貴州某高品位碳酸鹽型膠磷礦反浮選試驗研究*

李若蘭，劉潤哲，劉麗芬

(云南磷化集團有限公司，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

磷礦作為國家戰(zhàn)略性資源，對鞏固農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)地位和促進國民經(jīng)濟發(fā)展具有重要作用[1-2]。我國磷礦資源儲量雖大，但多數(shù)為中低品位難選膠磷礦，需要選礦富集后才能用于制取磷肥和生產(chǎn)精細磷化工產(chǎn)品[3-5]。目前我國膠磷礦選礦大多采用反浮選工藝脫除碳酸鹽雜質(zhì)富集磷礦物，少數(shù)采用擦洗脫泥工藝獲得磷精礦，其他選別工藝的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用極少，因此研究膠磷礦選礦技術(shù)對我國磷資源開發(fā)利用至關(guān)重要[6-7]。本研究針對貴州某地區(qū)高品位磷礦，采用自主研發(fā)的磷礦反浮選捕收劑，探索在反浮選工藝條件下使用不同抑制劑和不同浮選設(shè)備時的浮選效果[8]。

1 試驗礦樣

1.1 礦石性質(zhì)

試樣多元素分析結(jié)果見表1， 入磨原礦粒度篩析結(jié)果見表2 。

表1 試樣多元素分析結(jié)果 單位：%

表2 入磨原礦粒度篩析結(jié)果

由表1可知，該礦主要雜質(zhì)是碳酸鹽礦物(MgO)，SiO2、Fe2O3、Al2O3雜質(zhì)礦物質(zhì)量分數(shù)較低，屬于碳酸鹽型磷塊巖[9]。對于此類礦石，通過脫除碳酸鹽礦物即可富集有用磷礦物，目前從實驗室選礦機理研究到工業(yè)化生產(chǎn)，已經(jīng)有很多成功案例[10-12]。

由表2可知：對于入磨原礦，+0.150 mm粒級P2O5品位相對較高；-0.025 mm粒級P2O5品位為28.99%，雜質(zhì)MgO、Al2O3、SiO2質(zhì)量分數(shù)較高。因此該礦難以通過分級獲得合格精礦或者提前拋尾，需要浮選才能獲得磷精礦。

1.2 礦石工藝礦物學(xué)研究

通過偏光顯微鏡下巖礦鑒定和MLA測定，對該礦樣進行了工藝礦物學(xué)研究，結(jié)果表明：樣品中主要礦物為碳氟磷灰石，脈石礦物為白云石、石英、玉髓、水云母等；礦樣的主要構(gòu)造類型為塊狀構(gòu)造、砂屑狀構(gòu)造。通過測定，礦樣中MgO主要賦存在白云石中，少量賦存在硅酸鹽礦物中，脫除白云石礦物即可滿足降鎂的目標；SiO2主要賦存在硅質(zhì)及硅酸鹽礦物中。礦樣的顆粒粒度較粗，白云石單體解離情況較好，主要和碳氟磷灰石連生。目前采用反浮選工藝脫除白云石礦物工藝成熟，易實現(xiàn)降鎂提高精礦品質(zhì)的目標[13-14]。

2 試驗設(shè)備及試劑

主要設(shè)備：XMB-67型200×240棒磨機；XFDⅢ型浮選機(0.75 L)；XSHF-2-3型濕式分樣機；XTLZ φ260/φ200型多用水環(huán)式過濾機；101A-4型電熱鼓風(fēng)干燥箱；ADVANTXP型 X射線熒光光譜儀。

主要試劑：碳酸鹽礦物捕收劑，自制，配制成質(zhì)量分數(shù)為5%的溶液；抑制劑磷酸，工業(yè)級，配制成質(zhì)量分數(shù)為10%的溶液；pH調(diào)整劑硫酸，工業(yè)級，配制成質(zhì)量分數(shù)為40%的溶液。

3 試驗內(nèi)容及結(jié)果

在磷礦反浮選中，使用全硫酸、全磷酸、硫酸和磷酸的混酸或其他無機酸作調(diào)整劑或抑制劑，均能取得良好的浮選指標[15]。但在工業(yè)化應(yīng)用過程中，考慮到設(shè)備結(jié)垢、生產(chǎn)成本等問題，一般采用硫酸、磷酸的混合酸作抑制劑，既可減緩結(jié)垢，亦可降低成本[16-17]。

3.1 磨礦細度試驗

礦石的最佳磨礦細度對浮選效果影響十分顯著，因此對礦樣進行了磨礦細度試驗。試驗流程見圖1，試驗結(jié)果見圖2。

圖1 磨礦細度試驗流程

圖2 磨礦細度與精礦P2O5品位、P2O5回收率的關(guān)系

由圖2可知，隨著磨礦細度的增加，精礦P2O5品位逐漸升高、P2O5回收率逐漸降低。綜合分析，磨礦細度為-0.074 mm 質(zhì)量分數(shù)占67.0%時指標較好，且考慮到今后的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用情況，選擇磨礦細度為-0.074 mm 質(zhì)量分數(shù)占67.0%。

3.2 全硫酸流程試驗

硫酸用量試驗流程參見圖1，磨礦細度為-0.074 mm 質(zhì)量分數(shù)占67.0%，捕收劑用量為2.0 kg/t， 試驗結(jié)果見圖3。

圖3 硫酸用量與精礦P2O5品位、P2O5回收率的關(guān)系

由圖3可知：隨著硫酸用量的增加，精礦P2O5回收率升高、P2O5品位變化不大；當(dāng)硫酸用量為11.0 kg/t時，精礦P2O5品位為35.28%、P2O5回收率為96.84%。綜合考慮各項指標，選擇硫酸用量為11.0 kg/t。

3.3 全磷酸流程試驗

磷酸用量試驗流程參見圖1，磨礦細度為-0.074 mm 質(zhì)量分數(shù)占67.0%，捕收劑用量為2.0 kg/t，試驗結(jié)果見圖4。

圖4 磷酸用量與精礦P2O5品位、P2O5回收率的關(guān)系

由圖4可知：隨著磷酸用量的增加，精礦P2O5品位變化不大，P2O5回收率先升高再降低；當(dāng)磷酸用量為10.0 kg/t時選別指標較好，精礦P2O5品位為35.78%、P2O5回收率為95.56%。綜合考慮各項指標，確定磷酸用量為10.0 kg/t。

3.4 硫酸、磷酸混酸試驗

從以上試驗結(jié)果得知，單獨使用硫酸、磷酸作抑制劑時均可得到理想指標；但從生產(chǎn)實際看，全硫酸流程結(jié)垢嚴重，因此進行了以硫酸、磷酸混酸作抑制劑的試驗，試驗流程見圖5，試驗結(jié)果見表3。

圖5 混酸作抑制劑試驗流程

表3 混酸作抑制劑試驗結(jié)果

由表3可知，開展硫酸、磷酸混酸作抑制劑平行試驗，可獲得精礦P2O5品位為35.77%、MgO質(zhì)量分數(shù)為0.87%、P2O5回收率為97.71%，尾礦P2O5品位為6.56%的選別指標。實際生產(chǎn)中可以根據(jù)實際情況確定藥劑用量。該試驗流程為開路流程，便于指標控制。

3.5 柱機聯(lián)選試驗

浮選柱作為碳酸鹽型膠磷礦選別的優(yōu)良設(shè)備，由于占地面積小、能耗低、易于操作控制、利于細粒級磷礦浮選，且選別指標優(yōu)良而被廣泛應(yīng)用[18-21]。因此針對該礦特點，采用了柱機聯(lián)選流程，具體為粗選作業(yè)設(shè)備為浮選柱，采用連續(xù)運轉(zhuǎn)方式，掃選則采用浮選機間斷浮選。試驗流程見圖5，結(jié)果見表4。

表4 柱機聯(lián)選試驗結(jié)果

由表4可知，該礦采用柱機聯(lián)選工藝進行選別是可行的，可得到P2O5品位不低于35.72%、MgO質(zhì)量分數(shù)不高于0.92%、P2O5回收率不低于96.42%、精礦MER不高于0.07的優(yōu)異磷精礦指標。粗選采用浮選柱流程穩(wěn)定、指標較好。

4 結(jié)論

a.該礦屬于碳酸鹽型膠磷礦，采用自主研發(fā)的捕收劑，經(jīng)過單一反浮選1次粗選1次掃選作業(yè)，可以得到優(yōu)異的選別指標，且掃選精礦可以和粗選精礦合并為總精礦，形成開路流程，易于調(diào)控。今后工業(yè)生產(chǎn)可以根據(jù)入選礦石品位下降情況，再進行閉路流程技改。

b.使用全硫酸、全磷酸、硫酸和磷酸的混酸作為抑制劑，采用單一反浮選工藝流程，均能得到理想的指標；其中，使用磷酸作抑制劑時藥劑成本高，而使用硫酸作抑制劑時設(shè)備結(jié)垢嚴重，故根據(jù)實際生產(chǎn)情況使用磷酸和硫酸的混酸作抑制劑，可以得到理想的技術(shù)經(jīng)濟指標。

c.該礦采用粗選用浮選柱、掃選用浮選機的聯(lián)選工藝，經(jīng)過1次粗選1次掃選反浮選開路流程，同樣可以得到優(yōu)異的磷精礦指標。粗選浮選柱流程穩(wěn)定、指標較好、易于調(diào)控，可以為今后產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)提供依據(jù)。