攀西某釩鈦磁鐵礦尾礦中磷的回收實驗研究

陳超，張裕書，李瀟雨，徐力，劉能云

(1.中國地質科學院礦產綜合利用研究所，中國地質調查局金屬礦產資源綜合利用技術研究中心，四川 成都 610041；2.東北大學資源與土木工程學院，遼寧 沈陽 110819)

磷礦是具有戰略意義的非金屬礦，主要用于制造磷肥、黃磷、磷酸、磷化物及其他磷酸類鹽，用于農業和醫藥、食品、國防等工業，具有不可替代性和不可再生性。目前磷資源日漸枯竭已成為世界性問題，加強利用中、低品位磷礦，擴展磷礦資源可利用范圍，是解決磷資源匱乏的當務之急。攀西地區釩鈦磁鐵礦是我國重要的戰略資源，在攀西地區釩鈦磁鐵礦中，磷灰石是分布比較廣泛的一種副礦物，各礦區、各礦段不同礦石中含量變化較大，主要富集在輝長巖型礦石中。

不少學者針對低品位伴生磷資源的綜合利用開展了大量研究。凌祿根[1]、李運漢[2]、錢韻等[3]對凹山鐵礦床伴生磷資源綜合利用進行了分析，表明綜合回收凹山鐵礦伴生磷資源是可行的。高磷鮞狀赤鐵礦礦中的磷一般難以綜合利用，經過深度還原優化過程控制，可制成富磷渣[4]或鋼渣磷肥[5]。陳達等[6]對國外某地釩鈦磁鐵礦，采用弱磁選-強磁選-浮選聯合工藝流程，不僅能有效選別鈦磁鐵礦、鈦鐵礦，還可綜合回收該資源中伴生的磷資源(含P2O54.19%)，得到產率為9.85%、品位為36.76%的優質磷精礦。鄭桂兵等[7]針對承德地區P2O5含量為2.11%的鐵礦，在礦漿常溫堿性條件下，磨礦細度為-0.074 mm 48%時，獲得了含P2O5為33.12%，P2O5回收率89.62%的閉路浮選磷精礦。羅斌等[8]對承德地區P2O5含量為2.17%的鐵礦，經過一粗一掃四次精選，可以得到產率5.28%，P2O5品位34.65%，回收率85.49%的磷精礦。王偉之等[9]對P2O5品位為3.05%的釩鈦磁鐵礦磁選尾礦，獲得了P2O5品位為33.50%、回收率為92.18%的優質磷精礦。其他對鐵礦中伴生磷資源的綜合利用，主要針對北方地區的鐵礦尾礦[10～11]。

目前為止，承德地區釩鈦磁鐵礦尾礦中的伴生磷資源的綜合利用取得了較好的成績，但攀西地區的伴生磷資源的研究及應用還未見有報道。因此，針對攀西地區釩鈦磁鐵礦伴生磷資源的綜合利用技術研究，查明攀西地區伴生磷資源的可利用性，對資源節約集約利用有重要意義。

1 原料來源與制備

原料來源于攀西地區某釩鈦磁鐵礦尾礦，其主要成分見表1，AMICS分析見圖1，礦物定量統計結果見表2。

表1 原料主要成分分析/%Table 1 Analysis results of main components of raw materials

圖1 原料AMICS礦物分析Fig. 1 AMICS mineral analysis chart of raw material

表2 原料礦物含量Table 2 Mineral content of raw materials

由表1、2和圖1可知，原料中主要有價成分包括鐵、鈦、硫等，同時含有少量的磷灰石，P2O5含量為0.87%。主要有用礦物為鈦磁鐵礦、鈦鐵礦、黃鐵礦、磷灰石等，主要脈石礦物為輝石-鈦輝石、橄欖石、長石等。為充分回收原料中的有價成分，對該原料首先進行了浮選選硫化物、弱磁選鐵和強磁選鈦實驗，所得的尾礦為選磷原料。實驗流程見圖2，選磷原料成分分析結果見表3。

圖2 選磷原料制備流程Fig. 2 Flow chart of material preparation for phosphorus separation

表3 選磷原料分析結果/%Table 3 Analysis results of material for phosphorus separation

由表3可知，經過浮選選硫、弱磁選鐵、強磁選鈦以后，獲得了P2O5含量為1.41%、P2O5回收率為78.38%的選磷原料。磷在強磁選尾礦中有一定程度富集，但比北方地區鐵礦尾礦中的磷含量明顯偏低。

2 浮選實驗

浮選是回收磷礦物的主要方法，常用的磷礦浮選捕收劑主要為脂肪酸及其皂類，輔助捕收劑為烴油類[13]。該原料中主要的脈石礦物為輝石-鈦輝石、橄欖石和長石等硅酸鹽礦物，此類硅酸鹽礦物通常利用水玻璃、六偏磷酸鈉等作為脈石礦物抑制劑。經過大量藥劑探索實驗，確定采用多種脂肪酸皂復配的EM-360作為捕收劑，碳酸鈉作為pH值調整劑，水玻璃作為分散劑和脈石礦物抑制劑。浮選粗選實驗流程見圖3。

圖3 浮選粗選實驗流程Fig. 3 Flow chart of flotation roughing test

2.1 碳酸鈉用量實驗

pH值是影響浮選指標的重要因素，碳酸鈉作為pH值調整劑，對礦物表面也有一定的清洗作用。碳酸鈉用量條件實驗固定水玻璃用量為500 g/t，捕收劑用量為500 g/t，實驗結果見圖4。

圖4 碳酸鈉用量實驗結果Fig. 4 Results of sodium carbonate dosage test

從圖4中可以看出，隨著碳酸鈉用量的增加，磷粗精礦P2O5品位先增加后降低，磷回收率逐漸增加。當碳酸鈉用量超過2500 g/t時，磷精礦品位下降，回收率增加不明顯。綜合考慮確定碳酸鈉用量為2500 g/t，此時礦漿pH值為9.5左右。

2.2 水玻璃用量實驗

水玻璃用量條件實驗固定碳酸鈉用量為2500 g/t，捕收劑用量為500 g/t，實驗結果見圖5。

圖5 水玻璃用量實驗結果Fig. 5 Results of sodium silicate dosage test

圖5實驗結果表明，隨著水玻璃用量的增加，磷粗精礦品位變化不大，磷回收率先增加后降低。當水玻璃用量低于250 g/t時，磷回收率增加，超過250 g/t時磷回收率降低，綜合考慮確定水玻璃用量為250 g/t。

2.3 捕收劑用量實驗

固定碳酸鈉用量為2500 g/t，水玻璃用量為250 g/t，改變捕收劑用量，實驗結果見圖6。

圖6 捕收劑用量實驗結果Fig. 6 Results of collector dosage test

由圖6可知，隨著捕收劑用量的增加，磷粗精礦品位先增加后降低，磷回收率逐漸增加；當捕收劑用量超過400 g/t時，磷精礦品位明顯降低，磷回收率增加不明顯。綜合考慮，確定捕收劑用量為400 g/t。

2.4 浮選流程實驗

在條件實驗的基礎上，進行了一粗一掃三精的開路和閉路浮選流程實驗，閉路實驗流程和藥劑制度見圖7，實驗結果見表4，產品多項分析結果見表5。

表4 浮選閉路實驗結果Table 4 Results of flotation closed circuit test

表5 浮選閉路實驗產品多項分析/%Table 5 Composition of flotation closed circuit test products

圖7 浮選閉路實驗流程Fig. 7 Flotation closed circuit test process

由于有中礦返回，增加了礦漿的泥化程度，對浮選粗選藥劑用量進行了一定的調整。

由表4和表5可知，通過該流程獲得了P2O5品位為31.73%、回收率為92.56% 的合格磷精礦，對原料回收率為72.55%。該浮選工藝流程藥劑制度簡單，可實現對該尾礦中磷資源的高效回收。

3 結 論

（1）攀西某釩鈦磁鐵礦尾礦中主要有價成分包括鐵、鈦、硫等，主要有用礦物為鈦磁鐵礦、鈦鐵礦、黃鐵礦、磷灰石等，主要脈石礦物為輝石-鈦輝石、橄欖石、長石等。對該原料進行浮選選硫、弱磁選鐵、強磁選鈦以后，獲得了P2O5含量為1.41%的選磷原料。

（2）通過一粗一掃三精的浮選實驗流程獲得了P2O5品位為31.73%、浮選作業回收率為92.56%的合格磷精礦，對原料回收率為72.55%。該浮選工藝流程藥劑制度簡單，能充分回收釩鈦磁鐵礦尾礦提取有價金屬后的伴生低品位磷資源具有一定的經濟價值。