風(fēng)化膠磷礦選礦影響因素研究

張路莉，謝國先

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

膠磷礦一般是指磷礦物嵌布粒度極細(xì)的磷塊巖礦石，脈石礦物包括硅質(zhì)礦物、碳酸鹽型礦物等。風(fēng)化膠磷礦是碳酸鹽型磷塊巖或者混合型磷塊巖在風(fēng)化作用下碳酸鹽型礦物溶蝕流失，磷礦物和硅質(zhì)脈石相對富集形成的一類磷礦石［1］。中低品位的風(fēng)化膠磷礦由于硅酸鹽類黏土含量較高，選礦難度較大。云南省昆明市周邊中低品位風(fēng)化膠磷礦儲量豐富，為了更好地工業(yè)化應(yīng)用該類型風(fēng)化膠磷礦，很有必要研究其選礦過程中的影響因素。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)礦樣

實(shí)驗(yàn)礦樣為昆明市東川區(qū)某礦山磷礦石，其多元素分析結(jié)果如表1所示。由表1數(shù)據(jù)可知，該磷礦石2w（P2O5）+w（酸不溶物）=79.65%，大于74%，w（灼失）3.75%，依據(jù)DZ/T 0209—2002《磷礦地質(zhì)勘查規(guī)范》，該磷礦石屬于風(fēng)化膠磷礦。風(fēng)化程度高的膠磷礦，其脈石礦物主要是硅及硅酸鹽類礦物，選礦時通常以正浮選浮磷抑硅為主［2-3］。

表1 實(shí)驗(yàn)礦樣多元素分析結(jié)果 %

該實(shí)驗(yàn)礦樣原礦粒度篩析結(jié)果見表2。由表2可知，原礦中粒級≤0.045 mm顆粒產(chǎn)率為31.33%，表明原礦微細(xì)粒含量較高，礦石泥化較為嚴(yán)重；有用礦物在顆粒粒級＞0.038 mm范圍基本均勻分布，脈石SiO2在顆粒粒級＞0.075 mm以及≤0.045 mm含量較高。為了能夠有效分離脈石礦物，在選礦時還要進(jìn)一步細(xì)磨，可能導(dǎo)致泥含量進(jìn)一步升高，增加選礦難度，因此不能以常規(guī)浮選濃度進(jìn)行選礦。

表2 實(shí)驗(yàn)礦樣原礦粒度分析結(jié)果

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及藥劑

主要實(shí)驗(yàn)設(shè)備：XMG-63棒磨機(jī)；XSHF 2-3濕式分樣機(jī)；XFDⅣ0.75 L、0.50 L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。

藥劑：碳酸鈉（YP1），工業(yè)級；水玻璃（YP11），工業(yè)級；YP6-3，脂肪酸類陰離子型捕收劑，工業(yè)級，云南磷化集團(tuán)有限公司磷資源開發(fā)利用工程技術(shù)研究分公司生產(chǎn)；L10，無機(jī)鹽類分散劑，工業(yè)級；L2，纖維素類有機(jī)分散劑，工業(yè)級。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 磨礦細(xì)度實(shí)驗(yàn)

在充氣量0.18 m3/（m2·min）、攪拌轉(zhuǎn)速2 100 r/min、浮選溫度（20±1）℃、浮選礦漿w（固）28.55%條件下進(jìn)行正浮選實(shí)驗(yàn)。浮選流程見圖1，不同磨礦細(xì)度下實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3。

圖1 磨礦細(xì)度實(shí)驗(yàn)選礦流程

由表3可知，磨礦細(xì)度≤0.038 mm的顆粒占比為89.45%時，尾礦P2O5含量高，精礦產(chǎn)率較低；隨著磨礦細(xì)度增加，精礦P2O5含量有下降趨勢，但變化不大，精礦產(chǎn)率和P2O5回收率逐漸增加，磨礦細(xì)度≤0.038 mm的顆粒占比為95.20%時，精礦產(chǎn)率、P2O5回收率最大；磨礦細(xì)度繼續(xù)增加，精礦指標(biāo)變化不大，但精礦產(chǎn)率和P2O5回收率降低。顆粒細(xì)度過細(xì)時，礦漿中礦粉形成包裹，不利于藥劑作用，導(dǎo)致精礦損失，尾礦P2O5品位升高。因此，確定實(shí)驗(yàn)的磨礦細(xì)度為≤0.038 mm的顆粒占比95.20%。

表3 磨礦細(xì)度實(shí)驗(yàn)結(jié)果 %

2.2 浮選濃度實(shí)驗(yàn)

磷礦石選礦通常以w（固）30%左右進(jìn)行選礦，但風(fēng)化膠磷礦易于過磨，泥含量高，礦漿w（固）可能對選礦效果有較大的影響。因此，在充氣量0.18 m3/（m2·min）、攪拌轉(zhuǎn)速2 100 r/min、浮選溫度（20±1）℃、磨礦細(xì)度≤0.038 mm的顆粒占比95.20%條件下進(jìn)行了不同礦漿w（固）的粗選實(shí)驗(yàn)（流程同圖1）。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

表4 浮選濃度實(shí)驗(yàn)結(jié)果 %

表4數(shù)據(jù)顯示，入選礦漿w（固）為28.55%時，雖然精礦產(chǎn)率和P2O5回收率更高，但其P2O5含量偏低，SiO2含量較高，說明在高濃度礦漿中礦物分散效果較差，致使硅質(zhì)脈石與磷礦石被泥質(zhì)包裹，夾帶現(xiàn)象嚴(yán)重，脈石礦物與磷礦石難以有效地分選；在入選礦漿w（固）為19.10%時，精礦產(chǎn)率、P2O5回收率較低，但其精礦P2O5品位較礦漿w（固）28.55%時高出0.86個百分點(diǎn)；在礦漿w（固）為14.32%時，精礦品位略有增高，但P2O5回收率低很多，不利于資源利用。因此，選擇礦漿w（固）為19.10%比較適合該類型風(fēng)化膠磷礦的分選。

2.3 礦漿分散對浮選的影響

2.3.1 分散劑選擇實(shí)驗(yàn)

通過分散劑對礦漿礦泥進(jìn)行強(qiáng)制分散，也對浮選有較大影響。云南磷化集團(tuán)有限公司國家磷資源開發(fā)利用工程技術(shù)研究中心長期實(shí)驗(yàn)研究開發(fā)的應(yīng)用效果較好的分散劑主要有L2和L10兩種，對兩種分散劑進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn)，采用正浮選一次粗選（浮選流程見圖1），在充氣量0.18 m3/（m2·min）、攪拌轉(zhuǎn)速2 100 r/min、浮選溫度（20±1）℃、浮選礦漿w（固）19.10%、磨礦細(xì)度≤0.038 mm的顆粒占比95.20%、分散劑用量0.16 kg/t條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見表5。

表5 兩種分散劑對比實(shí)驗(yàn)結(jié)果 %

表5數(shù)據(jù)顯示，兩種分散劑在用量相同的情況下，L10浮選效果更好，精礦w（P2O5）達(dá)到29.15%，同時精礦產(chǎn)率和P2O5回收率更高，且尾礦w（P2O5）較低，為14.42%。可能是由于L10為無機(jī)鹽類分散劑，可改變礦粉表面荷電情況，起到更有效的分散作用，比有機(jī)型分散劑L2更適合該類型的風(fēng)化膠磷礦選礦。

2.3.2 調(diào)整劑與礦石一同磨礦的選礦實(shí)驗(yàn)

碳酸鈉（YP1）和水玻璃（YP11）作為調(diào)整劑，在浮選過程中也起到改變礦石表面電性的作用，從而改善其分散性能，在實(shí)驗(yàn)時嘗試將這兩種調(diào)整劑與磷礦石一同磨礦，然后進(jìn)行選礦，實(shí)驗(yàn)在粗選基礎(chǔ)上增加一道精選作業(yè)，實(shí)驗(yàn)流程見圖2，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表6。

圖2 調(diào)整劑一同磨礦浮選實(shí)驗(yàn)流程

表6 調(diào)整劑與礦石一同磨礦的浮選實(shí)驗(yàn)結(jié)果 %

表6數(shù)據(jù)顯示，較前面實(shí)驗(yàn)結(jié)果，粗選尾礦1產(chǎn)率降低了1.58個百分點(diǎn)，且w（P2O5）也降低了1.23個百分點(diǎn)，表明調(diào)整劑隨磷礦石一同磨礦時，達(dá)到分散礦漿的效果。進(jìn)一步分析，碳酸鈉及水玻璃在磨礦過程中可能深度改善了礦石表面性質(zhì)，使礦漿中礦石更容易分散，從而改善了選礦效果，提高了精礦產(chǎn)率，降低了尾礦品位。在這種形式下，碳酸鈉和水玻璃不僅發(fā)揮了調(diào)整礦漿pH值的作用，還能夠?qū)ΦV漿進(jìn)行分散，有利于選礦分選。

另外，如果磷精礦僅作為化肥生產(chǎn)用，該種風(fēng)化膠磷礦進(jìn)行一道大粗選就能滿足用礦要求。如果要生產(chǎn)更高級別的優(yōu)質(zhì)磷精礦，還必須進(jìn)行精選作業(yè)，在精選作業(yè)中，繼續(xù)使用分散劑，能夠獲得w（P2O5）31.05%的優(yōu)質(zhì)磷精礦。

3 結(jié)論

風(fēng)化膠磷礦的選礦關(guān)鍵是對礦漿中礦石的分散，分散效果越好，選礦效果就越好，其主要影響因素如下：

（1）入選礦漿濃度。傳統(tǒng)浮選礦漿w（固）30%不適合風(fēng)化膠磷礦選礦，較低濃度選礦時更有利于磷礦物與脈石礦物的分選，實(shí)驗(yàn)研究中的高風(fēng)化膠磷礦采用礦漿w（固）19.10%進(jìn)行選礦比較合理。

（2）分散劑的影響。選用L10作為礦漿的分散劑，能夠做到在確保磷精礦品質(zhì)的情況下，精礦產(chǎn)率和P2O5回收率更高。

（3）調(diào)整劑的添加形式。碳酸鈉和水玻璃通常是在磨礦后入選前進(jìn)行調(diào)漿，研究過程中把兩種調(diào)整劑添加到磨礦作業(yè)，將其與礦石一同磨礦，能夠改善礦石表面性質(zhì)，有利于泥質(zhì)礦漿的分散，改善浮選效果。