北方某低品位磷礦選礦試驗(yàn)

戴新宇,于克旭,李紅玲,董小驥

(1.中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)綜合利用研究所,四川 成都 610041;2.鞍鋼集團(tuán)礦業(yè)公司設(shè)計(jì)院,遼寧 鞍山 114000)

0 引 言

我國磷礦總資源量接近500億t,僅次于摩洛哥,居世界第二位.沉積磷礦占總儲(chǔ)量的87%,巖漿型磷礦占13%[1].沉積磷礦資源雖然十分豐富,但分布過于集中,85%以上的礦石量分布于云南、四川、貴州、湖南、湖北等五省.在磷礦資源中富礦少,貧礦多,且礦石類型復(fù)雜,難選礦多,易選礦少,磷礦產(chǎn)地雖多,但質(zhì)優(yōu)規(guī)模大的產(chǎn)地很少[2].

中國巖漿型磷礦主要在缺磷的北方,為晶質(zhì)磷灰石礦,一般易選,常伴有多種有益元素,可綜合利用,礦體多為易開采的露天礦,但磷品位較低[3].

本研究的低品位磷礦是我國北方一個(gè)綜合性大型礦床,含有磷、釩、鐵、鈦等,主要有用礦物為磷灰石、磁鐵礦(釩鈦磁鐵礦)、鈦鐵礦、黃鐵礦等.根據(jù)礦石性質(zhì),該磷礦蝕變程度較高,可浮性較差,選礦難度較大,套用以往的選別工藝流程不易得到滿意的指標(biāo).本研究采用新型捕收劑及合理的藥劑制度組合,嚴(yán)格控制操作條件,可以得到較好的選別指標(biāo)[4].

1 礦石性質(zhì)

1.1 原礦化學(xué)成分分析

原礦主要化學(xué)成分分析結(jié)果見表1.

表1 原礦主要化學(xué)成分分析結(jié)果

從表1可以看出,礦石中伴生的有用元素為鐵、鈦、釩等,在本試驗(yàn)研究中,根據(jù)礦石性質(zhì),可先浮磷,浮磷尾礦再綜合回收鐵、鈦、釩(本試驗(yàn)只對磷的浮選進(jìn)行研究).

1.2 礦物組成

礦石中主要有用礦物為磷灰石、鈦鐵礦、含釩磁鐵礦,還有微量的的黃鐵礦、磁黃鐵礦、褐鐵礦;脈石礦物主要有斜長石、普通輝石、紫蘇輝石,蝕變后產(chǎn)生一定量的次生礦物,有黑云母、綠泥石、透閃石、陽起石、滑石、絹云母、黝簾石等.礦物成份及含量見表2.

表2 礦石礦物組成及含量

1.3 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

磷灰石呈自形——半自形柱狀,并具有六邊形的橫斷面,大都呈它形粒狀,單體或集合體與鈦鐵礦、磁鐵礦(釩鈦磁鐵礦)和脈石礦物緊密連生.少數(shù)磷灰石呈包體于鐵礦物中或嵌于輝石及殘留于輝石、斜長石的蝕變礦物中,包于鐵礦物中的磷灰石往往被溶蝕,棱角狀的顆粒邊緣變得圓滑.磷灰石的裂紋發(fā)育,部分顆粒在其邊緣或裂紋中充填交代有細(xì)小磷片的黑云母、綠泥石、滑石等,這些礦物呈束狀,垂直于磷灰石的顆粒邊緣分布.由于這些蝕變礦物粒度非常細(xì)小,給磷灰石的完全解離造成困難,相應(yīng)增加選礦難度.

2 選礦試驗(yàn)

工藝礦物研究表明:該磷礦蝕變程度較高,可浮性較差,選礦難度較大,套用以往的選別工藝流程不易得到滿意的指標(biāo)[5].因此本試驗(yàn)采用新型磷捕收劑Dy-P,合理藥劑制度組合,嚴(yán)格控制操作條件,同時(shí)盡量選擇不保溫生產(chǎn),以減少能耗.

2.1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

磨礦細(xì)度試驗(yàn)流程見圖1,試驗(yàn)結(jié)果見圖2.

圖1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)工藝流程

圖2 磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果

圖2表明,隨著磨礦細(xì)度的增加,磷粗精礦中P2O5的品位逐漸降低,回收率呈增加趨勢,當(dāng)磨礦細(xì)度在-0.074 mm 75%以上時(shí),回收率變化不明顯,故確定磨礦細(xì)度-0.074 mm為75%.

2.2 調(diào)整劑用量試驗(yàn)

根據(jù)探索試驗(yàn),采用Na2CO3與NaOH聯(lián)合用藥,且二者的用量之比為4∶1作為調(diào)整劑效果較好,其用量試驗(yàn)結(jié)果見圖3.

圖3 調(diào)整劑用量對磷粗精礦品位和回收率的影響結(jié)果

圖3表明,隨著調(diào)整劑用量增大,磷粗精礦中P2O5品位有下降趨勢,但回收率升高,調(diào)整劑用量再增大,回收率也有下降趨勢,因此確定調(diào)整劑用量為(Na2CO3+NaOH)為(2 000+500)g/t為宜.

2.3 抑制劑用量試驗(yàn)

采用水玻璃與纖維素(用量之比為10∶1)作為聯(lián)合抑制劑,其用量試驗(yàn)結(jié)果見圖4.

圖4 抑制劑用量對磷粗精礦品位和回收率的影響結(jié)果

圖4表明,隨著水玻璃及纖維素用量的增加,磷粗精礦中P2O5品位有所提高,但回收率下降,故選擇水玻璃及纖維素用量為(1 000+100)g/t.

2.4 捕收劑用量試驗(yàn)

磷礦常用捕收劑為脂肪酸(皂)類,輔助捕收劑為烴油類,有時(shí)采用二者聯(lián)合用藥,捕收效果會(huì)好些[6].根據(jù)探索試驗(yàn)和礦石性質(zhì),該磷礦采用新型磷礦捕收劑Dy-P的效果比常規(guī)捕收劑效果要好,因此本試驗(yàn)研究采用Dy-P作為磷礦的捕收劑,其用量試驗(yàn)結(jié)果見圖5.圖5表明,隨著捕收劑用量的增加,磷粗精礦的品位和回收率變化并不明顯,故確定捕收劑用量為800 g/t為宜.

圖5 捕收劑用量對磷粗精礦品位和回收率的影響結(jié)果

2.5 溫度試驗(yàn)

由于磷的浮選常常需要在溫度30 ℃時(shí)才能得到較好的試驗(yàn)指標(biāo)[7],而本試驗(yàn)研究在采用新型磷捕收劑Dy-P,為此進(jìn)行了浮選溫度試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果見圖6.

圖6 溫度變化對磷粗精礦品位和回收率的影響結(jié)果

圖6表明,隨著溫度的升高,磷粗精礦的品位及回收率均有增加的趨勢,在室溫14 ℃時(shí),采用Dy-P為捕收劑,磷粗精礦的回收率已經(jīng)為96%左右,故確定在常溫下浮選.

2.6 閉路試驗(yàn)

在確定的較佳條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,進(jìn)行了閉路試驗(yàn),采用一粗一掃四精選礦工藝流程,Dy-P作為磷的捕收劑,常溫浮選,獲得的閉路試驗(yàn)驗(yàn)結(jié)果見表3.

表3 閉路試驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié) 語

a. 該低品位磷礦床是一個(gè)大型的綜合性礦床,含有磷、釩、鐵、鈦等多種成份,礦石的工藝礦物學(xué)研究表明,該礦原生礦蝕變程度較高,選礦難度較大,根據(jù)礦石的礦物組成確定采用先浮磷,浮磷尾礦再綜合回收鐵、鈦的選礦工藝流程(本試驗(yàn)只研究磷的浮選).

b. 在磷的選礦作業(yè)中,采用Dy-P為磷捕收劑,Na2CO3與NaOH作為調(diào)整劑,水玻璃與纖維素作組合抑制劑,經(jīng)一粗一掃四精選別,常溫浮選,實(shí)驗(yàn)室閉路試驗(yàn)可以得到含P2O5品位36.88%,回收率為92.69%的磷精礦.

c. Dy-P磷礦捕收劑水溶性強(qiáng),能與水以任意比例混合,性質(zhì)穩(wěn)定,低溫試驗(yàn)結(jié)果表明,Dy-P捕收劑受礦漿溫度影響較小,具有較好的應(yīng)用前景.

參考文獻(xiàn):

[1]余永富,葛英勇,潘昌林.磷礦選礦進(jìn)展及存在的問題[J].礦冶工程,2008,28(1):29-33.

[2]劉昌濤,東野.我國北方低品位晶質(zhì)磷礦開發(fā)利用前景[J].中國地質(zhì),1986(3):12-13.

[3]遼寧省地質(zhì)局中心實(shí)驗(yàn)室.低品位磷礦選礦[M].北京:石油化學(xué)工業(yè)出版社,1978.

[4]戴新宇,于克旭.Dy-P磷捕收劑在北方某磷礦選礦試驗(yàn)研究中的應(yīng)用[J].礦產(chǎn)綜合利用,2009(5):14-16.

[5]楊麗珍,魏祥松.北方低品位磷礦綜合回收利用選礦及應(yīng)用[J].化工礦產(chǎn)地質(zhì),2007,29(1):27-30.

[6]羅惠華,柏中能,鐘康年,等.云南海口中低品位膠磷礦選礦工藝研究[J].武漢工程大學(xué)學(xué)報(bào),2008,30(2):12-14.

[7]李成秀,文書明.我國磷礦選礦現(xiàn)狀及其進(jìn)展[J].礦產(chǎn)綜合利用,2010(2):22-15.