湖北神農架某磷礦單一反浮選實驗研究

劉 亭，安 平，姜振勝，孫建業

（湖北大峪口化工有限責任公司，湖北鐘祥 432910）

湖北省磷礦資源儲量豐富，主要分布在宜昌、興山、神農架一線及鐘祥、南漳一線［1-2］。其中，神農架林區東部廣泛發育震旦系陡山沱組，與興山、保康磷礦同屬一個層位［3］。神農架林區磷礦遠景資源量豐富，是湖北省重要的磷礦后備基地，合理開發利用該地區中低品位膠磷礦能夠促進湖北省磷化工產業可持續發展［4-7］。

1 實驗部分

1.1 實驗礦樣

神農架林區某磷礦為中型礦床規模，上巖性段不含礦，中巖性段頂部發育有Ph2磷礦層，下巖性段下部發育有Ph1 磷礦層。Ph1 磷礦層是礦區內主要工業礦層，磷資源儲量占該礦區資源儲量的80%以上，礦石自然類型以塊狀磷塊巖、白云質磷塊巖為主，工業類型為混合型及碳酸鹽型，其多元素分析結果見表1。

由表1可知，原礦w（P2O5）為19.86%，該礦石屬于中低品位磷礦，礦石中w（酸不溶物）為3.37%，w（MgO）為8.55%，屬于鈣（鎂）質磷礦。因此實驗采用單一反浮選工藝，即以硫酸作為pH 調整劑和抑制劑，用捕收劑浮出白云石，將有用礦物富集于浮選槽內，達到分離有用礦物與脈石礦物的目的［8-9］。

表1 礦物多元素分析結果%

1.2 主要實驗設備及藥劑

主要實驗設備：SP-60×100顎式破碎機，最大進料粒度12 mm，出料粒度1～5 mm，主軋輥轉速186 r/min，貴陽探礦機械廠有限公司；電熱鼓風干燥箱，重慶四達試驗設備有限公司；XMB-70三軸滾筒棒磨機；數顯恒溫水浴鍋；電子天平，梅特勒-托利多集團；多用水環式真空過濾機，武漢探礦機械廠；XFD－63型單槽式浮選機，武漢洛克粉末設備制造有限公司。

藥劑：H2SO4，w（H2SO4）98%，工業品；脂肪酸類捕收劑（HSP），質量分數為2.5%，由脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉與棉油皂復配，其中棉油皂來自湖北某油脂廠。

1.3 實驗方法

試驗在XFD-63型單槽式浮選機上進行，浮選槽體積為0.5 L、0.75 L。首先稱取原礦300 g，倒入磨礦機中，調節磨礦濃度和時間，磨至適宜細度。磨好的礦漿倒入浮選槽中，注入清水，加入硫酸及捕收劑進行浮選。浮選后精礦、尾礦分別過濾、烘干、稱量、制樣，測定P2O5和MgO 含量，計算產率、P2O5回收率，實際礦物浮選實驗流程見圖1。

圖1 礦物浮選實驗流程

2 實驗結果及討論

2.1 磨礦細度實驗

實驗條件：磨礦細度為變量、浮選機轉速為1 825 r/min、H2SO4用量為36.46 kg/t、捕收劑HSP用量為0.83 kg/t，實驗結果見圖2。

圖2 磨礦細度對浮選指標的影響

由圖2 可知，隨磨礦細度增加，P2O5回收率逐漸下降，精礦品位、選礦效率先上升后下降，當磨礦細度＜0.075 mm 顆粒占比達到78.62%時，選礦效率、精礦品位最高，精礦w（P2O5）達到32.46%，w（MgO）2.25%，P2O5回收率74.38%，因此確定磨礦細度＜0.075 mm顆粒占比78.62%。

2.2 粗選硫酸用量實驗

實驗條件：磨礦細度＜0.075 mm 顆粒占比78.62%、浮選機轉速為1 825 r/min、H2SO4用量為變量、捕收劑HSP用量為1 kg/t，實驗結果見圖3。

圖3 粗選硫酸用量對浮選指標的影響

由圖3可知，隨硫酸用量增加，精礦品位、選礦效率先升高后降低，回收率逐漸下降，對比不同硫酸用量的實驗數據可知，當硫酸用量為36.46 kg/t時，精礦w（P2O5）達到33.62%、w（MgO）為1.45%，P2O5回收率達到68.75%，因此確定粗選硫酸用量為36.46 kg/t。

2.3 粗選捕收劑用量實驗

實驗條件：磨礦細度＜0.075 mm 的顆粒占比78.62%、浮選機轉速1 825 r/min、H2SO4用量36.46 kg/t、捕收劑HSP用量為變量，實驗結果見表2。

表2 粗選捕收劑用量實驗結果

由表2可知，隨著捕收劑HSP用量增大，精礦產率、精礦MgO 含量逐漸下降，精礦品位逐漸上升，選礦效率逐漸下降，綜合考慮藥劑成本，當捕收劑用量為1.50 kg/t時，精礦w（P2O5）為35.11%、w（MgO）為0.60%，P2O5回收率為63.61%，因此確定粗選捕收劑用量為1.50 kg/t。

2.4 掃選硫酸用量實驗

實驗條件：磨礦細度＜0.075 mm 的顆粒占比78.62%、浮選機轉速1 825 r/min、粗選H2SO4用量36.46 kg/t、捕收劑HSP 用量1.50 kg/t、掃選硫酸用量為變量，實驗結果見圖4。

圖4 掃選硫酸用量對浮選指標的影響

如圖4所示，隨著掃選硫酸用量增加，尾礦產率逐漸下降，尾礦品位先下降后升高，因此確定掃選硫酸用量為9.11 kg/t。

2.5 閉路實驗

實驗條件：磨礦細度＜0.075 mm 的顆粒占比78.62%、浮選機轉速1 825 r/min、粗選H2SO4用量36.46 kg/t、捕收劑HSP 用量1.50 kg/t，掃選硫酸用量9.11 kg/t，實驗流程見圖5，實驗結果見表3。

圖5 閉路實驗流程

表3 閉路實驗結果

由表3可知，閉路實驗所得精礦w（P2O5）33.40，w（MgO）0.69%，達到HG/T 2673—1995 中酸法加工用磷礦石優等品的要求。

2.6 數質量流程圖

根據表3 閉路實驗結果，繪制數質量流程圖，見圖6。

圖6 浮選工藝數質量流程

3 結論

（1）經一次粗選、一次掃選單一反浮選閉路實驗后，在原礦w（P2O5）19.94%、w（MgO）8.40%，礦漿細度＜0.075 mm 的顆粒占比78.62%條件下，可獲得精礦w（P2O5）33.40 %、w（MgO）0.69%、P2O5回收率81.47%的選礦指標，精礦指標達到HG/T 2673—1995酸法加工用磷礦石中優等品的要求。

（2）該礦采用單一反浮選工藝，能夠獲得高品質的磷精礦產品，為該類礦石的合理開發利用提供了參考。

（3）閉路實驗尾礦w（P2O5）為7.19%，仍有下降空間，未來需通過優化藥劑制度等，進一步降低尾礦品位，從而提高精礦回收率。