湖北省某磷礦選礦試驗研究

李 艷,黃友良,喬曉峰,楊麗珍

(1.中化地質礦山總局地質研究院,河北 涿州 072754;2.中國寰球工程公司華北規劃設計院,河北 涿州 072754)

0 引 言

湖北省磷礦資源豐富,已有多年開采歷史.但是,在磷礦開發和利用中,由于缺乏省級專項開發規劃、科技和資金投入少,傳統落后開采的企業居多,加上經濟利益的驅動,使寶貴的磷礦資源大量損失、浪費,優勢資源未能很好轉化為經濟優勢.因此,對湖北以至全國的磷礦資源進行系統研究,以對其進行科學有序地保護和開發利用,意義十分重大.對此,我們對湖北某磷礦做了比較詳細的試驗研究,在以往選礦基礎上做到該礦的選別更經濟,更環保.

1 礦石性質

該磷礦屬海相沉積型磷塊巖礦床[1].磷塊巖礦石由磷酸鹽礦物和脈石礦物兩大類組成,磷酸鹽礦物主要為泥晶磷灰石(俗稱膠磷礦),脈石礦物主要為白云石、石英和粘土礦物,含有少量石英、方解石、碳質物、黃鐵礦等礦物.礦石結構主要為泥晶膠狀結構、磷質砂屑結構、少量磷質礫屑和磷質團粒,礦石構造為條帶狀構造及塊狀構造,磷礦石工業類型為混合型.原礦品位P2O521.79%,有害成分SiO218.38%、MgO 4.35%.

1.1 主要化學成分分析

礦石的化學組成見表1.

表1 礦石的化學組成

1.2 礦物組成

礦物組成及含量的測定,采用“線測法”與目估統計相結合的方式.

表2 礦石的礦物組成

2 選礦工藝研究

2.1 工藝研究路線確定

目前,國內外選礦試驗研究和生產實踐處理該類磷塊巖礦石主要采用;正浮選、反浮選、正反浮選、反正浮選、雙反浮選等浮選方法,部分選礦廠也在試行重選方法.通過該礦的化學成分分析和該礦石的構造特征來看,具有采用重選選磷的條件[2],參考同類型礦石的選礦經驗和探索試驗,決定采用重浮聯合工藝分選該磷塊巖礦石.

2.2 重液研究試驗

根據原礦礦石性質、重介質選礦的實踐經驗以及破碎磨礦技術經濟分析,確定采用粒度上限分別為10 mm、15 mm、20 mm,粒度下限為0.5 mm的試樣進行對比試驗[3].從浮沉試驗分選指標來看,該磷礦在磷礦物的重介質選礦工藝中具有重介質選礦的可能性.從重選理論分選指標結果看,該磷礦用重介質選礦方法要獲得P2O528%的磷精礦是可行的,理論回收率可達80%以上,而主要以白云石為主的鄰近比重物在分選過程中很容易進入精礦中,對分選比重的控制精度要求范圍較為精確,是磷礦采用重介質選礦方法的困難所在.因此要想獲得重介質選礦較好的工藝指標,必須采用較高分選精度的分選設備和分選密度穩定的控制.

依據重液浮沉試驗結果,重液浮沉采用-15+0.5 mm原礦.-15+0.5 mm原礦重選可選性曲線見圖1.

圖1 -15+0.5 mm原礦重選可選性曲線

從重選可選性曲線查得,分離密度2.80時;粗精礦產率78.16%,品位P2O525.27%、回收率90.37%;輕礦物尾礦產率為14.60%,品位P2O52.97%、MgO 3.86%,P2O5損失率低.因此,試驗確定重液浮沉—反浮選聯合工藝重液分選密度為2.80左右.

2.3 浮選試驗

浮選藥劑確定;試驗選用目前國內磷塊巖反浮選效果較好的幾種捕收劑,分別用硫酸、混合酸為抑制劑進行了對比篩選試驗.根據試驗結果,選擇K-04捕收劑作為該磷礦的捕收劑,硫酸為抑制劑.

單一反浮選試驗;通過磨礦細度試驗、抑制劑用量試驗、捕收劑用量試驗、浮選時間等條件試驗,最終得到反浮選閉路試驗指標如圖2.

從圖2閉路試驗數質量流程圖來看,單一反浮選流程簡單,通過三次粗選一次掃選能得到精礦品位接近P2O528%,MgO 1.18%的精礦,但是精礦品位低,不適合下游企業使用.

2.4 重液粗精礦反浮選流程試驗

重液粗精礦反浮選流程試驗;在對重液浮沉粗精礦進行的反浮選探索性試驗和開路流程試驗的基礎上,分別進行了以混合酸和硫酸為抑制劑的重液粗精礦反浮選閉路流程試驗.試驗指標見圖3和圖4.

圖2 反浮選閉路試驗數質量流程

圖3 重液粗精礦反浮選(混合酸抑制劑)閉路試驗數質量流程

圖4 重液粗精礦反浮選(硫酸抑制劑)閉路試驗數質量流程

從圖3、圖4閉路試驗數質量流程圖來看,重液粗精礦反浮選聯合流程比較簡單,通過重選拋尾,重選粗精礦通過兩次粗選兩次掃選就能得到磷精礦品位P2O531%以上,MgO 1%左右,回收率88%以上的精礦產品,由此可見,重液浮沉—反浮選聯合流程優于單一反浮選流程.

3 結 語

該磷礦屬海相沉積型磷塊巖礦床,原礦品位P2O521.79%,有害成分SiO218.38%、MgO 4.35%.通過單一的反浮選很難將有用有害成分分離,結合我院多年對該類型礦石的研究,決定采用重液浮沉—反浮選聯合工藝流程.該試驗結果表明,采用該工藝流程能有效的將磷酸鹽礦物和脈石礦物有效的分離.最終重液浮沉—反浮選聯合工藝閉路流程試驗指標;重液浮沉原礦粒度-15 mm+0.5 mm,分離密度為2.80,重液粗精礦和-0.5 mm篩下產品進入浮選,磨礦細度-0.074 mm64%,二次粗選二次掃選,中礦順序返回,硫酸為抑制劑,原礦品位P2O521.92%,精礦產率62.34%,精礦品位P2O531.11%、MgO 1.15%,精礦回收率88.47%.

本試驗藥劑制度簡單,試驗藥劑均是常規藥劑.硫酸作為浮選抑制劑,對環境污染小,而且市場來源廣,價格相對便宜.混合酸作為抑制劑,雖然精礦中MgO含量較硫酸略低,但是精礦產率提高不大,浮選成本較高,同時磷酸的排放對環境保護不利,綜合考慮,硫酸更適合作為該礦的抑制劑.浮選捕收劑為K-04,該藥劑對該類型磷礦捕收性能和選擇性能都較好.K-04捕收劑為地質研究院研制生產的常溫浮選藥劑,無毒、無污染.試驗中精礦水、尾礦水可全部作為補加水實現回水利用,既節省了選礦成本,又防止了對環境造成污染.

參考文獻:

[1]黃青山,劉秋穎.湖北某磷礦巖礦鑒定報告[R].涿州:中化地質礦山總局地質研究院,2010.

[2]魏祥松,黃啟生,李宇新.花果樹磷礦重介質選礦研究與應用綜述[J].化工礦產地質,2010,32(3):186-188.

[3]楊麗珍,李艷,黃友良,等.湖北某磷礦實驗室選礦試驗研究報告[R].涿州:中化地質礦山總局地質研究院,2010.

Abstract: A hard-washing phosphorite belongs to marine sedimentary phosphorite deposit, the phosphate minerals of which are mainly micrite apatite, commonly known as cellophane.And the gangue minerals are dolomite, quartz and clay minerals. According to cellophane’s characteristics,the paper studies on the joint technical process of dense liquid float and sink process-reverse flotation, which got phosphorus concentrate with P2O5at the grade of more than 31% and MgO about 1%, the recovery rate of above is 88%.

Keywords: phosphorite; float and sink process-reverse flotation; collector