一種混合型鈣質(zhì)磷塊巖的浮選工藝研究*

張路莉，謝國先，龐建濤，楊爾勛

(1.云南磷化集團(tuán)有限公司，云南 昆明 650600；2.國家磷資源開發(fā)利用工程技術(shù)研究中心，云南 昆明 650600)

0 引言

云南磷礦儲(chǔ)量豐富，位居全國第二[1]，以沉積型磷塊巖形式存在。滇池周邊分布有大量的此類磷塊巖礦石[2]，包括硅質(zhì)及硅酸鹽型、碳酸鹽型及混合型磷塊巖?；旌闲土讐K巖又分為混合型硅質(zhì)和混合型鈣質(zhì)磷塊巖，本研究以滇池周邊?？谄瑓^(qū)某礦山堆存的混合鈣質(zhì)磷塊巖為研究對(duì)象，探索其合適的浮選工藝。

1 試驗(yàn)礦樣分析

1.1 礦石多元素分析

試樣的多元素分析結(jié)果如表1所示。

表1 試樣的多元素分析結(jié)果 單位：%

由表1可知，該堆存礦ω(CaO)/ω(P2O5)=1.84，大于1.75；酸不溶物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為21.56%，大于20%，依據(jù)DZ/T 0209—2020《地質(zhì)勘查規(guī)范 磷》，該堆存磷礦石屬于混合型鈣質(zhì)磷塊巖。

1.2 工藝礦物學(xué)研究

工藝礦物學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，該磷礦石有用礦物為膠磷礦，脈石礦物主要為白云石、石英、玉髓，其次為黏土礦物和褐鐵礦。白云石主要呈團(tuán)塊狀膠磷礦間隙填充物、假鮞狀膠磷礦內(nèi)核，或者呈團(tuán)塊狀膠磷礦包裹體形式存在，嵌布粒度細(xì)?。皇?、玉髓以粒狀、粒屑狀隱晶質(zhì)與磷礦物膠結(jié)；膠磷礦呈凝膠狀、粒屑狀，與石英、玉髓、白云石、褐鐵礦、黏土礦物緊密共生，并且磷礦物中存在少量鎂、硅、鐵、鋁等有害組分。試樣主要礦物組成如表2所示。

表2 試樣主要礦物組成 單位：%

當(dāng)試樣磨至-0.074 mm質(zhì)量分?jǐn)?shù)占91.21%時(shí)，磷礦物的單體解離度為87.13%，礦石需要磨得更細(xì)才能滿足浮選的要求。

2 試驗(yàn)設(shè)備儀器及試驗(yàn)藥劑

主要試驗(yàn)設(shè)備儀器：XMQ240×90錐形球磨機(jī)，XSHF 2-3濕式分樣機(jī)，XFDⅣ0.75L、0.50L實(shí)驗(yàn)室掛槽浮選機(jī)，XTLZ-Φ260/200真空過濾機(jī)，DHG-9101-45電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，LT3001 電子天平，HJ-2A磁力攪拌器。

試驗(yàn)藥劑：YP3，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%～25%的稀磷酸，工業(yè)級(jí)；YP4，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為97%～98%的濃硫酸，工業(yè)級(jí)；碳酸鈉，工業(yè)級(jí)；水玻璃，工業(yè)級(jí)；YP6-3、YP6-6，捕收劑，工業(yè)級(jí)。

3 試驗(yàn)及結(jié)果分析

3.1 磨礦粒度分析

將礦石細(xì)磨至-0.074 mm質(zhì)量分?jǐn)?shù)占93.13%，進(jìn)行粒度篩析，結(jié)果如表3所示。

表3 -0.074 mm粒級(jí)的粒度分析結(jié)果

由表3可知，+0.074 mm粒級(jí)中磷礦物含量較高，雜質(zhì)礦物以難磨的石英為主；-0.074+0.038 mm粒級(jí)中磷礦物含量較高，表明解離得比較充分，同時(shí)硅質(zhì)類脈石含量也較高；-0.038 mm粒級(jí)產(chǎn)率最高，MgO質(zhì)量分?jǐn)?shù)也最高，表明白云石類雜質(zhì)礦物容易破磨。

3.2 單一反浮選試驗(yàn)結(jié)果

由于該類礦石碳酸鹽礦物含量高，故首先采用單一反浮選脫鎂工藝進(jìn)行探索試驗(yàn)。將試樣磨至-0.074 mm質(zhì)量分?jǐn)?shù)占93.13%，進(jìn)行不同藥劑制度下的反浮選粗選試驗(yàn)，藥劑添加方式、充氣及攪拌等依據(jù)以前的試驗(yàn)研究成果[3]，試驗(yàn)以泡沫刮盡為浮選終點(diǎn)，工藝流程如圖1所示，試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

圖1 單一反浮選試驗(yàn)流程

表4 單一反浮選試驗(yàn)結(jié)果

由表4可知，隨著YP4和YP6-6用量的增加，尾礦產(chǎn)率升高，尾礦P2O5品位也升高，但精礦P2O5品位難以達(dá)到化肥用磷礦精礦的最低要求[4]。主要原因在于，原礦中SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20.43%，對(duì)于反浮選而言較高，在反浮選過程中硅質(zhì)礦物難以通過泡沫排出，而隨磷礦物一起富集。說明這類礦石通過單一反浮選不能得到符合磷肥行業(yè)最低用礦要求的磷精礦。

3.3 正反浮選試驗(yàn)結(jié)果

磷礦正浮選在堿性條件下進(jìn)行，選用碳酸鈉作為pH調(diào)整劑，水玻璃作為抑制劑。在正浮選工藝研究中，原礦SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在25%以上，本試樣的SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20.43%，在正浮選中屬于低硅含量[5-8]；但試樣的MgO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.34%，這類磷塊巖礦石應(yīng)采用反浮選選別；因此，該礦石宜采用正浮選1粗—反浮選1粗1精流程(見圖2)進(jìn)行選別。藥劑用量為優(yōu)化后的用量，每步作業(yè)都以泡沫刮盡為浮選終點(diǎn)，試驗(yàn)結(jié)果如表5所示。

圖2 正反浮選工藝流程

表5 正反浮選試驗(yàn)結(jié)果 單位：%

由表5可知，采用正反浮選工藝流程，可以獲得精礦P2O5品位30.25%、MgO質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.81%、精礦產(chǎn)率55.32%的指標(biāo)，精礦品質(zhì)達(dá)到酸法用磷精礦工業(yè)一等品Ⅰ級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)[4]，綜合尾礦(尾礦1、尾礦2、尾礦3合并)P2O5品位8.77%，可以直接排尾，但為了提高精礦產(chǎn)率，尾礦3需進(jìn)行再選。尾礦3再選的工藝流程如圖3所示，試驗(yàn)結(jié)果如表6所示。

圖3 正反浮選工藝優(yōu)化流程

由表6可知，經(jīng)過正反浮選流程優(yōu)化，尾礦P2O5品位明顯降低，綜合尾礦(尾礦1、尾礦2和再選尾礦合并)的P2O5品位降至7.52%；再選精礦和精選精礦合并，綜合精礦指標(biāo)為：P2O5品位30.18%，MgO質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.81%，產(chǎn)率57.82%，P2O5回收率84.62%，精礦產(chǎn)率增加了2.75%，且精礦品質(zhì)仍然能夠達(dá)到磷精礦工業(yè)一等品Ⅰ級(jí)的要求。表明該工藝流程更適合該種磷塊巖礦石的選別。

表6 正反浮選優(yōu)化流程試驗(yàn)結(jié)果 單位：%

4 結(jié)論

a.該堆存礦為混合型鈣質(zhì)磷塊巖，硅質(zhì)脈石礦物含量偏高的同時(shí)，碳酸鹽類脈石礦物含量也偏高，通過不同的浮選工藝流程對(duì)比研究，確定該類型的磷塊巖宜采用優(yōu)化的正反浮選工藝流程進(jìn)行選別。

b.正反浮選工藝采用正浮選1粗—反浮選1粗1精和部分尾礦再選的工藝流程，獲得的綜合精礦指標(biāo)為：P2O5品位30.18%，MgO質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.81%，產(chǎn)率57.82%，P2O5回收率84.62%。

c.這種類型的磷塊巖，磨礦細(xì)度要求達(dá)到-0.074 mm質(zhì)量分?jǐn)?shù)占93%以上，才有利于有用礦物和脈石礦物的解離。