎂離子只有100 mg/L時(shí)，精礦的回收率不到60%.磷精礦品位也有一定程度的降低.

2.2 鈣鎂離子對(duì)安寧磷礦正浮選的影響

根據(jù)安寧磷礦含硅含鎂較高的特點(diǎn)，要想得到優(yōu)質(zhì)精礦，須采用正反浮選工藝，在此主要研究Ca2+、Mg2+離子對(duì)安寧磷礦正浮選的影響.在磨礦細(xì)度-0.074 mm 87.72%，溫度30 ℃，水玻璃用量8 kg/t，捕收劑H-02用量2 kg/t，浮選時(shí)間為4 min條件下，進(jìn)行安寧磷礦正浮選Ca2+、Mg2+離子影響試驗(yàn).

2.2.1 鈣離子對(duì)安寧磷礦正浮選的影響 在礦漿中加入氯化鈣溶液，添加的鈣離子質(zhì)量濃度分別為0、100、200、300、400 mg/L.在溫度30 ℃條件下，水玻璃用量8 kg/t，捕收劑用量2 kg/t.浮選時(shí)間為4 min.鈣離子對(duì)安寧磷礦浮選的影響試驗(yàn)結(jié)果見圖4.

圖4 鈣離子對(duì)安寧磷礦浮選的影響Fig.4 Effect calcium ion on Anning phosphate flotation

由圖4可知，鈣離子安寧磷礦浮選影響很大.隨著鈣離子濃度的增加，回收率明顯下降.當(dāng)鈣離子質(zhì)量濃度為100 mg/L時(shí)，精礦的回收率不到60%；當(dāng)鈣離子質(zhì)量濃度超過(guò)200 mg/L時(shí)，磷精礦的回收率只有30%以下，且精礦品位明顯降低.

圖5 鎂離子對(duì)安寧磷礦浮選的影響Fig.5 Effect magnesium ion on Anning phosphate flotation

2.2.2 鎂離子對(duì)安寧磷礦反浮選的影響 在礦漿中加入氯化鎂溶液，添加的鎂離子質(zhì)量濃度分別為0、25、50、75、100、125 mg/L.鎂離子對(duì)安寧磷礦浮選的影響試驗(yàn)結(jié)果見圖5.圖5可以看出，鎂離子對(duì)安寧磷礦浮選影響很大，隨著鎂離子濃度增加，回收率顯著下降.鎂離子只有50 mg/L時(shí)，精礦的回收率不到50%.磷精礦品位也有一定程度的降低.

2.3 鈣鎂離子對(duì)昆陽(yáng)磷礦反浮選的影響

根據(jù)昆陽(yáng)磷礦原礦硅低鎂高的特點(diǎn)，只需采用單一反浮選工藝，便能得到合格精礦，主要研究Ca2+、Mg2+離子對(duì)昆陽(yáng)磷礦單一反浮選的影響.藥劑制度及流程如圖6.

圖6 鈣鎂離子對(duì)昆陽(yáng)磷礦反浮選影響試驗(yàn)流程圖Fig.6 Effect calcium and magnesium ions on phosphate flotation test flowsheet

2.3.1 鈣離子對(duì)昆陽(yáng)磷礦反浮選的影響 在礦漿中加入氯化鈣溶液，添加的鈣離子質(zhì)量濃度分別為0、100、200、300、400 mg/L.試驗(yàn)流程及藥劑制度如圖6.鈣離子對(duì)昆陽(yáng)磷礦反浮選的影響試驗(yàn)結(jié)果見圖7.

圖7 鈣離子對(duì)昆陽(yáng)磷礦反浮選的影響Fig.7 Effect calcium ion on Kunyang phosphate flotation

圖8 鎂離子對(duì)昆陽(yáng)磷礦反浮選的影響Fig.8 Effect magnesium ion on Kunyang phosphate flotation

2.3.2 鎂離子對(duì)昆陽(yáng)磷礦反浮選的影響 在礦漿中加入氯化鎂溶液，添加的鎂離子質(zhì)量濃度分別為0、25、50、75、100、125 mg/L.試驗(yàn)流程見圖6，鎂離子對(duì)昆陽(yáng)磷礦反浮選的影響試驗(yàn)結(jié)果見圖8.圖8可以看出，鎂離子對(duì)昆陽(yáng)磷礦反浮選影響不大.鎂離子質(zhì)量濃度在0～125 mg/L范圍內(nèi)，精礦品位P2O528%左右，回收率70%左右，變化不顯著.

由以上試驗(yàn)結(jié)果表明，在云南磷礦的浮選中，當(dāng)鈣離子質(zhì)量濃度達(dá)到100 mg/L時(shí)，晉寧和安寧磷礦正浮選回收率下降20%；而當(dāng)鎂離子質(zhì)量濃度達(dá)到50 mg/L時(shí)，晉寧和安寧磷礦正浮選回收率下降30%，對(duì)磷礦浮選產(chǎn)生較大影響.而對(duì)昆陽(yáng)磷礦反浮選的影響不顯著.也就是說(shuō)，當(dāng)晉寧和安寧磷礦浮選回水時(shí)，應(yīng)根據(jù)回水中鈣鎂離子濃度確定回水點(diǎn)及回水處理工藝.

3 云南磷礦回水處理工藝探討

為更進(jìn)一步探討晉寧、安寧磷礦浮選廢水回用工藝，進(jìn)行了晉寧磷礦一粗一精一掃正浮選、安寧磷礦一粗一掃正浮選和一反粗一反掃正反浮選5個(gè)循環(huán)閉路流程，測(cè)定各階段礦漿鈣鎂離子濃度.取磨礦后礦漿上層清液，加藥后礦漿及平衡后第4、5個(gè)循環(huán)的精礦、尾礦礦漿100 mL，測(cè)定其鈣鎂離子濃度，結(jié)果見表2、表3.

表2 晉寧磷礦正浮選各階段礦漿Ca2+、Mg2+濃度測(cè)定結(jié)果Table 2 The concentration of Ca2+ and Mg2+ ions in Jinning phosphate direct-flotation

表3 安寧磷礦正反浮選各階段礦漿Ca2+、Mg2+濃度測(cè)定結(jié)果Table 3 The concentration of Ca2+ and Mg2+ ions in Anning phosphate flotation

從表2、表3中鈣鎂離子測(cè)定結(jié)果可以看出，正浮選尾礦水中Ca2+、離子濃度較低，Ca2+質(zhì)量濃度不到25 mg/L，Mg2+質(zhì)量濃度只有20 mg/L，并未達(dá)到影響磷礦正浮選濃度限值(Ca2+100 mg/L，Mg2+50 mg/L)，可以直接返回正浮選使用；反浮選精尾礦Ca2+、Mg2+離子濃度很高(總濃度精礦達(dá)270 mg/L，尾礦達(dá)到80 mg/L)，且pH=6左右，不能夠直接返回到正浮選，但是可以直接返回反浮選作為循環(huán)水利用.

顯然，在云南磷礦正反浮選實(shí)踐中，反浮選精礦可直接輸送到下游制酸，而將正反浮選尾礦水分別濃縮、過(guò)濾，濾餅尾礦渣堆存，溢流、濾液各自返回到正反浮選作業(yè)，不須輸送尾礦礦漿，既對(duì)回水進(jìn)行了有效利用，又避免了尾礦庫(kù)帶來(lái)的安全隱患以及尾礦輸送帶來(lái)的一系列問題.

4 結(jié) 語(yǔ)

a. 鈣鎂離子對(duì)云南晉寧、安寧磷礦正浮選影響較大.選礦水循環(huán)回用時(shí)，Ca2+離子累積到100 mg/L、Mg2+離子累積到50 mg/L時(shí)，繼續(xù)回用則會(huì)影響磷礦正浮選，需去除.

b. 鈣鎂離子對(duì)昆陽(yáng)磷礦反浮選影響不大.采用單一反浮選工藝時(shí)，選礦廢水可直接回用.

c. 晉寧、安寧磷礦實(shí)驗(yàn)室閉路試驗(yàn)正浮選尾礦水中Ca2+、Mg2+離子濃度較低，并未達(dá)到影響磷礦正浮選濃度限值，可以直接返回正浮選使用.在磷礦的浮選實(shí)踐中，選礦廢水可否正浮選直接返回正浮選，反浮選直接返回反浮選，有待進(jìn)一步研究.

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