沙特某低品位磷礦選礦工藝研究

李海兵，張 華，吳小珠，陳賜云，范培強(qiáng)

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

沙特是世界主要磷礦產(chǎn)出國之一，磷礦儲量約為14億t［1］，集中分布在西北部的沙漠地區(qū)。沙特磷礦平均品位較低，w（P2O5）一般為16%～19%［2］。主要有用礦物為碳氟磷灰石，主要脈石礦物為方解石、白云石、石英。筆者對沙特某低品位硅-鈣型磷礦石進(jìn)行選礦工藝探索，為合理開發(fā)利用沙特磷資源提供技術(shù)參考。

1 實驗材料與設(shè)備

1.1 實驗礦樣

實驗礦樣由沙特ALANJEL 公司提供，多元素分析結(jié)果如表1所示。

表1 實驗礦樣多元素分析結(jié)果 %

實驗礦樣屬于硅-鈣型磷礦石，有用礦物為碳氟磷灰石，賦存于原生海相沉積磷塊巖中（海相沉積磷塊巖主要由海洋水生動物的骨骸經(jīng)水流遷移、沉積和地殼變動而成），主要脈石礦物為方解石、白云石、石英。

1.2 實驗設(shè)備及試劑

設(shè)備：XMB-67 型200×240 棒磨機(jī)，XFDIII 型0.75 L 單槽浮選機(jī)，XSHF-2-3 型濕式分樣機(jī)，XTLZ型Φ260/Φ200多用水環(huán)式過濾機(jī)。

實驗主要試劑：YP2-1，正浮選捕收劑，自制，配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.0%的溶液；YP2-3，碳酸鹽捕收劑，自制，配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.0%的溶液；Co1，硅酸鹽捕收劑，自制，配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%的溶液；H3PO4，抑制劑，工業(yè)級，配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的溶液；Na2SiO3，抑制劑，自制，配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的溶液；Na2CO3，pH調(diào)整劑，工業(yè)級，配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的溶液；H2SO4，pH調(diào)整劑，工業(yè)級，配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%的溶液。

2 實驗內(nèi)容

2.1 原礦篩析

采用小型顎式破碎機(jī)、對輥破碎機(jī)與篩孔尺寸為4 mm 篩子組成閉路將礦樣破碎至粒徑4 mm 以下。取樣進(jìn)行原礦篩析，篩析結(jié)果見表2。

表2 原礦篩析結(jié)果

由表2 數(shù)據(jù)可以看出，P2O5在＞0.150 mm 與＞0.074 ～ 0.150 mm 兩個粒級得到富集。其他各粒級中，隨著粒度的減小，P2O5含量降低，MgO含量上升。 ≤0.030 8 mm粒級中，w（P2O5）最低，為11.18%，w（MgO）最高，為11.09%，且該粒級中含有大量原生礦泥，適宜分出單獨(dú)處理［3］。

2.2 選礦工藝

2.2.1 單一反浮選

原礦中w（MgO）4%左右，工藝礦物學(xué)分析表明該實驗礦樣碳酸鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35.8%。目前分離該類脈石礦物成熟的方法為酸性條件下反浮選碳酸鹽礦物，達(dá)到富集磷精礦的目的［4］。實驗流程采用一次粗選一次精選，流程見圖1，實驗結(jié)果見表3。

圖1 單一反浮選實驗流程

表3 單一反浮選實驗結(jié)果 %

通過單一反浮選一次粗選一次精選實驗流程可將精礦中w（MgO）降低至0.78%，w（P2O5）提升至23.57%，可見通過單一反浮選能夠脫除原礦中絕大部分碳酸鹽類礦物，但是精礦P2O5含量提升較小，達(dá)不到下游濕法磷酸用礦要求。

2.2.2 雙反浮選

將2.2.1 節(jié)單一反浮選后脫碳酸鹽的磷精礦，采用陽離子Co1捕收劑進(jìn)行反浮選，脫除硅酸鹽礦物，實驗流程見圖2，實驗結(jié)果見表4。

圖2 雙反浮選實驗流程

表4 雙反浮選實驗結(jié)果 %

采用雙反浮選工藝，藥劑用量為H2SO411.0 kg/t、H3PO46.0 kg/t、YP2-31.6 kg/t、Na2CO34.0 kg/t、Co1 0.45 kg/t 時，可獲得w（P2O5）32.42%、w（MgO）0.57%、w（CaO）/w（P2O5）為1.56的磷精礦，及產(chǎn)率33.33%和P2O5回收率63.55%的選礦指標(biāo)。

2.2.3 反-正浮選

將2.2.1 節(jié)單一反浮選后脫碳酸鹽的磷精礦，進(jìn)行正浮選，浮起磷礦物的同時抑制硅酸鹽礦物的浮起。由于脫碳酸鹽磷精礦中w（MgO）在0.8%左右，經(jīng)正浮選后MgO 含量會有所上升，因此需進(jìn)一步脫除MgO后再進(jìn)行正浮選作業(yè)。優(yōu)化后的反-正浮選流程如圖3所示，實驗結(jié)果見表5。

圖3 反-正浮選實驗流程

表5 反-正浮選實驗結(jié)果 %

采用反-正浮選工藝，可獲得w（P2O5）30.02%、w（MgO）0.65%、w（CaO）/w（P2O5）為1.67 的磷精礦，及產(chǎn)率36.36%和P2O5回收率64.42%的選礦指標(biāo)。但反-正浮選流程較長（需5次浮選作業(yè)）、藥劑制度相對復(fù)雜（6 種藥劑），且正浮選泡沫產(chǎn)品產(chǎn)率較大（44.53%），泡沫黏度高、難消泡，操作難度大。

2.2.4 預(yù)先分級雙反浮選

由表2 可知，≤0.030 8 mm 粒級中P2O5含量低，MgO 含量高，且含有大量原生礦泥，可將該粒級預(yù)先分出丟棄。將＞0.074 mm 粒級磷礦磨至＜0.074 mm粒級占75%后與粒級＞0.030 8～0.074 mm合并，作為浮選給礦。預(yù)先分級及磨礦流程見圖4，按照2.2.2節(jié)的實驗流程進(jìn)行雙反浮選，實驗結(jié)果見表6。

圖4 預(yù)先分級及磨礦流程

表6 預(yù)先分級雙反浮選實驗結(jié)果 %

由表6可知，預(yù)先分級雙反浮選工藝所得磷精礦w（P2O5）較直接雙反浮選流程高0.47 個百分點，但P2O5回收率和選礦效率分別降低1.79、0.51 個百分點。

3 結(jié)論

（1）單一反浮選僅能脫除礦樣中絕大部分碳酸鹽類礦物，精礦P2O5含量提升有限，該工藝不能獲得合格的磷精礦。

（2）直接雙反浮選工藝可以獲得精礦w（P2O5）32.42%、w（MgO）0.57%、P2O5回收率63.55%的選礦指標(biāo)。該工藝藥劑制度簡單，流程簡單，容易操作。

（3）反-正浮選流程較長、藥劑制度相對復(fù)雜，且正浮選泡沫產(chǎn)品產(chǎn)率較大（44.53%），泡沫黏度高、難消泡，流程的操作難度大，綜合選礦指標(biāo)不如雙反浮選。

（4）直接雙反浮選工藝與預(yù)先分級雙反浮選工藝均能得到w（P2O5）＞32%、w（MgO）＜0.8%的磷精礦，前者所得精礦w（P2O5）為32.42%，較后者低0.47個百分點，但P2O5回收率及選礦效率分別較后者高1.79、0.51個百分點。