云南某低品位膠磷礦選礦試驗(yàn)研究①

戴 川，彭麗群，劉潤哲，劉麗芬

（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)研發(fā)中心，云南 昆明650600）

我國磷礦資源總量比較豐富，但存在富礦少、貧礦多且分選性差的特點(diǎn)。云南作為磷礦資源大省，經(jīng)過多年的開發(fā)利用，高品位磷礦儲(chǔ)量已越來越少。為保證磷工業(yè)可持續(xù)發(fā)展，加強(qiáng)中低品位磷礦石的應(yīng)用研究已迫在眉睫。云南晉寧磷礦現(xiàn)有低品位堆存礦近千萬噸，不僅占用了大片土地資源，也造成了巨大的資金積壓。浮選法通常用于處理中低品位膠磷礦，其主要工藝流程有單一正浮選、單一反浮選、正-反（反-正）浮選以及雙反浮選［1－3］。針對(duì)低品位堆存礦，采用正-反浮選指標(biāo)較好［4－5］，但原礦品位低、精礦產(chǎn)率低、正浮選藥劑成本較高，難以工業(yè)應(yīng)用。

鑒于低品位堆存礦難以單獨(dú)工業(yè)應(yīng)用的特點(diǎn)，為了經(jīng)濟(jì)地利用此部分礦石，將低品位堆存礦與較高品位昆陽礦進(jìn)行配礦，并采用單一反浮選流程回收磷資源。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1．1 原礦性質(zhì)

云南昆陽磷礦礦石組成主要為原生礦、微風(fēng)化礦以及部分半風(fēng)化礦［6］。巖礦鑒定表明昆陽磷礦膠磷礦主要由粒屑、鮞粒、假鮞粒以及礫屑等顆粒構(gòu)成。

昆陽礦和晉寧堆存礦化學(xué)多元素分析結(jié)果如表1所示。

表1 原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）

昆陽礦礦物組成較簡單，經(jīng)物相分析，其有用礦物以膠磷礦為主，其次為微晶磷灰石及少量細(xì)晶磷灰石。脈石礦物主要組成為白云石、石英、玉髓等。晉寧堆存礦P2O5含量16．8%，品位低，難以單獨(dú)開發(fā)利用。為合理利用晉寧低品位堆存礦，將昆陽礦與晉寧堆存礦按9∶1比例配礦后得到試驗(yàn)用原礦，再進(jìn)行浮選試驗(yàn)。

1．2 試驗(yàn)藥劑

實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)過程中使用的藥劑包括硫酸（工業(yè)級(jí)）、磷酸（分析純）和YP6-6（工業(yè)級(jí)）。其中YP6-6為脂肪酸皂類捕收劑，對(duì)氧化礦具有較好的捕收能力，在反浮選過程中對(duì)白云石捕收效果好。

1．3 浮選流程

每次稱取1 000 g礦樣（已破碎至－3 mm）于實(shí)驗(yàn)室小型球磨機(jī)中，加入1 000 mL水，選定磨礦時(shí)間進(jìn)行磨礦，磨礦產(chǎn)品用分樣器均分為4份。浮選實(shí)驗(yàn)采用XFDIV0．75單槽0．75 L浮選機(jī)，浮選機(jī)轉(zhuǎn)速1 992 r／min，實(shí)驗(yàn)用水為自來水。每次稱取250 g礦樣放入浮選槽中，加水至指定刻度線，調(diào)漿后按藥劑添加順序分別加入H2SO4、H3PO4、YP6-6進(jìn)行粗選作業(yè)。粗選作業(yè)完成后再加入YP6-6進(jìn)行精選開路作業(yè)，最后將浮選產(chǎn)品過濾、烘干、稱重、化驗(yàn)分析。浮選工藝流程如圖1所示。

2 結(jié)果與討論

2．1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

按圖1所示流程，在粗選H2SO4用量17．0 kg／t、H3PO4用量2．0 kg／t、YP6-6用量2．8 kg／t時(shí)，磨礦細(xì)度對(duì)浮選的影響如表2所示。

表2 磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果

從表2可知，隨著磨礦細(xì)度增加，精礦P2O5含量逐漸增加，精礦P2O5品位和回收率在磨礦細(xì)度－0．074 mm粒級(jí)占97．83%時(shí)最高，此時(shí)精礦MgO含量0．68%。因此，磨礦細(xì)度選擇－0．074 mm粒級(jí)占97．83%。

2．2 粗選H2 SO4用量試驗(yàn)

磨礦細(xì)度－0．074 mm粒級(jí)占97．83%，H3PO4用量2．0 kg／t、YP6-6用量2．8 kg／t，H2SO4用量對(duì)浮選的影響如表3所示。

表3 H2 SO4用量試驗(yàn)結(jié)果

H2SO4在反浮選過程中作為pH調(diào)整劑和抑制劑使用。溶液中H2SO4主要以形式存在，與游離態(tài)的Ca2＋和Mg2＋反應(yīng)生成微溶的CaSO4和MgSO4罩蓋在磷灰石表面使其親水；同時(shí)在酸性條件下，CaSO4與水結(jié)合形成水化膜，使磷灰石表面親水性進(jìn)一步增強(qiáng)。與之相反的是碳酸鹽（白云石）在酸性介質(zhì)中與H＋反應(yīng)生成CO2微泡，其表面被大量氣泡附著，增加了其可浮性。有研究表明，在pH＞3．8時(shí)膠磷礦表面荷負(fù)電，而pH＜6．3時(shí)白云石表面荷正電，因此陰離子捕收劑在pH＝3．8～6．3（實(shí)驗(yàn)過程中pH值在4．5左右）時(shí)具有較好的分選性［7］。由表3可知，隨著H2SO4用量增大，精礦產(chǎn)率和回收率基本呈現(xiàn)出逐漸增加的趨勢(shì)。綜合考慮，H2SO4用量選擇24．0 kg／t。

2．3 粗選H3 PO4用量試驗(yàn)研究

磨礦細(xì)度－0．074 mm粒級(jí)占97．83%，H2SO4用量24．0 kg／t、YP6-6用量2．8 kg／t，H3PO4用量對(duì)浮選的影響如表4所示。

表4 H3 PO4用量試驗(yàn)結(jié)果

H3PO4在反浮選過程中主要作為抑制劑使用，H3PO4在溶液中電離生成吸附于磷灰石表面，同時(shí)可與周圍的水分子形成強(qiáng)烈的氫鍵，因而磷灰石親水性增強(qiáng)。由表4可知，隨著H3PO4用量增大，精礦產(chǎn)率和回收率基本呈現(xiàn)出逐漸增加的趨勢(shì)，精礦P2O5品位在H3PO4用量2．4 kg／t時(shí)達(dá)到最高。綜合考慮，H3PO4用量選擇2．4 kg／t。

2．4 粗選YP6-6用量試驗(yàn)研究

磨礦細(xì)度－0．074 mm粒級(jí)占97．83%，H2SO4用量24．0 kg／t、H3PO4用量2．4 kg／t，YP6-6用量對(duì)浮選的影響如表5所示。

表5 YP6-6用量試驗(yàn)結(jié)果

YP6-6在反浮選過程中具有良好的捕收性能，相關(guān)研究表明，在pH＝5．0左右時(shí)，捕收劑與磷灰石的作用方式主要為物理吸附，且吸附量較少；而捕收劑與白云石的作用方式主要為化學(xué)吸附［8］。由表5可知，YP6-6用量從1．6 kg／t增至2．8 kg／t時(shí)，捕收劑用量增大，脈石礦物更容易被浮選刮出，因而精礦產(chǎn)率和回收率基本呈現(xiàn)出逐漸降低的趨勢(shì)。當(dāng)YP6-6用量2．8 kg／t時(shí)，精礦P2O5品位最高，選別效率最高。

2．5 閉路浮選試驗(yàn)

采用單因素試驗(yàn)時(shí)的最佳試驗(yàn)條件，按圖2所示流程進(jìn)行閉路試驗(yàn)，結(jié)果如表6所示。

圖2 閉路浮選流程

表6 閉路浮選試驗(yàn)結(jié)果

由表6可以看出，經(jīng)一粗一精閉路浮選試驗(yàn)，最終精礦P2O5品位28．48%、P2O5回收率80．93%，精礦MgO含量0．78%。

3 結(jié) 論

1）晉寧低品位堆存礦P2O5含量僅為16．8%，難以單獨(dú)開發(fā)利用，將其與昆陽礦按1∶9的比例配礦再進(jìn)行浮選試驗(yàn)。

2）混合礦采用單一反浮選流程，優(yōu)化后的工藝條件為：磨礦細(xì)度－0．074 mm粒級(jí)占97．83%，H2SO4用量24．0 kg／t，H3PO4用量2．4 kg／t，YP6-6用量2．8 kg／t。

3）混合礦經(jīng)一粗一精閉路浮選后其最終精礦P2O5品位28．48%、P2O5回收率80．93%，精礦中MgO含量0．78%。