宜昌花果樹磷礦重介質選別工業生產實踐

魏祥松,黃啟生,李宇新

(1.中化地質礦山總局地質研究院,河北 涿州 072754;2.湖北宜化礦業有限責任公司,湖北 宜昌 443100)

0 引 言

宜昌地區是我國的五大重點聚磷區之一,但其磷礦的平均品位低,絕大部分為原礦P2O518%～30%中低品位資源,一般為其中可直接利用的富礦僅占儲量的13%[1].為有效合理的大規模開發利用該資源,原化工部投入了大量的人力物力,組織科研、設計、生產單位進行攻關,并于1989年興建了規模為20萬t/a的花果樹重介質選礦試驗廠,1992年建成,試運行508 h,獲得了可靠的數據與資料[2],因當時的技術經濟條件所限,選礦生產成本高,缺乏市場競爭力而停產.

2005年初,湖北宜化礦業公司根據企業和市場需求,決定恢復花果樹重介質選礦工藝,通過與科研院所的聯合攻關,選定在煤炭重選中成熟應用的重介質三產品旋流器[3]替代原有的兩產品旋流器,并對其技術參數和耐磨性能進行改造,使之適用于微差比重的分選和提高高密度、高硬度下的耐磨性,當年十月改造建成30萬t/a的選廠,并在生產過程中通過技術攻關與改造,完善了選別工藝和潔凈生產措施,確保了生產的穩定性,為滿足企業發展和市場需要,該廠于2008年改擴建為120萬t/a的生產規模,經濟效益顯著提高.

1 礦石性質

礦石自然類型主要有泥硅質條帶狀磷塊巖、白云質條帶狀磷塊巖、白云質砂屑磷塊巖、含磷白云巖;礦石工業類型主要有泥硅質磷礦、鈣鎂質磷礦;礦石特征為含碳的泥硅質條帶狀磷塊巖、白云質條帶狀磷塊巖、白云質砂屑磷塊巖.礦石的化學組成見表1.

表1 礦石的化學組成

各礦層中的磷塊巖條帶和脈石條帶寬度較大,其中上貧礦和下貧礦的磷塊巖條帶寬度和脈石寬度大于2 mm的占94%以上,特別是中富礦的磷塊巖條帶全部集中在2 mm到18 mm之間,因此從條帶寬度來看該礦石完全具備磷礦重介質選礦的工藝特性.

2 實驗室重液選礦試驗

當原礦品位P2O523.80%,分選粒級為-15 mm+0.5 mm,分離重液密度為2.89時,實驗室重液選礦試驗結果為:精礦產率73.97%,精礦品位P2O530.79%、含MgO 1.44%,精礦回收率87.61%(見表2).-15 mm+0.5 mm原礦重選可選性曲線見圖1.

表2 重選理論分選指標

圖1 -15+0.5 mm原礦重選可選性曲線

試驗研究表明:當分離密度δ為2.85～2.91時,鄰近比重物含量P2O5都在30%左右,屬難重選礦.其磷塊巖條帶以密度大于2.95為主,白云巖條帶密度在2.85左右,因此要有效分選密度差為0.1的磷塊巖和白云巖(0.1的分選密度差是重介質選礦的最低要求),要求有較高分選精度的重介質分選裝備和對分選密度的穩定控制.

從表1的試驗結果來看,0.5～15 mm粒級礦樣的工藝指標明顯比0.5～20 mm和0.5～10 mm粒級好,其分選密度在2.86到2.89之間時所獲得的合格精礦的P2O5、MgO,產率和回收率等指標變化較小,有利于分選密度的控制.

3 磷礦重介質選礦工業生產實例

3.1 選礦生產工藝流程和設備

原礦經三段一閉路破碎后,全粒級進入三產品重介質旋流器選別,底流經脫介篩脫介后獲得粗粒精礦,篩下產物經磁選—濃縮后,獲得細粒精礦;一段溢流和二段溢流合并,經脫介篩脫介后獲得粗粒尾礦,篩下產物經磁選—濃縮—過濾后得到細粒尾礦.選礦工藝指標見表3.

選礦主要設備有:重介質無壓給料三產品旋流器3PNWX850/600,脫介篩PZK2448F=11.52 m2、Φ=0.75 mm,磁選機Φ914×2972型750高斯,尾礦陶瓷過濾機,介質自動控制為微機核密度計FB-2300,原礦給料FB-1330F型微機核子稱.

3.2 選礦流程考查

3.2.1 破碎流程考查 流程考查期間以花果樹礦段全層礦為主,或部分外購低品位礦,破碎產品的篩分結果見表4.由表4可見,+17 mm的分布率僅為0.75%,入選原礦的粒級占入選物料的99.25%,破碎工藝可達到確保小于17 mm的粒度要求.

3.2.2 重介質選礦產品考查 在流程考查期間,將重介質選別獲得的產品化學分析結果見表5,重液分選結果見表6.粗粒精礦和細粒精礦合并為總精礦,塊尾礦和細粒尾礦合并為總尾礦.

3.2.3 重介質考查 重介質為單一的磁鐵礦,其密度平均值為4.87 g/cm3,粒度組成和品位分布見表7.

介質回收凈化系統選用的磁選機為上海伊利,美國磁塊.

表3 生產選礦工藝指標

表4 破碎產品篩分結果

表5 總精礦和總尾礦化學分析結果

表6 精、尾礦重液分選結果

表7 磁鐵礦加重劑不同粒度產物的分布情況

根據考查結果,介質損失量Gm為:5.565(kg/t精礦).

3.2.4 分選精度考查 重介質旋流器的分選精度,通常用分離可能誤差,即EP值來表示.由圖可以計算出重介質選礦選別的EP值為0.066 0,分離系數的計算結果見表8.重介質旋流器選礦分離曲線見圖2.

表8 重介質旋流器分離系數的測定結果

由圖2可以查得重介質選礦的有效分離密度為2.871.

圖2 重介質旋流器選礦分離曲線

3.3 自動控制

系統合格介質微機核密度計實際測量精度±0.001 g/cm3,濃介質微機和密度計實際測量精度±0.002 g/cm3,合格介質微機密度計及濃介質密度計控制精度為±0.015 g/cm3.在所需的介質密度范圍內,對介質密度控制影響不大.

選用CG型電感式磁性物含量測量儀,測量指示合格介質磁性物含量.為了保證循環介質密度質量,要求循環介質在投礦過程中污染要小,介質中非磁性物含量在規定范圍內.通過本儀表檢測循環介質中磁性物含量來了解介質污染情況,合理控制分流裝置,根據磁性物含量指示儀指示的數據,適時向介質桶打分流,借以維持循環介質密度質量.

在重介質選礦過程中,控制介質密度在指定的波動范圍內,是保證獲得穩定可靠的選礦指標的關鍵因素之一.循環介質非磁性物含量的檢測指示和定壓漏斗、合格介質桶、緩沖礦倉料(液)位的測量指示及報警系統,為介質正常循環,工藝流程的順利實施,穩定密度,保證磷精礦品位,提高精礦回收率,起到了良好的保障作用.原礦及精礦輸送機,選用微機核子稱來準確計量原礦的投入量及精礦的選出量.

由圖3可以看出,儀表在ρ0(±0.3 g/cm3)范圍內線性良好,本實驗的介質密度變化范圍在2.00～2.60 g/cm3之間,處在儀表的范圍之內;N-ρ稱與N-ρ測兩條關系線的斜率略有不同,這些將引起測量誤差,此仍由于Kρ值選值不夠準確所造成,有待改進,但在本試驗所需的介質密度范圍內,其測量誤差約為±0.3%,故對介質密度控制影響不大.

圖3 靜態試驗N-ρ曲線

為了精確計量原礦的投入量以及精礦的產量,在原礦5#皮帶輸送機及精礦7#皮帶輸送機上分別安裝了FB-1330F型微機核子稱.

FB-1330F型微機核子稱是微機化、高精度、高穩定性、多功能的新一代同位素儀表,是一種非接觸式計量儀器,與電子皮帶秤相比較,其主要特點是不受物料高溫腐蝕性影響,不受皮帶張力、磨損、振動、慣性力等因素的影響,可在惡劣環境下工作,操作簡便,使用安全便于維護,傳輸距離遠,抗干擾性強,標定工作不復雜.

微機核子稱結構簡單,它由γ射線放射源及鉛罐、A型支架、γ射線探測器、速度傳感器及微機處理指示系統所組成.

經上述流程考查,將粒級-17 mm、品位P2O523.50%的礦石,經重介質分選后可獲得精礦產率65.65%、精礦品位P2O530.64%(含MgO 1.48%)、回收率為85.60%.選比為1.523的較好選礦指標.

4 主要技術特點

將三產品重介質旋流器首次應用于磷礦選礦,實現了全粒級無下限高分選密度(2.87～2.90)下微密度差(密度差為0.1)礦物的分離.從而有效地提高了重介質設備對磷塊巖礦與脈石礦物的分選精度.

無壓給料,降低了廠房高度和基建投資,有利于礦區建設;降低了礦石的運動速度,減少了介質懸浮液對設備及管路和閥門的磨損.

內襯采用剛玉分段制作,使設備使用壽命增加,并且即使耐磨材料部分磨損,也可隨時更換,不整體報廢,極大地降低了維修、更換費用.

不脫泥全粒級分選工藝,使全部的入選原礦進入到旋流器進行分選,降低旋流器的分選下限,有效地提高選礦回收率.

5 結 語

采用全粒級進無壓三產品旋流器,經兩次粗選即可獲得合格產品,選礦工藝指標為:原礦粒級-17 mm、品位P2O523.50%,獲得精礦產率65.65%、精礦品位P2O530.64%(含MgO 1.48%)、回收率為85.60%.

工藝流程中重介質旋流器的分選精度Ep值達到0.066,這對磷礦選礦工藝是一個突破.

花果樹磷礦重介質選礦的成功,為合理開發利用了中低品位磷資源,有效帶動了區域資源的開發利用、擴展資源儲量起到了良好的引領作用.生產實踐標明:該工藝具有顯著的經濟、社會和環境效益.

參考文獻:

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

[2]魏祥松,黃啟生,李宇新.湖北宜昌花果樹磷礦重介質選礦工業生產考查報告[R].宜昌:湖北省宜化集團礦業有限責任公司,2009.

[3]劉峰.多供介無壓洽料三產品重介質旋流器：中國，200620023458X[P].2006-01-26.