安寧低品位混合型磷塊巖可選性工藝實驗研究

李若蘭

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

云南省磷礦資源豐富，截至2015 年年底，磷資源儲量為40.20 億t。20 世紀90 年代，云南省磷礦主要開采淺表的中高品位磷礦，經過擦洗脫泥工藝就可獲得高品位磷精礦［1］。隨著這部分礦石減少，需要面對中低品位膠磷礦的選別問題，此類型的磷礦石目前最有效的選別方法是浮選。磷礦浮選方法又分為直接正浮選、單一反浮選、兩步浮選法［2］。云南省磷礦浮選技術起步晚，2007 年云南省第一座200萬t/a浮選廠建設投產，開啟了云南省利用中低品位膠磷礦的新起點。近些年，磷礦企業、科研院校和選礦技術工作者持續攻關，在多個領域取得了眾多成果，有些已實現產業化［3-4］。筆者針對安寧地區某低品位膠磷礦，開展不同工藝的可選性實驗研究，以期為該磷礦以及云南膠磷礦的合理高效利用提供技術幫助。

1 礦石性質

1.1 原礦樣多元素化學分析

對磷礦原礦樣進行多元素分析，結果見表1。

表1 原礦樣多元素分析結果%

由表1可知，原礦樣w（P2O）5為16.37%，m（CaO）/m（P2O5）為1.99，根據地質礦產行業標準，該礦石工業類型為混合型磷塊巖。此原礦樣MgO含量較高，SiO2含量中等，分選的關鍵是通過脫除大部分碳酸鹽礦物和部分硅酸鹽礦物，最終富集磷礦物。

1.2 礦石工藝礦物學研究

在偏光顯微鏡下對實驗原礦樣進行鑒定和含量統計，礦物組成及含量測定結果顯示：原礦樣中有用礦物為膠磷礦，脈石礦物主要為白云石、石英玉髓、黏土礦物和褐鐵礦等。膠磷礦呈凝膠狀、團塊狀、粒屑狀，與白云石、石英、玉髓、褐鐵礦、、黏土礦物緊密共生；白云石在正交偏光顯微鏡下干涉色為高級白，閃突起，樣品中呈不規則的粒狀集合體，且集合體粒徑差距大，嵌布粒度一般在5～48 μm；石英、玉髓均為無色透明，石英在正交偏光顯微鏡下干涉色為Ⅰ級灰-黃色，形狀呈不規則粒狀；玉髓為石英的隱晶質變體，在正交偏光顯微鏡下可見隱晶質微粒集合體，樣品中玉髓主要呈粒屑狀膠磷礦的膠結物。玉髓含量比石英高，且膠結膠磷礦，脫除脈石礦物玉髓比石英難度大。浮選必須脫除脈石礦物白云石、石英和玉髓。

2 實驗設備、藥劑和分析方法

主要設備：XMB-67 型200×240 棒磨機；XFDⅢ0.75 L 單槽浮選機；XSHF-2-3 濕式分樣機；XTLZΦ260/Φ200 多用水環式過濾機；PH-3C 精密pH計。

主要藥劑：碳酸鹽礦物捕收劑YP2（脂肪酸類物質），自制，配制成質量分數為5%的溶液使用；抑制劑YP3（磷酸），工業級，配制成質量分數為10%的溶液使用；pH 調整劑YP4（硫酸），工業級，配制成質量分數為40%的溶液使用。

分析方法：采用X射線熒光光譜法分析（熔片）。

3 實驗內容及結果

3.1 單反浮選實驗

單反浮選實驗工藝流程見圖1。

圖1 單反浮選實驗工藝流程

3.1.1 磨礦細度實驗

磨礦細度的選擇對浮選指標至關重要。為了確定最佳的磨礦細度，在粗選YP4 用量11.2 kg/t、YP3用量1.0 kg/t、YP2用量6.0 kg/t，精選YP2用量0.4 kg/t，磨礦w（固）60%的條件下進行浮選，磨礦細度與精礦品位、P2O5回收率關系如圖2所示。

由圖2可知，隨著磨礦細度的增加，精礦品位和P2O5回收率呈降低趨勢。綜合考慮選礦指標和藥劑成本，選擇磨礦細度＜0.074 mm顆粒占比92.0%較為適宜。

圖2 磨礦細度與精礦品位、P2O5回收率的關系

3.1.2 粗選YP4用量實驗

在磨礦細度＜0.074 mm顆粒占比92.0%，粗選YP3用量1.0 kg/t、YP2用量6.0 kg/t，精選YP2用量0.4 kg/t的條件下進行浮選，粗選YP4用量對結果的影響見表2。

表2 粗選捕收劑YP4用量實驗結果

由表2可知，隨著YP4用量增加，精礦產率和P2O5回收率先升高后降低，當YP4 用量為14.0 kg/t時，P2O5回收率最高，為58.05%。綜合考慮，選擇粗選YP4用量為14.0 kg/t。

3.1.3 精選YP2用量實驗

在磨礦細度＜0.074 mm顆粒占比92.0%，粗選YP4 用量14.0 kg/t、YP3 用量1.0 kg/t、YP2 用量6.0 kg/t條件下，精選YP2用量對結果的影響見表3。

由表3 可知，隨著精選捕收劑YP2 用量增加，精礦產率和P2O5回收率降低，尾礦產率增大，大部分碳酸鹽礦物被脫除，精礦品位先升高后降低。當精選YP2 用量1.6 kg/t 時，脫鎂率為96.10%，精礦w（P2O5）25.04%，w（MgO）0.72%。綜合考慮，選擇精選捕收劑YP2用量為1.6 kg/t。

表3 精選捕收劑YP2用量實驗結果

3.2 雙反浮選實驗

該礦采用反浮選一次粗選一次精選工藝流程時，最終精礦w（MgO）為0.7%左右，w（P2O5）最高僅為25.04%，為了進一步提高精礦指標，還需脫除部分硅酸鹽礦物，因此對礦樣進行雙反浮選工藝流程實驗。在脫鎂作業基礎上，進行脫硅浮選，浮選實驗工藝流程見圖3。

圖3 雙反浮選實驗工藝流程

3.2.1 碳酸鈉用量實驗

浮選脫硅適宜的pH為7.0 ～8.0，一般以碳酸鈉為調整劑調節礦漿pH，礦漿pH 值隨著碳酸鈉用量升高而升高。在脫硅捕收劑用量為0.24 kg/t條件下，進行碳酸鈉用量實驗，實驗結果見表4。由表4 可知，碳酸鈉用量為3.2 kg/t 時精礦脫硅效果最好。綜合考慮，選擇碳酸鈉用量為3.2 kg/t。

表4 碳酸鈉用量實驗結果

3.2.2 脫硅捕收劑用量實驗

在碳酸鈉用量為3.2 kg/t 條件下，進行脫硅捕收劑用量實驗，實驗結果見表5。

表5 脫硅捕收劑用量實驗結果

由表5可知，隨著脫硅捕收劑用量增加，精礦w（SiO2）呈下降趨勢，當用量為0.40 kg/t 時，精礦w（P2O5）為28.23%，w（SiO2）為22.27%，指標較好。綜合考慮選擇脫硅捕收劑用量為0.40 kg/t。

4 結論

（1）采用反浮選一粗一精工藝開路流程，當原礦指標為w（P2O5） 15.56%、w（MgO） 7.68%、w（SiO2）23.19%時，可以獲得精礦指標w（P2O5）25.04%、w（MgO）0.72%，P2O5回收率為67.01%，脫鎂率為96.10%。

（2）經過雙反浮選實驗，采用合適的調整劑和捕收劑，可以獲得精礦指標w（P2O5）28.23%、w（MgO）0.60%、w（SiO2）22.27%，P2O5回收率為63.73%，所得精礦達到酸法加工用礦標準。

（3）安寧低品位混合型磷塊巖應用于工業生產時，建議和高品位礦石配礦后進行試驗，且為了正常生產，此種礦石混入比例不宜過高，建議配入比例為10% ～20%。