干擾床分選機分選磷礦規(guī)律的試驗研究

王 宏，田忠坤，崔 亮

(1.中煤科工集團唐山研究院有限公司，河北 唐山 063012；2.河北省煤炭洗選工程技術研究中心， 河北 唐山 063012)

我國磷礦資源豐富，居世界第3位，其中，湖北宜昌地區(qū)屬于全國磷礦資源儲量較大地區(qū)，據(jù)勘測總磷礦儲量高達9.5億t。但是低品位磷礦占70%以上(品位小于27%)，未經(jīng)深加工提純分選，無法直接利用，從而導致絕大部分低品位磷礦被直接廢棄，給國家的磷礦資源造成了極大的浪費。近幾年,隨著國家對資源管控力度的加大，出臺了相應的法制法規(guī)，加大了對磷礦資源的綜合利用力度，所以磷礦資源的深加工利用也提到了新的高度[1]。

傳統(tǒng)的分選磷礦的方法：重介質旋流器+浮選法。該方法在過去的若干年取得了一定的成績，但是隨著資源的開采進行，貧、雜化日益凸顯，細粒礦物含量逐漸增多。特別是粒度在0.3～3 mm的這部分礦物含量達到30%以上甚至更多，而且這部分礦物重介旋流器和浮選都不能很好的分選，所以這部分礦粒的分選成為制約磷礦分選的瓶頸，該研究方向是當前形勢下擺在科研工作者面前的一道嚴峻的課題。

干擾床分選機從古老的水力分級機發(fā)展而來，是用于解決細粒礦物高效分級分選的重要設備，目前已經(jīng)發(fā)展到第四代[2]。該設備選煤領域已大規(guī)模應用，但是在磷礦分選領域尚屬空白，所以研究干擾床分選機分選磷礦的規(guī)律具有重要意義。

1 試 驗

1.1 試驗方法

試驗系統(tǒng)主要由分選機、循環(huán)水泵、電磁流量計、水槽、閥門、管路及其他附件組成的。

礦物顆粒給入干擾床分選機的入料漏斗，通過入料漏斗粗煤泥分散到分選機的分選槽中。上升水流由循環(huán)水泵打入管路，通過閥門和電磁流量計在控制水流的流量，循環(huán)水到達壓力室后形成一定的壓力，并通過流體分配器產(chǎn)生一個恒定的紊動上升水流。入料中那些沉降速度恰好等于上升水流速的組分懸浮于分選槽中，形成具有一定密度的懸浮液干擾床層。干擾床密度可由上升水流的速度來控制。當達到穩(wěn)定狀態(tài)時，入料中那些沉降速度低于上升水流速的顆粒將進入溢流成為尾礦，而沉降速度大于上升水流速的顆粒將穿過床層，通過槽體內的集料裝置進入底流成為精礦，從而實現(xiàn)礦物的分選。

本研究所用設備為自制的試驗室干擾床分選機分選系統(tǒng)，如圖1所示。

圖1 干擾床分選機試驗系統(tǒng)

1.2 試驗步驟及礦樣準備

試驗采用的入料是宜昌某磷礦原礦中0～3.0 mm粒度級的部分，試驗采取了兩種礦樣，本試驗命名為A樣(取自磁選尾礦)和B樣(取自原煤脫泥篩篩下)。

1) 針對原礦樣縮分選取500 kg，過3 mm篩子去粗。

2) 把3 mm篩子篩下物過1.5 mm篩子，把礦樣分成0～1.5 mm和1.5～3 mm兩級待用。取樣化驗分析：0～1.5 mm粒級A樣品位23.50%，1.5～3 mm粒級A樣品位23.80%；0～1.5 mm粒級 B樣品位21.00%，1.5～3 mm粒級B樣品位21.40%。

3) 依托中煤科工集團唐山研究院有限公司研發(fā)的干擾床分選機半工業(yè)化實驗系統(tǒng)(圖1)進行實驗，系統(tǒng)的操作依據(jù)唐山研究院實驗操作規(guī)范和研發(fā)的半工業(yè)化實驗系統(tǒng)規(guī)范執(zhí)行。

在不同上升水量的條件下進行分選試驗，根據(jù)分選試驗結果，研究精礦品位、尾礦品位、精礦產(chǎn)率與上升水量的變化關系，繪制關系曲線，總結分選規(guī)律，用于指導生產(chǎn)實踐，具有重要意義。

2 結果討論

試驗結果見表1～4，關系曲線見圖2～7。

表1 磷礦A樣0～1.5 mm粒級試驗結果

表2 磷礦A樣1.5～3.0 mm粒級試驗結果

圖2 磷礦A樣0～1.5 mm粒級精礦品位、產(chǎn)率關系曲線

表3 磷礦B樣0～1.5 mm粒級試驗結果

序號頂水流量/(m3/h)原礦品位/%取樣精礦品位/%尾礦品位/%精礦產(chǎn)率/%12821.0023.4319.6435.8823021.0024.6518.8836.7433221.0025.1217.6245.0743421.0026.6715.0251.3353621.0027.1214.0153.3263821.0026.4115.3451.1374021.0025.5216.4750.0684221.0025.0217.3847.3894421.0024.3318.6741.17

表4 磷礦B樣1.5～3.0 mm粒級試驗結果

圖3 磷礦A樣1.5～3.0 mm粒級精礦品位、產(chǎn)率關系曲線

圖4 磷礦B樣0～1.5 mm粒級精礦品位、產(chǎn)率關系曲線

圖5 磷礦B樣1.5～3.0 mm粒級精礦品位、產(chǎn)率關系曲線

圖6 磷礦A樣、B樣分選精礦品位對比關系曲線

圖7 磷礦A樣、B樣分選精礦產(chǎn)率對比關系曲線

由圖2可知，磷礦A樣0～1.5 mm粒級精礦品位、精礦產(chǎn)率隨頂水流量的增加先增大后減小，當頂水流量為36 m3/h時，精礦品位27.20%，精礦產(chǎn)率61.66%，為最佳工況點。

由圖3可知，磷礦A樣1.5～3.0 mm粒級精礦品位、精礦產(chǎn)率隨頂水流量的增加先增大后減小，當頂水流量為38 m3/h時，精礦品位27.85%，精礦產(chǎn)率62.67%，為最佳工況點。

由圖4可知，磷礦B樣0～1.5 mm粒級精礦品位、精礦產(chǎn)率隨頂水流量的增加先增大后減小，當頂水流量為36 m3/h時，精礦品位27.12%，精礦產(chǎn)率53.32%，為最佳工況點。

由圖5可知，磷礦B樣1.5～3.0 mm粒級精礦品位、精礦產(chǎn)率隨頂水流量的增加先增大后減小，當頂水流量為38 m3/h時，精礦品位27.53%，精礦產(chǎn)率53.91%，為最佳工況點。

由圖6可知，在相同粒級情況下，磷礦A樣分選精礦品位高于B樣分選精礦品位，這是由于A樣(取自磁選尾礦)原礦品位高于B樣(取自原煤脫泥篩篩下)原礦品位，試驗結果與理論分析相吻合，試驗數(shù)據(jù)有效。

在同一種礦樣的情況下，粗粒級的礦樣分選精礦品位高于細粒級分選精礦品位，這是由于細粒級礦樣高灰細泥的影響，試驗結果與理論分析相吻合，試驗數(shù)據(jù)有效。

由圖7可知，在相同粒級情況下，磷礦A樣分選精礦產(chǎn)率高于B樣分選精礦產(chǎn)率，說明A樣易于B樣分選。

在同一種礦樣的情況下，粗粒級的礦樣分選精礦產(chǎn)率高于細粒級分選精礦產(chǎn)率，這是由于細粒級礦樣高灰細泥的影響，試驗結果與理論分析相吻合，試驗數(shù)據(jù)有效。

3 經(jīng)濟效益分析

假設年處理能力100萬t的選磷廠，粗礦泥(粒度0～3.0 mm)20萬t(保守計)。未經(jīng)分選的品位小于23%粗礦泥市場售價50元/t。分選后的品位26%～27%磷礦市場售價250元/t。

通過上述分析可知，精礦產(chǎn)率53.32%～62.67%，基本上2 t生產(chǎn)1 t。粗礦泥(粒度為0～為3.0 mm)20萬t分選后可得10萬t精礦。新增經(jīng)濟效益：10×250-20×50=1500萬元/a(保守估計)。經(jīng)濟效益顯著。

4 結 論

1) 干擾床分選機實現(xiàn)了磷礦粗礦泥(粒度0～3.0 mm)的分選，通過分選作業(yè)可以把磷礦品位21%提高到27%左右，提高4～6個百分點。

2) 粒級0～1.5 mm精礦品位、精礦產(chǎn)率隨頂水流量的增加先增大后減小，當頂水流量為36 m3/h時，精礦品位、精礦產(chǎn)率達到最佳工況點；粒級1.5～3.0 mm精礦品位、精礦產(chǎn)率隨頂水流量的增加先增大后減小，當頂水流量為38 m3/h時，精礦品位、精礦產(chǎn)率達到最佳工況點。

3) 在相同粒級情況下，磷礦A樣分選精礦品位、精礦產(chǎn)率高于B樣分選精礦品位，這是由于A樣(取自磁選尾礦)原礦品位高于、精礦分選易于B樣(取自原煤脫泥篩篩下)原礦。

4) 由于細粒級礦樣高灰細泥的影響，在同一種礦樣的情況下，粗粒級的礦樣分選精礦品位、精礦產(chǎn)率高于細粒級分選精礦品位、精礦產(chǎn)率。

5) 干擾床分選機分選磷礦粗礦泥(粒度為0～3.0 mm)經(jīng)濟效益顯著，市場前景廣闊。

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