化學法脫除某膠磷礦中硅質脈石礦物的研究

趙鳳婷，張路莉，張 華，楊穩權

（1. 國家磷資源開發利用工程技術研究中心，云南 晉寧 650600；2. 云南磷化集團有限公司 研發中心，云南 晉寧 650600）

云南省磷礦資源豐富，從磷礦石結構看，主要以磷塊巖為主（俗稱膠磷礦），磷灰石分布甚少；從磷礦石品質看，中低品位磷礦居多，約占90%，需浮選富集才能利用［1］；從礦石工業類型看，以混合型（硅鈣型及鈣硅型）磷礦居多，占80%以上，硅質及硅酸鹽型（高硅低鎂）、碳酸鹽型（高鎂低硅）各占約10%。

磷塊巖中鈣質、硅質礦物及倍半氧化物含量高，氧化鎂及倍半氧化物會對濕法磷酸工藝造成不利影響。因此，加強中低品位硅鈣質磷塊巖的選礦研究以降低磷精礦中各類脈石礦物的含量，對于提高磷礦資源的利用率尤其重要。目前磷礦浮選脫硅工藝主要有反浮選和正浮選2種。反浮選脫硅工藝以陽離子為捕收劑，但由于陽離子捕收劑藥劑成本高、泡沫量大、不易控制、對礦泥較敏感、選擇性低，以及陽離子捕收劑中的N、P 元素對水質有一定污染，反浮選脫硅工藝還未工業應用。正浮選脫硅工藝以脂肪酸為捕收劑（脂肪酸是常用的陰離子捕收劑，在礦物浮選中應用較廣），以碳酸鈉和水玻璃為調整劑，可以將磷礦浮起，達到脫硅的目的，但是藥劑用量過大，不具有經濟優勢。

本研究采用化學法脫除云南某低磷低鎂高硅磷礦中硅質脈石礦物，取得了較好的效果。

1 實驗原理

膠磷礦中硅質脈石礦物大部分以石英（玉髓）形式存在。石英與NaOH可以發生如下反應：

Na2O ·nSiO2即水玻璃，在水中具有較高的溶解度。氟磷灰石不與NaOH 反應而留在固相物中，經過濾，可以達到氟磷灰石與硅質脈石礦物的分離。

水玻璃可用作正浮選脫硅藥劑，或者用于生產高附加值白炭黑。

2 實驗部分

2.1 實驗礦樣

實驗礦樣多元素分析結果見表1。

表1 實驗礦樣多元素分析結果%

由表1 可知，實驗礦樣中m（CaO）/m（P2O5）為1.497（小于1.50），w（酸不溶物）大于30%，根據地質礦產行業標準（DZ/T 0209—2002），該礦石工業類型為硅質及硅酸鹽型磷塊巖。礦樣中主要有用礦物為膠磷礦，主要脈石礦物為石英、玉髓、白云石。磨礦至粒徑＜0.075 mm（200目）的顆粒占98%時，膠磷礦的解離度達到89%，解離情況良好。

2.2 實驗結果與討論

2.2.1 反應時間對硅脫除率的影響

將磨礦至粒徑＜0.075 mm的顆粒占比為98%的礦樣100 g與NaOH溶液在100 ℃下反應，反應結果見表2。

表2 不同反應時間下SiO2脫除效果

由表2 可知，NaOH 可以脫除磷礦中的SiO2。當磷礦石與NaOH的反應時間小于20 h時，產品中P2O5含量上升速率和SiO2含量下降速率均較快；20 h以后SiO2含量下降速率緩慢，反應時間達到72 h時，SiO2的脫除率僅有62.80%，磷礦中w（P2O5）僅達到24.91%。因此，進一步脫除磷礦中SiO2、提高P2O5品位可采取提高反應溫度的措施。

2.2.2 反應溫度對硅脫除率的影響

將粒徑＜0.075 mm 的顆粒占比為98%的礦樣100 g 與NaOH 溶液于不同溫度下反應4 h，反應結果見表3。由表3 可知，隨著反應溫度升高，大量SiO2被脫除，P2O5品位大幅度增加。當反應溫度達到150 ℃時，精礦中w（P2O5）達到29.62%，w（SiO2）降低至11.56%，SiO2脫除率達到79.10%。

表3 不同反應溫度下SiO2脫除效果

3 結論

（1）采用化學法可以有效脫除硅質及硅酸鹽型膠磷礦中的硅質脈石。

（2）由于氟磷灰石不與NaOH 發生反應，P2O5回收率接近100%。

（3）反應溫度對化學法脫硅影響較大。當反應溫度達到150 ℃時，精礦中w（P2O5）達到29.62%，w（SiO2）降低至11.56%，SiO2脫除率達到79.10%。