宜昌低品位磷礦重介質旋流器選礦的應用前景

凌仲惠

(中國寰球工程公司華北規劃設計院,河北 涿州 072754)

0 引 言

宜昌磷礦分布在湖北省宜昌、遠安、興山三縣境內.店子坪、樹崆坪、丁家河、殷家坪、栗林河等10個礦區延長達70 km,分布面積300 km2.宜昌磷礦礦石現保有資源儲量20億t,平均地質品位在P2O520%左右.2010年探明新增磷礦資源儲量10.99億t.

目前,宜昌地區的采礦能力在500萬t/a左右,主要以開采高品位和中品位的礦石為主,低品位的礦石未得到充分和有效利用.

1 礦石物質組成和工藝特征

1988年地質礦產部綜合利用研究所對宜昌磷礦的上貧礦、下貧礦開展了重介質選礦試驗工作,取得的選礦指標是:上貧礦原礦品位17.93%,精礦品位32.71%,回收率53.42%;下貧礦原礦品位16.56%,精礦品位30.15%,回收率68.65%.

1.1 各層位磷塊巖條帶多項分析

各層位磷塊巖條帶和脈石條帶的多項分析結果見表1.

表1 各層位磷塊巖條帶多項分析

表2 各層位脈石條帶多項分析

1.2 磷塊巖條帶與脈石條帶寬度分布狀況

磷塊巖條帶與脈石條帶寬度分布狀況測定結果表明,在磷塊巖條帶中,大于2 mm者上貧礦為96%,中富礦為85%,下貧礦為97%,大于8 mm者上貧礦為56%,中富礦為52%,下貧礦為50%,在脈石條帶中,大于2 mm者上貧礦為94%,中富礦為43%,下貧礦為99%,大于10 mm者上貧礦為52%,下貧礦為82%.上述結果表明各類條帶能在較粗粒度下分離.

1.3 礦石條帶中有用礦物與脈石礦物的抗壓和抗磨試驗

礦石條帶中有用礦物與脈石礦物的抗壓和耐磨試驗表明,條帶中有用礦物與脈石礦物存在較明顯的差異,不論抗壓性或耐磨性均存在磷塊巖>頁巖>白云巖的關系,從而使礦石在破碎過程中極易從條帶的結合上裂開,實現礦物的單體解離.

1.4 下貧礦原礦的重液分析

地質礦產部礦產綜合利用研究所對宜昌磷礦上、下貧礦進行了選礦試驗研究,其重液分析結果見表3,表4[1].

表3 上貧礦重介質給料重液分析結果表

表4 下貧礦重介質給料重液分析結果

從重液分析結果表可知,上貧礦的分選比重較高,大于2.96 g/cm3的物料產率為39.57%,大于2.75 g/cm3的物料產率已達92.35%,而且有用礦物和脈石礦物的比重差小,大于2.96 g/cm3物料的MgO含量達1.33%,大于2.89 g/cm3物料的MgO含量達1.92%,屬極難選礦石;而下貧礦則恰恰相反,整個比重分布都較低,特別是小于2.60 g/cm3的物料已達43.36%,而這部分的P2O5很低,完全為脈石礦物,而比重大于2.89 g/cm3的物料產率達39.81%,P2O5品位達33.70%,基本為有用礦物,上述結果可以表明,有用礦物與脈石礦物的比重差較大,屬易選礦石.

礦石既具備重介質選礦所必要的比重差條件,又存在重介質選礦的選別作業的困難;礦石中有害雜質主要賦存于脈石條帶中,其中R2O3主要分布于頁巖中,易除去.MgO主要分布于白云巖中,因白云巖比重較大,易進入精礦,造成精礦中含MgO品位超標,因此在重介質旋流器選別磷礦中,應使分離比重控制在合理的范圍內至關重要.通過重介質分選,可以得到粗精礦或者合格精礦.

2 重介質旋流器分選磷礦的裝置系統和工程設計

2.1 重介質旋流器分選磷礦裝置系統簡述

物料制備.宜昌地區磷礦石坑內采礦方法,礦石粒度在500 mm以下,采用二段破碎篩分流程.把礦石破碎成所要求的解離度和粒度要求,并經洗礦后的產品送重介質車間儲存.

重介質旋流器分選.實際生產中根據產品方案的要求,采用重介質旋流器進行選別,得到粗精礦、尾礦.

介質的凈化和回收.介質回收和凈化部分是重介質選礦最重要的部分.因為分選效率取決于介質的性質.同時,介質的損耗往往占操作費用一定的比重.

介質的回收、凈化和控制系統,是由下列幾個部分構成,即新介質的添加,介質的儲存,介質的輸送,介質比重的測量和控制,介質的回收,介質的分流,磁性物的測定.

2.2 工程設計

中國寰球工程公司化比規劃設計院1990年設計湖北宜昌花果樹磷礦20萬t/a重介質選礦試驗廠,采用一次粗選、一次精選重介質旋流器的選礦工藝流程.1992年3月選礦廠建成投產,取得了選別指標是:原礦P2O5為23.80%,MgO為3.87%,精礦品位P2O5為31.88%,MgO為1.48%,精礦回收率73.86%.選礦廠的建成投產,標志著重介質旋流器分選磷礦的成功,是一種技術創新.但由于當時的磷礦市場價格不好,這一技術未得到推廣.2003年以后,隨著磷礦石價格的漲價,2005年初受宜昌花果樹磷礦礦方的要求,利用國家資源補助資金,對宜昌花果樹選礦廠進行了技術改造,中國寰球工程公司化比規劃設計院首次提出了采用一次選別的重介質旋流器選礦工藝,流程得到簡化,試驗廠規模由20萬t/a擴建為40萬t/a的可行性研究報告,該項目得到了地方政府的批準和國家資金的資助.

2006年中國寰球工程公司化比規劃設計院設計,2007年并建成投產的宜昌中孚化工有限公司丁東磷礦選礦廠,建設規模為50萬t/a,根據采礦生產的實際,業主的要求和市場可以接受的產品質量,處理的礦石是上、下貧礦,采用了一次選別的工藝流程.所得的選別指標為:原礦品位(含P2O5)16%～22%,粗精礦品位(含P2O5)在26%～28%,回收率為80%～90%,粗精礦中一般MgO含量大于1.50%.工程設計大部分設備全部國產化,自控系統檢測準確,控制精度滿足生產要求.

3 重介質+反浮選的聯合流程的應用前景

3.1 重介質分選設備的確定

根據研究實驗的研究結果,磷礦分選,一般要求粒度較細15～1 mm或于10～1 mm,最低可以達到0.5 mm,且分選礦物之間的比重差較小,需借助離心力以加速其分選速度和改善分選效率.宜采用動態分選設備,以采用二產品或三產品重介質旋流器設備為宜.

3.2 介質的選擇

磷礦產品主要為農業生產服務的支農產品,其產品價格比較低廉,因此,采用的介質必須成本低,還要滿足工藝生產中的要求.

介質的消耗是重介質選礦廠的一項主要技術經濟指標,它不但關系到消耗量的大小,而且還影響重介質系統的生產能否保持正常和穩定,保證介質的穩定性和適宜的粘度至關重要.磷礦物與脈石礦物在分離時比重不大于2.90 g/cm3,且磁鐵礦還耐腐蝕,價格低廉,來源廣泛的優點.實際生產采用磁鐵礦就可以滿足磷礦選別的要求,生產效果較好.

3.3 采用重介質+反浮選的聯合流程的應用前景

宜昌地區磷礦資源十分豐富,中低品位磷礦石所占比重大,必須經選礦后才能利用.目前已建重介質選礦廠5座,設計處理能力210萬t/a,而最近已建成100萬t/a以上浮選廠的有3座,礦石都從山上100 km外運到宜昌化工區生產,大部分采用原礦選別,原礦品位在26%～27%,即增加原礦的運輸成本,又給化工生產區域增加尾礦堆存的困難,而低于26%品位的礦石不能被開采利用.

宜昌礦區的下游為黃柏河水系,是我國珍貴動物中華鱘生存區域.當地政府為保證水系不被污染,確定為二級水保護,不容許新增排放量.對礦山的選礦工藝要求和排水就十分嚴格,采用浮選工藝,對當地的水質可能或多或少會造成一些污染.為保證水質不被污染,采用重介質選礦是宜昌磷礦首選的選別方法,其選別方法是一個物理過程,不添加任何藥劑,不會對環境造成影響.尤其對宜昌磷礦的賦存狀況,礦層分上貧礦、中富礦和下貧礦,其中中富礦的品位在28%以上,MgO含量較低,不需選礦就可作為產品直接銷售.而上貧礦、下貧礦品位低,雜質含量高,可以分層開采、分開選別,綜合效益會更好.

重介質選礦廠可就近坑口建設,將經重介質選礦后的粗精礦運到山下浮選廠進行再次加工,生產出合格磷精礦,滿足磷化工的生產要求.這樣做,一是對水資源不造成污染;二是大大減少尾礦的運輸量,并可將塊粒狀尾礦充填井下;三是與采用浮選工藝相比生產中大大降低能耗,重介質選礦廠可排除20%～50%的粗粒尾礦,大大降低了磨礦功耗;四是大大減少了藥劑的消耗;五是礦山可實行全層開采,使資源利用得到有效利用.采用重介質+反浮選的聯合流程,重介質旋流器選礦作為預選手段,入選品位16%左右,排除了大量的頁巖和白云石,使磷品位得到富集,細粒物料和粗精礦的浮選量大大減少,采用這種流程,使精礦質量大大提高,給磷化工生產帶來好處,會極大提高企業的經濟效益和環境效益,并具有很好的應用前景,對保康磷礦的開發和利用也有一定的借鑒作用.

參考文獻:

[1]地質礦產部礦產綜合利用研究所.宜昌磷礦重介質選礦聯合流程試驗研究-分層樣選礦試驗研究報告[R].成都:地礦部礦位綜合利用研究所,1988.

[2]中國寰球工程公司華北規劃設計院.湖北宜化集團礦業有限公司花果樹磷礦選礦廠技術改造可行性研究報告[R].涿州:中國寰球工程公司華社規劃設計院,2005.

[3]謝廣元.選礦學[M].徐州:中國礦業大學出版社,2001.