湖北省中低品位膠磷礦實驗室重液分選試驗研究

劉 爽，魯 力，康 健，黃 鵬，柳德華

(湖北省地質實驗研究所，湖北武漢 430034)

0 引言

中國磷礦資源雖然豐富，但在已探明的儲量中，沉積型磷塊巖占總儲量的85%，而且大部分為中低品位礦石。由于絕大部分磷礦成礦年代久遠、埋藏深、巖化強和礦石膠結致密等原因，無論是露天或地下開采都較困難，造成高損失率、高貧化率和低開采率等問題［1－2］。中國磷礦資源分布特點為富礦少，貧礦多。由于技術、經濟等方面因素的制約，目前大部分磷礦礦山企業在原礦采掘中采取采富棄貧的方式，對于中低品位磷礦國內進行開發利用較少，造成了很大的資源浪費［3］。湖北省磷礦資源大多屬于中低品位，全省保有儲量18億t，主要分布在宜昌、恩施等地區［4］。

磷礦選礦工藝主要包括直接浮選、擦洗脫泥［5］、重介質分選、反—正浮選和重選—反浮選［6］等。目前國內膠磷礦的選礦主要以浮選為主［7］，低品位膠磷礦開發利用雖然技術可行但成本較高。

沉積型磷塊巖礦床之所以有可能采用塊礦重介質選礦，主要基于兩點:一是客觀上磷礦層(膠磷礦集合體)比重大于白云巖、硅質巖等脈石礦物的集合體(有比重差);在礦石構造上膠磷礦集合體呈條帶狀(或紋層狀)或者團塊狀，與白云巖、硅質巖集合體分界明顯。二是主觀上選礦的對象為目的礦物的集合體而不是目的礦物單體，只要膠磷礦集合體與白云巖、硅質巖解離(破碎而不需要磨礦)便有實現分選的可能。本文通過對三個不同礦區的中低品位磷礦進行實驗室重液浮沉試驗，從而考察原礦破碎成粗粒狀態下進行重選分選，降低其工藝成本，使中低品位膠磷礦的開發應用成為可能。

1 保康白竹礦區中低品位磷礦實驗室重液浮沉試驗研究

1.1 礦石性質

本礦區礦石工業類型有硅質磷礦、硅鈣(鎂)質磷礦和鈣(鎂)質磷礦三種，以硅鈣(鎂)質磷礦為主。礦石為灰色、深灰色、黑色，有的夾有淡綠灰、紅棕色，塊狀或灰黑相間的條帶狀。礦石物質成份簡單，主要是膠磷礦、碳氟磷灰石、白云石、石英、水云母等。

該礦區膠磷礦的嵌布特征手標本一般為深灰—黑色，呈塊狀。鏡下顯無色、褐色和黑色。正交偏光鏡下顯均質性，紅外光譜分析為碳氟磷灰石。實質上它是超顯微顆粒的碳氟磷灰石集合體。部分膠磷礦形成砂屑或假鮞狀。假鮞粒周圍往往有一圈重結晶的微晶碳氟磷灰石。礦石中的微晶碳氟磷灰石結晶顆粒細小，大部分在膠磷礦周圍成網狀分布。局部呈團塊狀集合體產出，微晶碳氟磷灰石多產在灰—深灰色磷塊巖中。礦石的結構構造有膠狀結構、假鮞狀結構(砂屑狀結構)、皮殼狀結構、塊狀構造和條帶狀(或紋層狀)構造等(表1)。

1.2 重液浮沉試驗結果

對不同粒級的試驗樣品進行了不同比重的重液試驗，最終計算得出－25～0 mm樣品的重液浮沉試驗結果(表2)和可選性曲線(圖1)。

重液浮沉試驗結果表明:粒度越小，其分離比重+2.92 g/mL的作業回收率越高，且產品 P2O5品位＞33%，MgO含量基本在0.5%左右;而原礦 －25+0 mm該分離比重的回收率可達60.95%、MgO 0.55%，達到優質精礦產品質量要求。若分離比重為2.82 g/mL，則產品品位 P2O5≥30%，MgO 為 2.61%，回收率為86.36%，取得了較好的試驗指標。

表1 試驗樣品化學多項分析表Table 1 Chemistry analysis of test samples

表2 白竹礦區－25+0 mm磷礦石重液分離試驗結果Table 2 Separation in heavy liquid of phosphate rock(－25+0 mm)in Baizu ore district

圖1 白竹礦物磷礦原礦－25+0 mm可選性曲線Fig.1 Washability curve of crude ore of phosphate ore(－25+0 mm)in Baizu ore district

2 宜昌宦家坪礦區中低品位磷礦實驗室重液浮沉試驗研究

2.1 礦石性質

區內磷礦石，主要礦物為膠磷礦、隱晶磷灰石和微晶磷灰石，脈石礦物以白云石為主，次為玉髓及石英、絹云母、褐鐵礦;礦石具條帶狀、團塊狀、骨板狀和致密塊狀構造。根據礦石的物質組分、結構和構造，區內磷礦石可以劃分為:致密塊狀磷塊巖、骨板狀磷塊巖、條帶狀磷塊巖和團塊狀磷塊巖4種自然類型，其工業類型的大類為磷塊巖礦石。

該礦區礦石具膠狀、隱晶質、顯微纖維狀(微晶)結構。礦石中主要有用礦物成分為磷礦物:膠磷礦、隱晶磷灰石和微晶磷灰石(55% ±)。脈石礦物主要為白云石(42% ±)，次為玉髓及石英、絹云母、褐鐵礦鐵(總量3% ±)(見表3)。

2.2 重液浮沉試驗結果

對該樣品進行了不同粒級不同比重的重液試驗，綜合各粒級的試驗結果，計算得出－25+0 mm原礦的重液浮沉試驗結果(表4)和可選性曲線(圖2)。

重液浮沉試驗結果表明:原礦－25mm的試驗樣品，分離比重為 2.92 kg/L，可得到 P2O5品位為33.48%的精礦產品，MgO含量為1.46%，符合產品質量要求，P2O5回收率可達到82.45%，取得了較好的試驗指標。

表3 宦家坪礦區磷礦試驗樣品化學元素分析結果Table 3 Analytical results of the chemical elements of test samples about phosphate ore in Huanjiaping ore district

圖2 宦家坪礦區磷礦－25～0 mm原礦可選性曲線Fig.2 Washability curve of grude ore of phosphate ore(－25～0 mm)in Huanjiaping ore district

3 宜昌磷礦丁家河礦區中低品位磷礦實驗室重液浮沉試驗研究

3.1 礦石性質

磷礦石中含磷的主要礦物是膠磷礦，其次有微量的磷灰石，膠磷礦的含量20% ～85%不等，平均在45% ～65%范圍。其它礦物成分有石英、水云母、絹云母、白云石、方解石、重晶石、黃鐵礦及炭質等，礦石成分硅質多于鈣質，有利于浮選作業。

膠磷礦產出類型可劃分為四種，有的磷塊巖中膠磷礦具有假鮞狀、碎屑狀和膠狀集合體等多種產出形式，顆粒中常富含雜質，混有石英粉砂、碳酸鹽、炭質、氧化鐵等雜質包體，使磷精礦品位有一定影響。

膠磷礦集合體通常組成塊狀和條帶狀構造，其條帶狀構造是膠磷礦條帶與泥質石英粉砂條帶呈互層分布。膠磷礦條帶寬度一般為3～4 mm，最寬5.5 mm，最窄 1.5 mm(表5)。

3.2 重液浮沉試驗結果

試驗人員分別對該樣品進行了不同粒級不同比重的重液試驗，綜合各粒級的試驗結果，計算得出－25+0 mm原礦的重液浮沉試驗結果(表6)和可選性曲線(圖3)。

表5 丁家河磷礦試驗樣品化學元素分析結果Table 5 Analytical results of the chemical elements of test samples about phosphate ore in Dingjiahe

表6 丁家河磷礦－25+0 mm磷礦石重液分離試驗結果Table 6 Separation in heavy liquid of phosphate rock(－25+0 mm)in Dingjiahe

圖3 丁家河磷礦－25～0 mm原礦可選性曲線Fig.3 Washability curve of crude ore of phosphate ore(－25+0 mm)in Dingjiahe

由試驗結果可知，－25 mm粒級樣品經過實驗室重液浮沉試驗得到比重＞2.92 kg/L的精礦產品。產率:38.06%，P2O5品位 32.06%，P2O5回收率為70.60%，MgO 0.58%，符合產品要求。

4 結語

(1)在－25 mm的粒度下直接采用2.92 g/mL的重液進行浮沉試驗，均可以得到P2O5品位＞30%的合格磷精礦產品，且回收率＞60%，最高達到82.45%。說明該法對條帶狀和塊狀中低品位磷礦的選別效果較好，具有實際應用的可行性。需要指出的是試驗研究中三個礦區的重液浮沉試驗全部采用25～0 mm全粒級，所得分選指標為重選理論指標。目前，工業生產技術中的重介質選礦必須預先篩除－5 mm或者－3 mm的細粒級才可進行(篩除出的細粒級需另行處理)。

(2)采用適宜的比重介質，該膠磷礦可在粗粒級狀態下(－25 mm)實現分選，并產出合格的磷精礦產品。該工藝技術的應用極大地降低了生產成本，在實際生產中可將產品進一步破碎至－16 mm再選，可提高回收率，使原有尚未開發的低品位磷礦資源實現利用變為可能。

(3)本次試驗采取的最高分離比重為2.92 g/mL，略高于現場重介質選礦設備的分離比重。礦石中白云巖比重比較接近2.92，是導致目前工業生產中重介質選礦的困難因素之一，對于白云巖含量較高的中低品位膠磷礦可先采取重介質進行初步富集，再進行反浮選的聯合工藝從而得到合格磷精礦產品。

［1］譚明，魏明安.磷礦選礦技術進展［J］.礦冶，2012，19(4):1 －6.

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

［3］李成秀，文書明.我國磷礦選礦現狀及其進展［J］.礦產綜合利用，2010(2):22－25.

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［5］譚菲玲.滇池風化磷礦擦洗脫泥裝置評述［J］.化工礦物與加工，1995(2):46－49.

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