王集Ph1 層膠磷礦單一反浮選實(shí)驗(yàn)研究及工業(yè)化應(yīng)用

劉亭，何新建，安平，時(shí)承東

（湖北大峪口化工有限責(zé)任公司，湖北 荊門(mén) 431911）

磷礦作為不可再生的礦產(chǎn)資源，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中發(fā)揮著重要作用[1]。我國(guó)磷礦資源豐富，但是富礦少，大部分為中低品位微細(xì)粒嵌布磷塊巖，又稱膠磷礦，必須通過(guò)分選富集后才能滿足濕法磷酸工藝生產(chǎn)要求[2-5]。因此，合理開(kāi)發(fā)利用低品位膠磷礦已成為促進(jìn)我國(guó)磷化工產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必要途徑。王集Ph1 層膠磷礦浮選工藝是正反浮選，在生產(chǎn)過(guò)程中一直存在尾礦品位偏高的問(wèn)題，這直接導(dǎo)致了精礦產(chǎn)率和回收率偏低[6]。為此，本實(shí)踐通過(guò)實(shí)驗(yàn)室研究、工藝改造，采用單一反浮選工藝代替正反浮選工藝，不但縮短了流程，減少了生產(chǎn)成本，而且磷精礦回收率由原來(lái)的79.51%提高到89.29%。

1 原 礦

實(shí)驗(yàn)礦樣取自王集Ph1 層膠磷礦，礦物中以均質(zhì)膠磷礦為主，微晶碳磷灰石和氟磷灰石次之，脈石礦物以白云石、石英和黏土礦物為主，其次有長(zhǎng)石、云母、碳酸鹽礦物。碳酸鹽類(lèi)脈石礦物為白云石、方解石、多呈細(xì)粒狀集合體和脈狀組成的白云條帶，有的呈不規(guī)則集合體散布于膠磷礦集合體中，選礦難度較大。礦物多元素分析結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 礦物多元素分析結(jié)果/%Table 1 Analysis results of mineral multi-elements

2 實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)

研究人員嘗試采用單一反浮選工藝選別該膠磷礦，實(shí)驗(yàn)流程見(jiàn)圖1，數(shù)質(zhì)量流程圖見(jiàn)圖2，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

圖1 閉路實(shí)驗(yàn)流程Fig.1 Flow chart of closed circuit test

圖2 數(shù)質(zhì)量流程Fig.2 Flow chart of digital quality

表2 結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)一次粗選、一次掃選反浮選脫鎂閉路流程后，能獲得精礦P2O5含量30.66%、回收率87.63%、MgO 含量0.42%的指標(biāo)，初步判斷采用單一反浮選工藝流程是可行的。

表2 實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 2 Results of laboratory test

3 工業(yè)化實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)完成后，研究人員對(duì)一套浮選系統(tǒng)進(jìn)行了改造，將正反浮選流程改為單一反浮選流程，并組織工業(yè)化實(shí)驗(yàn)。磨礦和浮選工藝調(diào)試穩(wěn)定運(yùn)行后，開(kāi)始取72 h 流程樣后，每小時(shí)取一次原礦樣、精礦樣（即反浮選粗選精礦）、尾礦樣，共計(jì)72 h，分別合并為72 h 的樣品，經(jīng)稱重、烘干、縮分、制樣后送化驗(yàn)室化驗(yàn)分析。其多元素分析結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 產(chǎn)品多元素化學(xué)分析結(jié)果/%Table 3 Multi-element chemical analysis results of products

根據(jù)72 h 流程樣實(shí)驗(yàn)結(jié)果，計(jì)算各個(gè)作業(yè)產(chǎn)品的產(chǎn)率及回收率，數(shù)質(zhì)量流程見(jiàn)圖3：

圖3 浮選數(shù)質(zhì)量流程Fig.3 Flow chart of flotation quantity and quality

經(jīng)一次粗選、一次掃選單一反浮選作業(yè)后，在原礦P2O5品位22.73%，MgO 含量4.39%，礦漿細(xì)度均值為90.50%（-0.074 mm）條件下，可獲得精礦 P2O5品位29.13%、回收率 89.30%，MgO 含量1.15%的選礦指標(biāo)。工業(yè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，改造后的浮選工藝流程是可行的、有效的。

4 工藝對(duì)比

4.1 正反浮選工藝

正反浮選工藝流程和藥劑制度見(jiàn)圖4。

圖4 正反浮選工藝流程和藥劑制度Fig.4 Process flow and reagent system of positive and reverse flotation

4.2 單一反浮選工藝

單一反浮選工藝流程和藥劑制度見(jiàn)圖5。

圖5 單一反浮選工藝流程和藥劑制度Fig.5 Single reverse flotation process and reagent system

4.3 結(jié)果分析

采用優(yōu)化前的工藝流程（正反浮選）與優(yōu)化后的工藝流程（單一反浮選）分別進(jìn)行了72 h 流程樣取樣分析。分析結(jié)果見(jiàn)表4、5。

表4 正反浮選工藝指標(biāo)Table 4 Process indexes of direct-reverse flotation

表5 單一反浮選工藝指標(biāo)Table 5 Process index of single reverse flotation

由表4、5 知，優(yōu)化為單一反浮選工藝后，其精礦P2O5品位比正反浮選工藝的降低了0.75%，精礦MgO 品位比優(yōu)化前的升高0.07%，仍滿足磷酸二銨生產(chǎn)所需的濕法磷酸要求的磷精礦工藝指標(biāo)(即精礦P2O5品位≥29.00%、MgO＜1.2%)。優(yōu)化后的浮選工藝流程精礦P2O5回收率比優(yōu)化前的浮選工藝流程提高約9.79%。

4.4 藥劑成本對(duì)比

根據(jù)72 h 流程樣分析結(jié)果，正反浮選和單一反浮選工藝的精礦藥劑單耗量及成本見(jiàn)表6。

由表6 可知，優(yōu)化為單一反浮選工藝后，噸精礦藥劑成本減少27.10 元。

表6 正反浮選和單一反浮選工藝藥劑消耗對(duì)比Table 6 Reagents consumption comparison between reverse flotation and single reverse flotation processes

5 小 結(jié)

（1）工業(yè)實(shí)踐表明，優(yōu)化后的單一反浮選工藝流程是可行的、有效的；

（2）優(yōu)化前的浮選工藝流程長(zhǎng)，且精礦泡沫較黏，造成后續(xù)作業(yè)操作困難，影響最終精礦回收率只能在79%左右，優(yōu)化后的浮選工藝流程縮短，浮選操作簡(jiǎn)單，精礦回收率可提高至89%以上，且藥劑消耗減少；

（3）正反浮選工藝經(jīng)過(guò)多年研究，目前已比較成熟，穩(wěn)定性較好，對(duì)入選礦石的適應(yīng)性較強(qiáng)，可根據(jù)需要分別獲得P2O5品位30%和32%以上的高質(zhì)量磷精礦；單一反浮選流程具有工藝簡(jiǎn)單，藥劑耗量少，而且受溫度影響小，選礦成本相對(duì)較低等優(yōu)點(diǎn)，但其僅能較好地脫除碳酸鹽脈石礦物，難以獲得更高質(zhì)量的磷精礦，最終采用何種分選工藝可根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際需求靈活選擇。