磷礦浮選工藝流程工業(yè)化改造及生產(chǎn)實(shí)踐

符敬杰, 楊紅麗，何新建

（湖北大峪口化工有限責(zé)任公司，湖北 鐘祥 431910）

磷酸鹽礦物是一種微溶性鹽類礦物。磷礦石的組成除磷礦物外，其脈石礦物一般是石英、玉髓、云母、黏土類的硅酸鹽礦物和方解石、白云石類的碳酸鹽類礦物。

中低品位的磷礦石中脈石礦物含量普遍較高，且磷礦物和脈石礦物緊密共生，礦物嵌布粒度細(xì)，浮選是常用的分選方法［1］。磷礦物的浮選包括直接正浮選、單一反浮選、正-反浮選、反-正浮選、雙反浮選等［2-3］。在實(shí)現(xiàn)白云石與磷礦物的浮選分離來降低磷精礦氧化鎂的含量中，現(xiàn)在采用的流程多是抑制磷礦物反浮選白云石［4-6］。生產(chǎn)實(shí)踐中依據(jù)礦石性質(zhì)的差異選擇不同的浮選工藝，要求在滿足生產(chǎn)指標(biāo)的情況下盡可能提高精礦磷的回收率，降低選礦生產(chǎn)成本。

1 浮選工藝流程改造的必要性

正-反浮選工藝主要用于選別低品位膠磷礦（原礦品位w（P2O5）為17%～18%）。由于礦源性質(zhì)發(fā)生變化，新供礦源原礦品位w（P2O5）為22%～23%，采用正-反浮選工藝選礦，磷精礦漿綜合成本較高。在滿足磷精礦指標(biāo)的前提下有必要開發(fā)出針對該礦石特性的浮選工藝流程，提高磷精礦回收率，降低磷精礦漿成本。

通過實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)和半工業(yè)化試驗(yàn)，確定采用單一反浮選工藝流程可行，因此計(jì)劃將工業(yè)化裝置由正-反浮選工藝改造成單一反浮選工藝。

2 浮選工藝流程工業(yè)化改造

2.1 正-反浮選工藝流程

原正-反浮選工藝流程（見圖1）介紹：磷礦漿由渣漿泵輸送至1#攪拌桶，添加適量的Na2CO3、Na2SiO3、DYK和蒸汽后，再流至2#攪拌桶，攪拌均勻后流至粗選第一槽前間隔箱中，并在此添加C1，由粗選吸漿式浮選機(jī)吸入粗選槽（F92101 到F92109）內(nèi)進(jìn)行攪拌和充氣；刮出的粗精礦泡沫產(chǎn)品添加Na2CO3、Na2SiO3、DYK 后進(jìn)入精選浮選槽（F92110到F92117）。粗選尾礦自流到尾礦池。精選刮出的泡沫產(chǎn)品加入JVC 和DPS 后進(jìn)入反粗選（F92121 到F92124）作業(yè)。精選尾礦送到掃選槽，添加Na2CO3、C1進(jìn)行掃選（F92118到F92120），刮出的精礦泡沫產(chǎn)品進(jìn)入到粗選槽，尾礦自流到尾礦池。反粗選作業(yè)刮出的泡沫產(chǎn)品進(jìn)入反掃選作業(yè)（F92125 到F92127），精礦自流到精礦漿槽，再由砂漿泵輸送至濃密機(jī)沉降濃縮。反掃選作業(yè)刮出的尾礦泡沫自流到尾礦池，中礦返回到反粗選作業(yè)。

圖1 正-反浮選工藝流程

2.2 浮選工藝流程工業(yè)化改造方案

2.2.1 藥劑系統(tǒng)

從藥劑高位槽鋪設(shè)一條DN25的JVC管線至粗選第一槽前間隔箱和第六槽前間隔箱，作為加藥點(diǎn)，并安裝相應(yīng)流量計(jì)和控制閥；從硫酸罐鋪設(shè)DN25 的硫酸管線分別至粗選第一槽、第二槽、第六槽和精選第一槽內(nèi)，作為加藥點(diǎn)，并安裝相應(yīng)流量計(jì)和控制閥。

2.2.2 浮選設(shè)備

將F92112和F92117由KYF-16L充氣式浮選機(jī)改造為XCF-16L 吸漿式浮選機(jī)；鋪設(shè)一條吸漿管線連接粗選泡沫槽與F92112 XCF-16L 吸漿式浮選機(jī)。

2.2.3 礦漿流向

精礦流向：通過加裝盲板將原粗選槽內(nèi)礦漿由流向尾礦漿槽引導(dǎo)流向精礦漿槽。

尾礦流向：將原精選泡沫槽內(nèi)流向F92121 的管線加裝盲板盲死；引導(dǎo)原精選泡沫槽內(nèi)礦漿流向F92117，將原通過長軸泵泵送至反粗選作業(yè)改造為從粗砂孔將礦漿泵送至尾礦漿槽。

中礦流向：將原精選作業(yè)中礦由泵送至再選作業(yè)改造為泵送至V92102粗選礦漿槽。

2.3 單一反浮選工藝流程

礦漿由渣漿泵從室外礦漿儲槽輸送至1#攪拌桶，再流至2#攪拌桶，攪拌均勻后流至反粗選作業(yè)第一槽前間隔箱中，在此添加JVC。礦漿由第一槽吸漿式浮選機(jī)吸入到反浮選粗選作業(yè)，反粗選作業(yè)共有9個(gè)浮選槽，在第一、二、六浮選槽中分別添加H2SO4。為保證精礦產(chǎn)品質(zhì)量，在粗選第六槽前間隔箱處補(bǔ)加少量JVC，以保證藥劑效果持續(xù)性。反粗選槽內(nèi)礦漿作為最終精礦產(chǎn)品自流至精礦漿槽，再由礦漿泵輸送至濃密機(jī)沉降濃縮。泡沫產(chǎn)品由吸漿式浮選機(jī)吸入反浮選掃選作業(yè)，掃選作業(yè)共有7個(gè)浮選槽。掃選槽內(nèi)礦漿由液下渣漿泵輸送至2#攪拌桶中，作為返回中礦。掃選尾礦經(jīng)一臺吸漿式浮選機(jī)消泡后泵送至尾礦漿槽，再由立式砂漿泵輸送至尾礦庫。

3 浮選工藝流程改造后的生產(chǎn)實(shí)踐

在單一反浮選工業(yè)化生產(chǎn)穩(wěn)定運(yùn)行后，進(jìn)行了72 h流程樣取樣分析。每小時(shí)取一次原礦樣、精礦樣（反浮選粗選精礦）、尾礦樣，分別合并為72 h的樣品，經(jīng)稱量、烘干、縮分、制樣后分析。浮選藥劑、用水，原礦指標(biāo)，流程樣數(shù)據(jù)及產(chǎn)品分析結(jié)果分別見表1至表4。

表1 浮選藥劑及用水

表2 入選原礦漿濃細(xì)度及處理量統(tǒng)計(jì)

表3 72 h流程樣數(shù)據(jù)匯總 %

表4 產(chǎn)品多元素化學(xué)分析結(jié)果 %

根據(jù)72 h試驗(yàn)結(jié)果，計(jì)算各產(chǎn)品的產(chǎn)率及回收率，并繪制浮選工藝礦漿數(shù)質(zhì)量流程（見圖2）。

圖2 單一反浮選數(shù)質(zhì)量流程

數(shù)據(jù)表明：流程改造后的工業(yè)化生產(chǎn)中，在原礦w（P2O5）22.14%、w（MgO）4.18%、礦漿細(xì)度≤0.074 mm 顆粒占比81.25%、礦漿濃度30.06%的條件下，通過“一次粗選、一次掃選”單一反浮選工藝流程可獲得磷精礦w（P2O5）28.48%、w（MgO）0.99%、P2O5回收率86.05%的選礦指標(biāo)，滿足下游工序?qū)Ξa(chǎn)品質(zhì)量的要求。

4 經(jīng)濟(jì)效益

采用單一反浮選工藝工業(yè)化試驗(yàn)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)與正-反浮選工藝對比（見表5），分析單一反浮選所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益。

表5 正-反浮選與單一反浮選成本差異對比

與正-反浮選工藝相比，單一反浮選工藝具有以下優(yōu)點(diǎn)：常溫浮選，無需對礦漿進(jìn)行加熱；流程簡單，浮選藥劑種類較少；精礦產(chǎn)率、回收率較高。藥劑綜合成本由79.44元/t降至32.42元/t，精礦產(chǎn)量由26.92萬t/a增至29.35萬t/a（年處理原礦量按45.9萬t計(jì)）。每年可節(jié)約藥劑成本1 186.9萬元，精礦產(chǎn)量增加效益1 093.5萬元（精礦價(jià)格以450元/t計(jì)），合計(jì)降本增效2 280.4萬元。

5 結(jié)論

在實(shí)驗(yàn)室和半工業(yè)化試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過改造浮選設(shè)備、藥劑系統(tǒng)、礦漿流向，完成了由正-反浮選工藝流程到單一反浮選流程的切換。

通過生產(chǎn)實(shí)踐得出：在給礦量58.61 t/h、礦漿細(xì)度≤0.074 mm 的顆粒占比81.25%、礦漿濃度30.06%的條件下，采用單一反浮選工藝，磷精礦w（P2O5）可由22.24%提高到28.48%，w（MgO） 由4.18%降到0.99%，P2O5回收率86.05%。

新礦源采用單一反浮選工藝與正-反浮選工藝相比：精礦產(chǎn)率由54.77%提高到67.35%，P2O5回收率由79.13%提高到86.05%；精礦（w（P2O5）30%）藥劑綜合成本由79.44 元/t 降低到32.42 元/t；精礦產(chǎn)量由26.92 萬t/a 提高到29.35 萬t/a；年節(jié)約藥劑成本約1 186.9 萬元，增加精礦產(chǎn)量效益約1 093.5 萬元，合計(jì)降本增效約2 280.4萬元。