組合捕收劑回收某鐵尾礦中的磷

張作金， 周振華， 吳天來， 張慶豐,2

1.承德寶通礦業有限公司,河北 承德 067000；2.河北鋼鐵集團灤縣司家營鐵礦有限公司,河北 唐山 063000

磷是一種重要的化工原料，可用于制備磷肥、磷酸及其磷酸鹽類等化工制品，同時也廣泛應用于醫藥、食品及陶瓷等工業領域。隨著礦物資源的不斷開發利用，現有的礦產資源“貧、細、雜”的特點越來越突出。

河北承德地區基性超基型巖中賦存超貧磁鐵礦并伴生磷灰石，由于P2O5品位較低，通常隨選鐵尾礦排出，造成磷礦產資源的浪費[1-2]。近年來對于承德地區選鐵尾礦中回收磷的研究也逐漸增加，霍松洋等[3]人以AW-01為捕收劑，采用一次粗選三次精選浮選工藝流程，可獲得磷精礦P2O5品位為31.36%；聶軼苗等[4]人在礦漿質量分數為25%的試驗條件下,采用一次粗選三次精礦的浮選工藝流程，可獲得P2O5品位為32.74%的磷精礦、回收率為86.11%；劉健[5]以油酸鈉作為捕收劑，經過一次粗選兩次精選兩次掃選浮選閉路試驗，獲得了磷精礦P2O5品位39.28%、回收率86.89%的良好浮選指標。本文在系統的工藝礦物學研究基礎上利用組合捕收劑進行流程試驗，最終實現磷礦物的有效回收，減少礦產資源的流失，促進了尾礦的綜合利用[7-9]。

1 原礦性質

選鐵尾礦化學多元素分析結果如表1所示。

表1 選鐵尾礦化學成分分析結果

選鐵尾礦中磷的化學物相分析結果見表2所示，選鐵尾礦中的磷物相主要為磷灰石，占99.30%。

表2 尾礦中的磷物相分析結果

選鐵尾礦中的可回收的磷礦物為磷灰石，如圖1所示，從SEM鏡下可看出磷灰石在尾礦中嵌布粒度較粗，粒狀不規則，單體解離度較好，已經具備一定的分選條件。

圖1 選鐵尾礦SEM分析

2 試驗藥劑和方法

2.1 試驗藥劑

試驗中用到的捕收劑包括MES-1(脂肪酸甲酯磺酸鈉)、MES-2(主要成分為脂肪酸甲酯磺酸鈉，添加一定比例十二胺，增強對磷灰石的捕收性)和氧化石蠟皂，水玻璃為抑制劑。

2.2 試驗方法

取承德某鐵選廠現場的尾礦過濾、烘干、混勻、縮分制取試驗樣。測定礦樣-0.074 mm含量為 21.67%。稱取礦樣200 g于0.5 L浮選槽中按照藥劑制度進行浮選試驗，藥劑初步探索試驗流程如圖2所示，浮選得到的產品進行稱重、烘干制樣并進行化驗分析。

圖2 條件試驗流程圖

3 試驗結果與討論

3.1 單一捕收劑試驗結果

單一捕收劑試驗考察MES-1、MES-2和氧化石蠟皂三種不同的捕收劑對選鐵尾礦中的磷回收效果，試驗采用捕收劑用量為300、400、500、600、700 g/t，水玻璃用量為300 g/t，試驗結果見圖3至圖5。

圖5 氧化石蠟皂用量對浮選指標影響

圖3 MES-1用量對浮選指標影響

由圖3可知MES-1對磷的回收率影響較大，隨著捕收劑MES-1用量的增加，精礦P2O5品位和回收率不斷增加，當捕收劑用量為600 g/t時可獲得精礦P2O5品位為20.40%、回收率為68.59%的較好指標；再增加捕收劑用量，精礦P2O5品位反而降低，回收率增加幅度變緩。

由圖4可知隨著捕收劑用量的增加，精礦品位逐漸降低，捕收劑MES-2對于磷精礦P2O5品位影響較大，回收率表現出先增加后降低的趨勢；當捕收劑用量為400 g/t時，可得到較好的浮選指標，精礦P2O5品位為16.30%，回收率為70.71%。

圖4 MES-2用量對浮選指標影響

由圖5可知隨著捕收劑氧化石蠟皂用量的增加，磷精礦回收率提高顯著，但是精礦品位同時也降低較多。綜合考慮浮選結果，氧化石蠟皂最佳用量為500 g/t時，精礦品位為11.10%，回收率為77.55%，浮選指標較好。

綜合對比三種捕收劑效果發現，捕收劑MES-1用量為600 g/t便可獲得較好的磷精礦P2O5品位為20.40%，說明MES-1捕收劑對于尾礦中的磷具有良好的選擇性，但是捕收性稍弱；捕收劑MES-2在用量為400 g/t時綜合浮選指標較好，精礦品位為16.3%，回收率為70.71%；氧化石蠟皂對于精礦回收率影響較大，當氧化石蠟皂用量為300 g/t時，回收率即可達到72.42%，氧化石蠟皂用量為700 g/t時，回收率達到83.22%，說明氧化石蠟皂對于尾礦中磷的捕收性較好，但是選擇性較差。

3.2 組合捕收劑配比試驗

為了得到更好的浮選技術指標，將MES-1、MES-2和氧化石蠟皂按照一定的配比組成組合捕收劑進行試驗，進一步考察不同捕收劑間的協同效應對浮選指標的影響，試驗中組合捕收劑用量為400 g/t，水玻璃用量為300 g/t，采用一次粗選工藝流程，試驗結果見表3所示。

表3 捕收劑質量配比試驗結果/%

組合捕收劑試驗結果表明，組合捕收劑質量比例為m(MES-1)m(MES-2)m(氧化石蠟皂)=721時，用量為400 g/t時通過一次粗選得到的浮選指標最佳，精礦P2O5品位為20.3%，回收率為85.41%。

3.3 組合捕收劑用量試驗

捕收劑的用量對于浮選指標有較大的影響。將捕收劑按照質量比m(MES-1)m(MES-2)m(氧化石蠟皂)=721進行配比制備，組合捕收劑用量試驗結果如圖6所示。

圖6 組合捕收劑用量對浮選指標影響

如圖6所示，隨著捕收劑用量的不斷增加，浮選精礦品位不斷降低，當捕收劑用量為400～500 g/t時精礦回收率增加的緩慢，而精礦P2O5品位從20.30%降低至19.72%，當捕收劑用量超過500 g/t，回收率呈現下降較快的趨勢。綜合考慮精礦品位和回收率指標，選擇組合捕收劑最佳用量為400 g/t，此時得到的精礦P2O5品位為20.30%，回收率為85.41%。

3.4 閉路試驗

選鐵尾礦中的磷回收閉路試驗采用一次粗選、三次精選和一次掃選的工藝流程，如圖7所示。藥劑制度為粗選組合捕收劑用量為400 g/t，水玻璃用量為300 g/t，精選Ⅰ添加水玻璃200 g/t，精選Ⅱ添加水玻璃100 g/t，試驗結果如表4所示。

圖7 浮選閉路流程圖

表4 浮選閉路試驗結果/%

由表4可知原礦中磷品位為2.87%，采用一次粗選、一次掃選和三次精選的試驗條件下，可以獲得磷精礦產率為7.29%、品位為34.60%、回收率為87.91%的良好指標。

3.5 尾礦鏡下分析

取閉路浮選試驗得到的尾礦制樣后在SEM鏡下分析后的結果如圖8所示。

圖8 選磷后尾礦SEM分析

從圖8可以看出，選磷后的尾礦中的磷灰石與脈石連生，以脈石包體的形式損失于尾礦中。磷灰石的嵌布粒度較集中于0.01～0.06 mm范圍，最粗磷灰石顆粒粒徑可達 0.12 mm。因此在后續的研究中可通過磨礦使得脈石與磷灰石連生體實現單體解離，進而達到提高磷回收率的目的。

4 結論

(1)由選鐵尾礦中的磷礦物物相分析發現，磷物相主要為磷灰石，占99.30%。SEM鏡下分析發現，磷灰石在選鐵尾礦中嵌布粒度較粗，嵌布粒狀不規則，單體解離度較好。

(2)單一捕收劑試驗表明，MES-1捕收劑對于尾礦中的磷具有良好的選擇性，氧化石蠟皂對尾礦中的磷的捕收性較好；組合捕收劑試驗表明，在質量比m(MES-1)m(MES-2)m(氧化石蠟皂)=721時可獲得較好的浮選指標。

(3)閉路試驗結果表明組合捕收劑用量為400 g/t、水玻璃用量為600 g/t時，采用一次粗選、一次掃選和三次精選的試驗條件下可以獲得磷精礦產率為7.29%，P2O5品位為34.60%、回收率為87.91%的良好指標。

(4)由選磷后的尾礦進行SEM分析可知，選磷后的尾礦中的磷灰石與脈石連生，以脈石包體的形式損失于尾礦中，可通過磨礦使得脈石與磷灰石連生體實現單體解離。