磷礦浮選工藝流程工業化改造及生產實踐

符敬杰, 楊紅麗，何新建

（湖北大峪口化工有限責任公司，湖北 鐘祥 431910）

磷酸鹽礦物是一種微溶性鹽類礦物。磷礦石的組成除磷礦物外，其脈石礦物一般是石英、玉髓、云母、黏土類的硅酸鹽礦物和方解石、白云石類的碳酸鹽類礦物。

中低品位的磷礦石中脈石礦物含量普遍較高，且磷礦物和脈石礦物緊密共生，礦物嵌布粒度細，浮選是常用的分選方法［1］。磷礦物的浮選包括直接正浮選、單一反浮選、正-反浮選、反-正浮選、雙反浮選等［2-3］。在實現白云石與磷礦物的浮選分離來降低磷精礦氧化鎂的含量中，現在采用的流程多是抑制磷礦物反浮選白云石［4-6］。生產實踐中依據礦石性質的差異選擇不同的浮選工藝，要求在滿足生產指標的情況下盡可能提高精礦磷的回收率，降低選礦生產成本。

1 浮選工藝流程改造的必要性

正-反浮選工藝主要用于選別低品位膠磷礦（原礦品位w（P2O5）為17%～18%）。由于礦源性質發生變化，新供礦源原礦品位w（P2O5）為22%～23%，采用正-反浮選工藝選礦，磷精礦漿綜合成本較高。在滿足磷精礦指標的前提下有必要開發出針對該礦石特性的浮選工藝流程，提高磷精礦回收率，降低磷精礦漿成本。

通過實驗室實驗和半工業化試驗，確定采用單一反浮選工藝流程可行，因此計劃將工業化裝置由正-反浮選工藝改造成單一反浮選工藝。

2 浮選工藝流程工業化改造

2.1 正-反浮選工藝流程

原正-反浮選工藝流程（見圖1）介紹：磷礦漿由渣漿泵輸送至1#攪拌桶，添加適量的Na2CO3、Na2SiO3、DYK和蒸汽后，再流至2#攪拌桶，攪拌均勻后流至粗選第一槽前間隔箱中，并在此添加C1，由粗選吸漿式浮選機吸入粗選槽（F92101 到F92109）內進行攪拌和充氣；刮出的粗精礦泡沫產品添加Na2CO3、Na2SiO3、DYK 后進入精選浮選槽（F92110到F92117）。粗選尾礦自流到尾礦池。精選刮出的泡沫產品加入JVC 和DPS 后進入反粗選（F92121 到F92124）作業。精選尾礦送到掃選槽，添加Na2CO3、C1進行掃選（F92118到F92120），刮出的精礦泡沫產品進入到粗選槽，尾礦自流到尾礦池。反粗選作業刮出的泡沫產品進入反掃選作業（F92125 到F92127），精礦自流到精礦漿槽，再由砂漿泵輸送至濃密機沉降濃縮。反掃選作業刮出的尾礦泡沫自流到尾礦池，中礦返回到反粗選作業。

圖1 正-反浮選工藝流程

2.2 浮選工藝流程工業化改造方案

2.2.1 藥劑系統

從藥劑高位槽鋪設一條DN25的JVC管線至粗選第一槽前間隔箱和第六槽前間隔箱，作為加藥點，并安裝相應流量計和控制閥；從硫酸罐鋪設DN25 的硫酸管線分別至粗選第一槽、第二槽、第六槽和精選第一槽內，作為加藥點，并安裝相應流量計和控制閥。

2.2.2 浮選設備

將F92112和F92117由KYF-16L充氣式浮選機改造為XCF-16L 吸漿式浮選機；鋪設一條吸漿管線連接粗選泡沫槽與F92112 XCF-16L 吸漿式浮選機。

2.2.3 礦漿流向

精礦流向：通過加裝盲板將原粗選槽內礦漿由流向尾礦漿槽引導流向精礦漿槽。

尾礦流向：將原精選泡沫槽內流向F92121 的管線加裝盲板盲死；引導原精選泡沫槽內礦漿流向F92117，將原通過長軸泵泵送至反粗選作業改造為從粗砂孔將礦漿泵送至尾礦漿槽。

中礦流向：將原精選作業中礦由泵送至再選作業改造為泵送至V92102粗選礦漿槽。

2.3 單一反浮選工藝流程

礦漿由渣漿泵從室外礦漿儲槽輸送至1#攪拌桶，再流至2#攪拌桶，攪拌均勻后流至反粗選作業第一槽前間隔箱中，在此添加JVC。礦漿由第一槽吸漿式浮選機吸入到反浮選粗選作業，反粗選作業共有9個浮選槽，在第一、二、六浮選槽中分別添加H2SO4。為保證精礦產品質量，在粗選第六槽前間隔箱處補加少量JVC，以保證藥劑效果持續性。反粗選槽內礦漿作為最終精礦產品自流至精礦漿槽，再由礦漿泵輸送至濃密機沉降濃縮。泡沫產品由吸漿式浮選機吸入反浮選掃選作業，掃選作業共有7個浮選槽。掃選槽內礦漿由液下渣漿泵輸送至2#攪拌桶中，作為返回中礦。掃選尾礦經一臺吸漿式浮選機消泡后泵送至尾礦漿槽，再由立式砂漿泵輸送至尾礦庫。

3 浮選工藝流程改造后的生產實踐

在單一反浮選工業化生產穩定運行后，進行了72 h流程樣取樣分析。每小時取一次原礦樣、精礦樣（反浮選粗選精礦）、尾礦樣，分別合并為72 h的樣品，經稱量、烘干、縮分、制樣后分析。浮選藥劑、用水，原礦指標，流程樣數據及產品分析結果分別見表1至表4。

表1 浮選藥劑及用水

表2 入選原礦漿濃細度及處理量統計

表3 72 h流程樣數據匯總 %

表4 產品多元素化學分析結果 %

根據72 h試驗結果，計算各產品的產率及回收率，并繪制浮選工藝礦漿數質量流程（見圖2）。

圖2 單一反浮選數質量流程

數據表明：流程改造后的工業化生產中，在原礦w（P2O5）22.14%、w（MgO）4.18%、礦漿細度≤0.074 mm 顆粒占比81.25%、礦漿濃度30.06%的條件下，通過“一次粗選、一次掃選”單一反浮選工藝流程可獲得磷精礦w（P2O5）28.48%、w（MgO）0.99%、P2O5回收率86.05%的選礦指標，滿足下游工序對產品質量的要求。

4 經濟效益

采用單一反浮選工藝工業化試驗各項技術指標與正-反浮選工藝對比（見表5），分析單一反浮選所產生的經濟效益。

表5 正-反浮選與單一反浮選成本差異對比

與正-反浮選工藝相比，單一反浮選工藝具有以下優點：常溫浮選，無需對礦漿進行加熱；流程簡單，浮選藥劑種類較少；精礦產率、回收率較高。藥劑綜合成本由79.44元/t降至32.42元/t，精礦產量由26.92萬t/a增至29.35萬t/a（年處理原礦量按45.9萬t計）。每年可節約藥劑成本1 186.9萬元，精礦產量增加效益1 093.5萬元（精礦價格以450元/t計），合計降本增效2 280.4萬元。

5 結論

在實驗室和半工業化試驗的基礎上，通過改造浮選設備、藥劑系統、礦漿流向，完成了由正-反浮選工藝流程到單一反浮選流程的切換。

通過生產實踐得出：在給礦量58.61 t/h、礦漿細度≤0.074 mm 的顆粒占比81.25%、礦漿濃度30.06%的條件下，采用單一反浮選工藝，磷精礦w（P2O5）可由22.24%提高到28.48%，w（MgO） 由4.18%降到0.99%，P2O5回收率86.05%。

新礦源采用單一反浮選工藝與正-反浮選工藝相比：精礦產率由54.77%提高到67.35%，P2O5回收率由79.13%提高到86.05%；精礦（w（P2O5）30%）藥劑綜合成本由79.44 元/t 降低到32.42 元/t；精礦產量由26.92 萬t/a 提高到29.35 萬t/a；年節約藥劑成本約1 186.9 萬元，增加精礦產量效益約1 093.5 萬元，合計降本增效約2 280.4萬元。