四川省某磷礦選礦工藝改進(jìn)研究

王 玨

（晉中市能源局能源事務(wù)服務(wù)中心，山西 晉中 030606）

四川省某磷礦的選礦工藝采用的是反浮選工藝流程，并已經(jīng)過多年的正常工業(yè)生產(chǎn)。近期，由于開采礦層的變化，入選礦石的性質(zhì)發(fā)生了較大變化，礦石出現(xiàn)了不適應(yīng)選礦廠現(xiàn)有選礦工藝流程的現(xiàn)象。主要表現(xiàn)為浮選刮出的泡沫難以消除、藥劑消耗增加、精礦品位下降、精礦回收率降低，嚴(yán)重影響了正常的生產(chǎn)。從浮選的角度看，該礦的浮選過程出現(xiàn)了典型的泥化現(xiàn)象，該現(xiàn)象一般是由于入選礦石中細(xì)泥含量過高引起的。針對(duì)這種情況，選取目前開采礦層有代表性的磷礦礦樣200 kg，對(duì)礦石性質(zhì)、礦物組成、礦石的粒度組成等進(jìn)行了分析，確定了造成浮選泥化現(xiàn)象的原因。通過實(shí)驗(yàn)室選礦試驗(yàn)，對(duì)該礦的選礦工藝流程提出了合理的改進(jìn)方案。

1 礦石性質(zhì)

1.1 礦石類型

礦石自然類型有：白云質(zhì)條帶（條紋）狀磷塊巖和塊狀磷塊巖。礦石的工業(yè)類型為碳酸鹽型磷塊巖礦石。

1.2 礦石的構(gòu)造特征

礦石的構(gòu)造特征主要為紋層狀—條帶狀和塊狀構(gòu)造兩種[1]，其構(gòu)造特征為：

1）紋層狀—條帶狀構(gòu)造。由白云質(zhì)磷塊巖和（含磷）白云巖、（含磷）硅質(zhì)巖呈相間互層分布構(gòu)成。

2）塊狀構(gòu)造。由礦石礦物膠磷礦和膠結(jié)物白云巖、少量方解石組成的白云質(zhì)磷塊巖，結(jié)構(gòu)均一。

1.3 主要礦物的嵌布特征

磷塊巖礦石中磷酸鹽礦物為膠磷礦，脈石礦物主要為白云石、石英和玉髓，含少量方解石、黏土礦物等。其嵌布特征如下：

1）膠磷礦：顯微鏡下觀察，通常為膠狀集合體夾雜微量的黏土礦物、泥晶碳酸鹽礦物、鐵質(zhì)氧化物和碳質(zhì)物等雜質(zhì)。

2）白云石：磷塊巖礦石中的主要脈石礦物。細(xì)—中晶粒徑在0.1～0.5 mm之間。

3）石英、玉髓：為磷塊巖的脈石礦物之一，石英呈碎屑狀作為陸源碎屑物，粒徑在0.05～0.2 mm之間。

4）方解石：為磷塊巖的脈石礦物之一，鏡下呈細(xì)粒集合體，分布于白云巖中。

5）黏土礦物：鏡下為顯微鱗片狀集合體，呈紋層狀與磷塊巖或白云巖互層，主要分布于夾層內(nèi)。

1.4 礦石化學(xué)成分

對(duì)礦石進(jìn)行了多項(xiàng)化學(xué)成分分析，分析結(jié)果如表1所示。對(duì)礦石礦物組成及含量進(jìn)行了測定，測定結(jié)果如表2所示。

表1 礦物化學(xué)成分分析結(jié)果 %

表2 礦物組成測定結(jié)果 %

1.5 小結(jié)

從礦石性質(zhì)可以看出，該磷礦屬于典型的碳酸鹽型磷塊巖。浮選過程中出現(xiàn)泥化現(xiàn)象，一般認(rèn)為是原礦中含有大量的黏土礦物，且黏土礦物的粒度極細(xì)導(dǎo)致。通過對(duì)礦石性質(zhì)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，黏土礦物的主要成分w（Al2O3）只有1.09%，礦物組成的測定結(jié)果也表明，黏土礦物的含量只有3%，含量并不高。由此得出結(jié)論，該磷礦泥化現(xiàn)象的產(chǎn)生并不是礦石中含有大量黏土礦物造成的。

2 礦石粒度組成分析

對(duì)原礦進(jìn)行了粒度組成篩分分析，分析結(jié)果如下頁表3所示。

表3 原礦粒度組成篩分分析

從原礦篩分分析結(jié)果來看，該磷礦原礦中細(xì)粒級(jí)（-0.5 mm）含量高達(dá)25.51%，如果再經(jīng)過磨礦后進(jìn)入到浮選，進(jìn)入浮選的細(xì)粒級(jí)礦石含量還會(huì)大幅提高。由此可以確定，造成該礦浮選產(chǎn)生泥化現(xiàn)象的主要原因是該礦的細(xì)粒級(jí)礦物含量過高。該礦的細(xì)粒級(jí)礦石P2O5品位較高，尤其-0.0308 mm粒級(jí)P2O5品位（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）高達(dá)23.24%，如果采用擦洗脫泥再進(jìn)入浮選的方法，回收率會(huì)大幅下降。因此，該礦采用直接浮選和擦洗脫泥再浮選兩種工藝都是不可行的。

3 選礦試驗(yàn)

3.1 浮選試驗(yàn)

為避免浮選過程中出現(xiàn)泥化現(xiàn)象，需要降低入浮礦石的細(xì)粒級(jí)礦物含量[2]。采取預(yù)先分級(jí)的試驗(yàn)方案，即將礦石破碎后進(jìn)行篩分，+0.5 mm粒級(jí)礦石進(jìn)入磨礦機(jī)，磨礦細(xì)度控制在-200目的含量在65%左右，磨礦后與-0.5 mm粒級(jí)礦石混合后進(jìn)入浮選。浮選的主要目的是脫除脈石礦物白云石（主要成分為MgO），浮選工藝流程及工藝條件如圖1所示。

圖1 浮選工藝流程

通過條件試驗(yàn)確定最優(yōu)的試驗(yàn)參數(shù)和藥劑制度，試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

表4 試驗(yàn)結(jié)果 %

試驗(yàn)中未出現(xiàn)明顯的泥化現(xiàn)象，但是通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，精礦P2O5品位只有29%，達(dá)不到30%的要求。這表明，開采礦層發(fā)生變化后，雖然通過降低入浮礦石的細(xì)粒級(jí)礦物含量避免了泥化現(xiàn)象的出現(xiàn)，但由于原礦P2O5品位的降低，浮選精礦依然難以達(dá)到要求。

3.2 重選試驗(yàn)

既然浮選方法不可行，接下來研究一下重選試驗(yàn)的可行性。該礦的構(gòu)造特征為：由白云質(zhì)磷塊巖和（含磷）白云巖、（含磷）硅質(zhì)巖呈相間互層分布構(gòu)成，紋層—條帶狀構(gòu)造。同時(shí)主要脈石礦物白云石（MgO）的堪布粒度多在0.1～0.5 mm，而脈石礦物石英、玉髓（SiO2）的堪布粒度多在0.05～0.2 mm，明顯低于白云石的堪布粒度。如果通過重選拋尾可以有效脫除原礦中的硅質(zhì)類脈石礦物，則可以提高粗精礦的品位[3]。

為此，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室浮沉試驗(yàn)，浮沉試驗(yàn)所用重液為二碘甲烷、二溴乙烷、三溴乙烷、四氯化碳等有機(jī)重液。根據(jù)原礦礦石性質(zhì)、重介質(zhì)選礦的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，確定采用粒度上限分別為8 mm、10 mm、15 mm，粒度下限為0.5 mm的原礦試樣進(jìn)行試驗(yàn)。對(duì)比三個(gè)粒級(jí)試樣的選礦結(jié)果，發(fā)現(xiàn)選礦指標(biāo)相差不大，出于容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化和降低選礦成本的考慮，選取-15+0.5 mm的粒級(jí)試樣。-15 mm粒級(jí)原礦篩分分析結(jié)果如表5所示，可選性曲線如下頁圖2所示。

圖2 -15+0.5 mm粒級(jí)重液浮沉可選性曲線

表5 -15 mm粒級(jí)原礦粒度組成篩析結(jié)果

對(duì)精礦中P2O5品位分別達(dá)到24%、25%、26%和27%時(shí)，由重選可選性曲線[4]查得重選理論分選指標(biāo)，如下頁表7所示。

表7 重選理論分選指標(biāo)

從浮沉試驗(yàn)結(jié)果來看，選礦效果比較理想。綜合選礦指標(biāo)和易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化兩方面考慮，選取分離密度為2.86 g/cm3比較合適，當(dāng)分選密度為2.86 g/cm3時(shí)，可使精礦中P2O5品位達(dá)到25%以上，精礦產(chǎn)率84.88%，精礦回收率94.68%，MgO含量相對(duì)于原礦基本不變，w（SiO2）降低到4.03%，脫硅率63.76%，有效提升了P2O5品位。

3.3 重選—反浮選聯(lián)合試驗(yàn)

將原礦破碎至-15 mm，-15+0.5 mm粒級(jí)原礦進(jìn)入重選，分離密度為2.86 g/cm3，所獲得粗精礦經(jīng)磨礦后（磨礦細(xì)度-200目含量65%左右）與-0.5 mm粒級(jí)（細(xì)度-200目含量52.90%）原礦合并，合并后再進(jìn)行反浮選[5]。

合并后的入浮原礦P2O5品位為24.42%，w（MgO）為6.51%，w（SiO2）為5.18%，相對(duì)于原礦的回收率為96.28%。

浮選流程如上頁圖1所示，試驗(yàn)結(jié)果如表8所示。

表8 試驗(yàn)結(jié)果 %

試驗(yàn)結(jié)果表明，采用重選—反浮選聯(lián)合工藝流程，可以有效地將精礦P2O5品位提升到31.28%，達(dá)到了精礦質(zhì)量要求。

3.4 試驗(yàn)結(jié)果

1）通過對(duì)礦石性質(zhì)和原礦篩分分析結(jié)果進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)原礦中細(xì)粒級(jí)礦物含量過多，-0.5 mm粒級(jí)礦物含量達(dá)到25.51%，磨礦后細(xì)粒級(jí)礦物含量進(jìn)一步增大，導(dǎo)致浮選出現(xiàn)泥化現(xiàn)象。且該部分細(xì)粒級(jí)礦物P2O5品位較高，不能預(yù)先脫除。

2）原礦P2O5品位的降低，導(dǎo)致采用預(yù)先分級(jí)的浮選流程難以使精礦達(dá)到P2O5品位30%以上的要求。通過重選拋尾作業(yè)可以使粗精礦P2O5品位到達(dá)25.03%，重選粗精礦經(jīng)磨礦后與-0.5 mm粒級(jí)原礦合并再進(jìn)入反浮選，合并后的入浮原礦P2O5品位為24.42%。采用重選—反浮選聯(lián)合工藝流程所得精礦P2O5品位31.28%，達(dá)到質(zhì)量要求。

4 結(jié)論

本選礦工藝改進(jìn)方案的主要優(yōu)點(diǎn)如下：

1）-0.5 mm粒級(jí)原礦未經(jīng)磨礦直接進(jìn)入浮選，有效降低了進(jìn)入浮選礦石中細(xì)粒級(jí)礦物含量，消除了浮選泥化現(xiàn)象。

2）重選粗精礦與-0.5 mm粒級(jí)原礦合并后，P2O5品位明顯提高，有效提高了浮選精礦品位。

3）不需要對(duì)選礦廠現(xiàn)有浮選設(shè)備進(jìn)行改動(dòng)，只需在浮選設(shè)備前加入篩分和重介質(zhì)選礦設(shè)備即可。改動(dòng)成本較低，工業(yè)上較容易實(shí)現(xiàn)。