云南某難選高碳酸鹽型膠磷礦浮選實驗研究

張 華，何海濤，蔡忠俊，楊穩(wěn)權(quán)，楊明芳

（1.云南磷化集團有限公司 研發(fā)中心，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）

云南磷礦資源儲量位居全國前列，是國家重要的磷復(fù)肥和磷化工基地。云南磷礦資源類型齊全，其中碳酸鹽型磷塊巖占10%，混合型磷塊巖占80%，硅質(zhì)及硅酸鹽型磷塊巖占10%［1］。經(jīng)過60多年的大規(guī)模開采，云南膠磷礦富礦資源已消耗殆盡，目前利用的主要是經(jīng)浮選處理后的中低品位膠磷礦。浮選工藝流程主要以反浮選脫除碳酸鹽礦物富集磷精礦，大部分浮選裝置用礦中w（MgO）在5.5%左右，通過一次粗選一次精選一次掃選作業(yè)即可獲得較滿意的選礦指標(biāo)［2］。隨著開采向深部礦區(qū)進行，膠磷礦中碳酸鹽礦物含量明顯升高，常規(guī)浮選工藝流程已無法適應(yīng)生產(chǎn)需要。為此，筆者針對云南某高碳酸鹽型膠磷礦的礦石性質(zhì)重新設(shè)計更合理的工藝流程，以提高精礦品質(zhì)和選別指標(biāo)。

1 礦石性質(zhì)

1.1 礦樣化學(xué)元素組成

礦樣多元素分析結(jié)果如表1所示。

由表1可知，該礦樣MgO含量高，P2O5含量較低，w（CaO）/w（P2O5）為1.77（＞1.75），屬于低品位碳酸鹽型磷塊巖。

1.2 礦樣礦物組成

利用礦物自動分析儀（MLA）對礦樣的主要礦物組成及質(zhì)量分?jǐn)?shù)進行測定，礦石的礦物組成測定結(jié)果見表2。

表2 樣品中主要礦物的組成及質(zhì)量分?jǐn)?shù) %

根據(jù)MLA 測定結(jié)果可知，礦樣中主要有用礦物為碳氟磷灰石（膠磷礦），主要脈石礦物為碳酸鹽礦物白云石，還含有石英、玉髓、褐鐵礦、白云母、長石等其他脈石礦物。

1.3 碳氟磷灰石嵌布特征

利用掃描電子顯微鏡/能量色散X 射線光譜儀（SEM/EDX）對樣品進行測定，其SEM 圖及元素含量見圖1。主要有用礦物碳氟磷灰石在磷塊巖中主要呈碎屑狀、鮞粒狀、假鮞粒狀及凝膠狀形式存在。鮞粒有次圓狀薄皮鮞、少量呈同心層（9～13層）的高能鮞，粒徑為0.2～0.6 mm；內(nèi)碎屑以砂屑為主，其次為礫屑，有少量粉屑，常呈次圓至橢圓狀，個別呈長條狀，粒徑為0.05～1.50 mm，多在0.1～0.2 mm，呈凝膠狀存在時，構(gòu)成特有的凝膠狀結(jié)構(gòu)。

圖1 碳氟磷灰石嵌布特征

1.4 白云石嵌布特征

利用SEM/EDX 對樣品進行測定，其SEM 圖及元素含量見圖2。主要脈石礦物白云石呈粉晶凝粒狀或微粒狀，粒徑為0.1～0.3 mm，多嵌于膠磷礦粒屑間，略呈條帶，有的被包圍在膠磷礦粒屑內(nèi)部。另外有許多微晶白云石圍繞膠磷礦顆粒邊緣，成為膠結(jié)物，不規(guī)則充填于膠磷礦間，它們相互間形成砂礫狀結(jié)構(gòu)或假鮞狀結(jié)構(gòu)。鏡下多呈它形、半自形粒狀鑲嵌結(jié)構(gòu)，與膠磷礦碎屑相間分布，構(gòu)成條帶狀構(gòu)造，形成條帶（紋）狀白云質(zhì)磷塊巖。

圖2 白云石嵌布特征

2 實驗藥劑

反浮選捕收劑YP6-6（云南磷化集團有限公司，配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%使用）；反浮選抑制劑硫酸（云南磷化集團有限公司磷酸鹽廠，配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)40%使用）；反浮選抑制劑磷酸（云南磷化集團有限公司磷酸鹽廠，配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%使用）。

3 反浮選粗選實驗研究

反浮選粗選礦漿w（固）為25%，采用硫酸、磷酸作為磷礦物抑制劑，YP6-6為反浮選礦物捕收劑，反浮選粗選工藝流程見圖3。

圖3 反浮選粗選工藝流程

3.1 磨礦細(xì)度對浮選指標(biāo)影響

在硫酸用量為18 kg/t、磷酸用量1 kg/t、捕收劑YP6-6用量3.75 kg/t條件下，研究磨礦細(xì)度對浮選指標(biāo)的影響，結(jié)果見圖4。

圖4 磨礦細(xì)度對浮選指標(biāo)的影響

從圖4可知，隨著磨礦細(xì)度增加，精礦w（P2O5）逐漸增加，精礦中MgO 含量越來越低。磨礦細(xì)度為＜0.075 mm 顆粒占比77.85%時，精礦w（MgO）脫除至0.8%。再增大磨礦細(xì)度會造成磨礦能耗增加。因此，綜合考慮確定入選細(xì)度為＜0.075 mm顆粒占比77.85%比較合理。

3.2 藥劑用量對浮選指標(biāo)影響

反浮選粗選采用磷硫混酸作為抑制劑，固定磷酸用量為1 kg/t，硫酸及捕收劑YP6-6 用量采用均勻?qū)嶒灧ù_定用量（見表3），實驗結(jié)果見圖5。

圖5 藥劑用量實驗結(jié)果

表3 藥劑用量均勻?qū)嶒灧桨?/p>

從圖5 可以看出，第5 組實驗反浮選粗選精礦產(chǎn)率和回收率都最高，所以硫酸用量為14 kg/t，捕收劑YP6-6用量為2.5 kg/t較為合適。

3.3 粗選浮選時間

在磨礦細(xì)度＜0.075 mm 顆粒占比77.85%、磷酸用量1 kg/t、硫酸用量14 kg/t、捕收劑YP6-6 用量2.5 kg/t 條件下進行粗選刮泡時間實驗，確定反浮選粗選浮選時間，結(jié)果見圖6。

圖6 粗選累計浮選時間實驗結(jié)果

從圖6可知，當(dāng)粗選累計時間為5 min時，即可獲得w（P2O5）30.44%、w（MgO）0.86%的合格精礦。再增大浮選時間會造成精礦P2O5損失，所以最佳粗選刮泡時間為5 min。

4 尾礦掃選實驗研究

反浮選粗選刮泡0.5 min 的尾礦產(chǎn)品中w（P2O5）為6.69%，且隨著時間增加，其尾礦P2O5品位越來越高，不能實現(xiàn)預(yù)先拋尾，需要對粗選作業(yè)的尾礦進行掃選以降低尾礦品位。

4.1 尾礦一次掃選實驗

為了降低反浮選粗選的尾礦P2O5品位，對反浮選尾礦進行一次掃選，掃選抑制劑硫酸用量為1 kg/t，掃選時間為2 min，實驗流程見圖7，實驗結(jié)果見表4。

圖7 掃選工藝流程

表4 掃選浮選實驗結(jié)果

由表4可知，經(jīng)過尾礦掃選可獲得精礦w（P2O5）31.01%、w（MgO）0.76%，尾礦w（P2O5）5.89%的選礦指標(biāo)。

4.2 中礦再磨后Ⅰ次再選實驗

由表4 可知，中礦產(chǎn)率24.78%，w（P2O5）16.61%，需進一步回收其中有用礦物。將中礦再磨后在硫酸用量4 kg/t、YP6-6 用量1.2 kg/t 條件下進行Ⅰ次再選，實驗結(jié)果見表5。

表5 中礦再磨Ⅰ次再選實驗結(jié)果

由表5可知，經(jīng)過中礦再磨Ⅰ次再選可將中礦產(chǎn)率由24.78%降低至16.67%，w（P2O5）升高23.48%。

4.3 中礦再磨后Ⅱ次再選實驗

經(jīng)過中礦再磨Ⅰ次再選后，中礦中P2O5含量較高，需進行Ⅱ次再選富集其中有用礦物，實驗結(jié)果見表6。

表6 中礦再磨Ⅱ次再選實驗結(jié)果

由表6可知，經(jīng)過中礦再磨Ⅱ次再選，可將中礦產(chǎn)率由16.67%降低至11.65%。

5 閉路實驗

中礦產(chǎn)率降低，但w（P2O5）高達23.57%，可將其并入精礦。尾礦1 與尾礦2 中P2O5含量較低，可以合并為尾礦。尾礦3返回Ⅰ次再選進行閉路實驗再回收，閉路實驗流程見圖8，實驗結(jié)果見表7。

表7 閉路實驗結(jié)果

圖8 閉路實驗工藝流程

由表7 可知，經(jīng)過閉路實驗過程可獲得精礦w（P2O5）29.19%、w（MgO）0.95%，精礦產(chǎn)率62.41%，P2O5回收率89.60%的選礦指標(biāo)。

6 結(jié)論

（1）云南某高碳酸鹽膠磷礦主要有用礦物為碳氟磷灰石，主要脈石礦物為白云石，其次為石英、玉髓，少量的褐鐵礦、白云母、長石等礦物。其中碳酸鹽礦物白云石質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25.19%，礦物顆粒細(xì)小，結(jié)構(gòu)、構(gòu)造復(fù)雜。

（2）礦樣中碳酸鹽礦物含量高，泡沫易夾帶有用礦物，反浮選粗選尾礦經(jīng)過一次掃選，中礦再磨Ⅱ次再選工藝流程能有效降低尾礦品位至5.62%。

（3）通過一次粗選一次掃選，中礦再磨Ⅱ次再選的反浮選工藝流程，閉路流程獲得精礦w（P2O5）29.19%、w（MgO）0.95%，精礦產(chǎn)率62.41%，P2O5回收率89.60%的選礦指標(biāo)。