云南滇池地區(qū)磷礦浮選試驗(yàn)研究*

肖 紅，唐湘林

(文山學(xué)院，云南 文山 663000)

0 引言

磷礦是云南的優(yōu)勢礦產(chǎn)之一，資源儲量豐富，且云南的磷礦生產(chǎn)在我國占有重要地位[1-3]。在已探明的資源儲量中，我國絕大多數(shù)磷礦屬沉積磷塊巖(俗稱“膠磷礦”)，而各產(chǎn)地的膠磷礦根據(jù)所含脈石的種類及含量的不同可分為3種工業(yè)類型：混合型、硅質(zhì)及硅酸鹽型、碳酸鹽型。云南磷礦資源雖然豐富，但是具有礦體賦存復(fù)雜、賦存關(guān)系小、混合共生、單體解離困難等特點(diǎn)，因而使得中低品位磷礦的處理工藝復(fù)雜多樣。磷資源的開發(fā)和磷化工工藝的發(fā)展是云南經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要組成部分[4-11]。滇池地區(qū)磷礦屬中低品位鈣鎂質(zhì)膠磷礦，MgO質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，礦石較堅(jiān)硬，難于磨碎，礦物鑲嵌關(guān)系復(fù)雜。本研究對解決磨礦細(xì)度與連生體含量矛盾、藥劑用量等實(shí)際生產(chǎn)中存在的問題具有一定的指導(dǎo)意義。

1 礦石性質(zhì)

1.1 礦石化學(xué)組分分析

試驗(yàn)礦樣的工藝礦物學(xué)研究結(jié)果表明：脈石礦物主要有白云石、石英、方解石、長石、云母、白云母等；與磷灰石形成微結(jié)晶的是海藍(lán)寶石、高嶺石、金紅石、鋯石等；礦石類型屬鈣(鎂)磷酸鹽巖。

膠磷礦是主要的含磷礦物，嵌布粒度為0.04～0.75 mm，一般為0.04～0.20 mm，礦物中膠磷礦相對質(zhì)量分?jǐn)?shù)為62.44%。

硅酸鹽礦物絕大部分為石英，其與硅酸鹽混合作為礦石基質(zhì)，并有膠體磷酸鹽填充于其中；大多數(shù)云母為粒徑小于0.05 mm的片狀物，分布在石英之間；少量黏土為粒徑小于0.10 mm的顆粒，相對質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12.79%。

碳酸鹽礦物中的白云石是半自形的，小部分填充于膠磷礦之間，相對質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20.06%；鈣方解石是一種小分散體，主要填充于磷礦物、白云石或脈石層。

試驗(yàn)礦樣的化學(xué)組分分析結(jié)果見表1。

表1 試驗(yàn)礦樣的化學(xué)組分分析結(jié)果 單位：%

1.2 試驗(yàn)礦樣中主要礦物的嵌布粒度特征

試驗(yàn)礦樣的工藝礦物學(xué)研究結(jié)果表明，磷礦石的主要自然類型有致密塊狀磷塊巖、白云質(zhì)條帶(條紋)狀磷塊巖、硅質(zhì)條帶(條紋)狀磷塊巖、風(fēng)化狀磷塊巖[12]。在偏光顯微鏡下對不同自然類型磷塊巖中主要礦物的粒徑進(jìn)行測定，結(jié)果見圖1。

圖1 不同類型磷塊巖中膠磷礦的粒徑分布

由圖1可以看出，主要礦物膠磷礦在不同類型磷塊巖的粗粒和細(xì)粒中均有分布，細(xì)粒級膠磷礦在白云質(zhì)條帶狀和致密塊狀磷塊巖中含量較高，為最大程度地回收有用礦物，要求既要達(dá)到有用礦物和脈石礦物單體解離又不能過磨，這就需要選擇合適的磨礦工藝。

2 選礦工藝試驗(yàn)

2.1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

浮選的一個必要條件是礦石中有用礦物與其他礦物的解離，當(dāng)磨礦細(xì)度不夠時，有用礦物解離不完全；而磨礦細(xì)度太細(xì)則會使難免離子增加，惡化浮選過程。這兩種情況對浮選都不利，所以浮選作業(yè)前需要對磨礦細(xì)度進(jìn)行研究。

2.1.1 礦樣中主要礦物的單體解離特征

對磨成4個不同細(xì)度礦樣中的膠磷礦進(jìn)行解離度測定，膠磷礦單體和連生體情況見圖2。

圖2 膠磷礦解離度測定結(jié)果

由圖2可知，隨著磨礦細(xì)度的增加，膠磷礦的單體質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸增大，而連生體質(zhì)量分?jǐn)?shù)均呈減少趨勢。從單體解離的角度來看，要想獲得好的磷精礦指標(biāo)，需要加大磨礦細(xì)度；但是，同時也要考慮能耗、脫水、藥劑用量，以及合格磷精礦中鎂的含量是否能滿足實(shí)際生產(chǎn)要求。

且從圖2可看出：與膠磷礦連生最多的礦物為石英，白云石第二；脈石礦物以硅質(zhì)礦物為主，含少量白云石。從原礦工藝礦物學(xué)研究結(jié)果來看，硅質(zhì)礦物、白云石以皮殼狀包裹礦物為主，兩種主要脈石礦物與主要礦物呈浸染關(guān)系，很難用磨礦的方法分離。故從礦樣連生體的嵌布關(guān)系分析，加大磨礦細(xì)度使單體質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加的幅度不是太大，但會增加能耗和脫水等成本，故磨礦細(xì)度適度即可。

2.1.2 磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果

磨好的礦樣按照圖3進(jìn)行浮選試驗(yàn)，浮選藥劑添加量按照生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)值添加，試驗(yàn)結(jié)果見表2。

圖3 磨礦細(xì)度浮選試驗(yàn)流程

由表2可知：隨著磨礦細(xì)度的增大，精礦P2O5品位呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，MgO質(zhì)量分?jǐn)?shù)則是先減小再增大；當(dāng)磨礦細(xì)度為-0.074 mm質(zhì)量分?jǐn)?shù)占89.97%時，精礦P2O5品位最高，脫鎂效果也最好；而當(dāng)磨礦細(xì)度再增大后，由于礦石過細(xì)，捕收劑將脈石礦物也一并捕收，使得精礦P2O5品位降低，除鎂效果變差。故磨礦細(xì)度取-0.074 mm質(zhì)量分?jǐn)?shù)占89.97%為宜。

表2 磨礦細(xì)度浮選試驗(yàn)結(jié)果 單位：%

2.2 藥劑用量試驗(yàn)

2.2.1 硫酸用量試驗(yàn)

硫酸主要作為pH調(diào)整劑，根據(jù)純礦物理論研究結(jié)果，在單一反浮選工藝中使用pH調(diào)整劑可使礦物表面具有較多的陽離子活化質(zhì)點(diǎn)，利于捕收劑吸附[13-14]。試驗(yàn)流程見圖3。在磨礦細(xì)度為-0.074 mm質(zhì)量分?jǐn)?shù)占89.97%、磷酸用量為1.5 kg/t、YP6用量為2.5 kg/t的條件下，硫酸用量的試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 硫酸用量的試驗(yàn)結(jié)果

由表3可知：硫酸用量增加導(dǎo)致精礦P2O5品位下降，MgO質(zhì)量分?jǐn)?shù)升高；而且硫酸用量為16.0 kg/t和18.0 kg/t時，精礦P2O5品位、產(chǎn)率和P2O5回收率均相差不大，但是硫酸用量為16.0 kg/t時脫鎂效果最好，因此結(jié)合生產(chǎn)條件選定硫酸用量為16.0 kg/t。

2.2.2 磷酸用量試驗(yàn)

磷酸作為磷礦物的抑制劑，可抑制磷礦物分解，并有助于硫酸分解碳酸鹽礦物；可有效減少硫酸用量，減少或防止結(jié)垢，簡化浮選過程，提高選別指標(biāo)[15-17]。試驗(yàn)流程見圖3。在磨礦細(xì)度為-0.074 mm質(zhì)量分?jǐn)?shù)占89.97%、硫酸用量為16.0 kg/t、YP6用量為2.5 kg/t的條件下，磷酸用量的試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 磷酸用量的試驗(yàn)結(jié)果

由表4可知：加入適量的磷酸可以優(yōu)化精礦指標(biāo)；但是磷酸用量再增加后精礦P2O5品位反而下降，精礦產(chǎn)率、P2O5回收率有所上升。綜合精礦P2O5品位、MgO質(zhì)量分?jǐn)?shù)和P2O5回收率，選定磷酸用量為1.5 kg/t。

2.2.3 YP6(捕收劑)用量試驗(yàn)

由云南磷化集團(tuán)自主研發(fā)的捕收劑YP6與礦漿接觸后水解能吸附脈石礦物顆粒，形成的氣泡上浮至礦漿表面，帶出脈石礦物，從而提高礦漿中磷礦石的富集度，使磷精礦P2O5品位得以提高[17-21]。試驗(yàn)流程見圖3。在磨礦細(xì)度為-0.074 mm質(zhì)量分?jǐn)?shù)占89.97%、硫酸用量為16.0 kg/t、磷酸用量為1.5 kg/t的條件下，YP6用量的試驗(yàn)結(jié)果見表5。

表5 YP6 用量的試驗(yàn)結(jié)果

由表5可知：隨著YP6用量的增加，精礦P2O5品位逐漸降低，脫鎂效果也明顯下降；當(dāng)YP6用量為2.0 kg/t時，精礦P2O5品位最高，脫鎂效果最佳，精礦產(chǎn)率和P2O5回收率比較理想，因此選定YP6用量為2.0 kg/t。

2.3 驗(yàn)證試驗(yàn)

為了驗(yàn)證條件試驗(yàn)的準(zhǔn)確性和再現(xiàn)性，在磨礦細(xì)度為-0.074 mm質(zhì)量分?jǐn)?shù)占89.97%、磷酸用量為1.5 kg/t、硫酸用量為16.0 kg/t、YP6用量為2.0 kg/t的條件下，進(jìn)行單一反浮選試驗(yàn)，結(jié)果見表6。

表6 驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果 單位：%

由表6可見，在最佳工藝條件下，精礦P2O5品位、脫鎂效果、P2O5回收率均能達(dá)到預(yù)期的試驗(yàn)要求，并且試驗(yàn)的再現(xiàn)性比較好。

3 結(jié)論

a.采用單一反浮選工藝流程，通過試驗(yàn)確定的最佳工藝條件為：磨礦細(xì)度-0.074 mm質(zhì)量分?jǐn)?shù)占89.97%， 磷酸用量1.5 kg/t，硫酸用量16.0 kg/t，YP6用量2.0 kg/t。

b.采用單一反浮選工藝流程最終可獲得P2O5品位為31.07%、MgO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.66%、產(chǎn)率為70.82%、P2O5回收率為89.95%的合格精礦指標(biāo)。

c.試驗(yàn)中所用的硫酸會與磷礦物、碳酸鹽礦物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，有少許沉淀物生成，并粘在攪拌桶體內(nèi)部、浮選機(jī)槽體和管壁上，造成工藝流程不暢，影響浮選，所以硫酸的用量應(yīng)適當(dāng)。