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《武汉工程大学学报》 2010年11期 50-53 出版日期：2010-11-30 ISSN:1674-2869 CN:42-1779/TQ

丰宁招兵沟磷矿选矿实践

0引言我国北方河北丰宁三赢公司的丰宁招兵沟低品位磷矿属变质型矿床,磁铁矿(含钛磁铁矿)—磷灰(块)岩型矿石.其特点为中高品位磁铁矿、低品位磷矿与低品位钛铁矿共生.磷资源含磷低,虽然易选,但选矿比大、成本高.该选矿厂长期以磁选工艺回收其中的磁铁矿,而将含磷的磁选尾矿丢弃,造成磷资源浪费.通过实验室对磷矿的浮选回收研究后,在原有处理能力30万t/年原矿选厂对选铁尾矿增加了磷矿回收装置,工业化成功后又在处理能力300万t/年原矿选厂获得成功,该选厂已成为北方低品位磷矿选矿的成功范例［13］.1矿石特性丰宁招兵沟低品位磷矿赋存在前震旦纪变质岩系中，矿石工业类型较为简单,分为钛磁铁磷灰石矿石、磁铁矿矿石、钛磁铁矿矿石和磁铁磷灰石矿石.主要矿石矿物为磁铁矿、钛铁矿、磷灰石等.脉石矿物主要有辉石、角闪石、黑云母、斜长石等.矿石结构主要为中粒半自形粒状结构、花岗变晶结构,其次有片柱状变晶结构、陨铁结构、平行连晶结构、固溶体结构.矿石构造主要为块状构造、片麻状、条带状、网状构造.矿石中含TFe10%～20％、含P2O5品位平均约为3％,含TiO2 约为5％；铁与钛及磷的含量一般成正比关系.矿石自然类型一般为斑杂状钛磁铁矿石、斑杂状磁铁矿矿石、块状钛磁铁矿矿石、块状磁铁矿矿石、片麻状磁铁磷灰石矿石和片麻状钛磁铁磷灰石矿石.原矿多项分析结果见表1.表1原矿多项分析结果
Table 1Multianalysis results of the crude orew/%
项目P2O5TFeTiO2TSSiO22号矿3.8513.964.790.2841.314号矿1.8712.383.320.2745.83项目CaOMgOAl2O3K2ONa2O2号矿9.775.7611.831.202.564号矿8.275.5514.371.233.072选矿研究2.1磨矿细度与温度对浮选的影响混合矿样闭路流程见图1，磨矿细度试验和温度试验结果见表2.结果表明:混合矿样在磨矿细度-0.074 mm含量35%～48%、浮选温度5～20 ℃以上时,二次精选均可以获得精矿品位P2O534%、回收率80%以上的较好选矿指标.闭路试验中发现:磨矿细度较粗时,水玻璃用量可以选用较低水平,磨矿细度较细时,应加大水玻璃用量,否则精矿品位急剧下降；增加水玻璃用量,减少捕收剂用量可以改善浮选现象,该措施对提高精矿品效果显著,同时也能保证较高的作业回收率.先磁选铁后浮选磷,对磷的精矿品提高位有益,对回收率影响不大.图1闭路试验工艺流程
Fig.1Technical process of closed circuit experiment 2.2碳酸钠对浮选的影响碳酸钠用量试验结果见表3、表4，表明:选铁尾矿直接浮选流程碳酸钠用量1.2 kg/t为宜；选铁尾矿再磨后浮选流程不加碳酸钠即可.2.3浮选捕收剂选用日用化工常规的表面活性剂AE,作为低温捕收剂的增效剂,该表面活性剂在日用化工中的典型作业是增溶、乳化、润湿、抗低温,并具有较好的生物降解能力.与常规浮选磷矿的浮选捕收剂AW和营口皂复配成低温浮选药剂,其中AW捕收剂在选磷矿中具有较好的选择性,营口皂捕收能力强.其配比的低温(5 ℃)开路流程对比试验结果见表5.表2混合矿样闭路流程磨矿细度和温度试验结果
Table 2Experiment results of grinding fineness and temperature of closed circuit flow of mixing core sample
磨矿细度
(-0.074 mm%)试验温度/
℃药剂制度及用量/
(g·t-1)产品
名称产率/
%品位(P2O5)/
%回收率/
%355粗选水玻璃550精矿6.5735.6980.30粗选捕收剂537尾矿93.430.6219.70扫选捕收剂55原矿100.002.92100.004013粗选水玻璃880精矿6.5934.9984.15粗选捕收剂505尾矿93.410.4615.85扫选捕收剂66原矿100.002.74100.004520粗选水玻璃989精矿6.9934.4386.03粗选捕收剂407尾矿93.010.4213.97扫选捕收剂55原矿100.002.80100.004810粗选水玻璃985精矿6.5935.3579.51粗选捕收剂380尾矿93.410.6420.49扫选AW捕收剂66原矿100.002.93100.004012.5粗选水玻璃600铁精矿5.880.390.81粗选捕收剂548磷精矿7.4032.4484.27(先磁后浮,一次尾矿86.720.4914.92粗选一次精选)原矿100.002.85100.004513粗选水玻璃985精矿6.9835.5188.10粗选捕收剂380尾矿93.020.3611.90扫选捕收剂66原矿100.002.81100.00第11期魏祥松:丰宁招兵沟磷矿选矿实践
武汉工程大学学报第32卷
表3选铁尾矿直接浮选碳酸钠用量试验结果
Table 3Sodium carbonate dosage of direct flotation in tailings from iron concentrator
碳酸钠用量/
(kg·t-1)产品名称产率/%品位 (P2O5)/%回收率/%部分累计部分累计部分累计0
(pH=7)磷精矿9.7232.6179.98中矿 3.3713.091.6224.621.3881.36尾矿86.910.8518.64原矿100.003.96100.000.6
(pH=7.5)磷精矿10.2830.3783.60中矿4.6214.901.2821.351.5985.19尾矿85.100.6514.81原矿100.003.73100.001.2
(pH=8)磷精矿10.2932.0891.11中矿5.0015.291.0221.921.4192.52尾矿84.710.327.48原矿100.003.62100.001.8
(pH=8.5)磷精矿10.1333.2287.79中矿 3.5813.711.7425.001.6389.42尾矿86.290.4710.58原矿100.003.83100.00表4选铁尾矿再磨碳酸钠用量试验结果
Table 4Experiment results of sodium carbonate dosage for regrinding tailings from iron concentrator
碳酸钠用量/
(kg/t)产品名称产率/%品位 (P2O5)/%回收率/%部分累计部分累计部分累计0
(pH=7)磷精矿11.3628.5197.12中矿 6.7618.120.4518.040.9198.03尾矿81.880.081.97原矿100.003.33100.000.6
(pH=7.5)磷精矿11.6827.8195.39中矿 8.9420.620.6916.051.8197.20尾矿79.380.122.80原矿100.003.41100.001.2
(pH=8)磷精矿11.7827.7694.60中矿 7.8419.620.6416.921.4596.05尾矿80.380.173.95原矿100.003.46100.001.8
(pH=8.5)磷精矿10.8929.0793.42中矿 6.0616.950.8018.961.4394.85尾矿83.050.215.15原矿100.003.39100.00表5浮选捕收剂配比低温(5 ℃)开路流程对比试验结果
Table 5Comparative test results of low temperature open circuit flow of floatation collector matching
药剂用量/
(g·t-1)捕收剂配比产品名称产率/
%品位(P2O5)/
%回收率/
%粗选水玻璃550
粗选捕收剂700
扫选捕收剂110表面活性剂AE∶
AW∶营口皂
20∶30∶50精矿7.6338.6282.27精Ⅱ尾1.3111.364.16精Ⅰ尾4.363.043.71扫选精3.753.443.60尾矿82.950.276.26原矿100.003.68100.00表面活性AE∶
AW∶营口皂
25∶30∶45精矿7.5239.3285.41精Ⅱ尾1.2013.364.62精Ⅰ尾4.032.723.18扫选精3.733.373.64尾矿83.520.133.15原矿100.003.65100.00表5试验结果表明:在浮选温度较低时,复合捕收剂的配比(指质量比，下同)分别为AE∶AW∶营口皂=25∶30∶45和AE∶AW∶营口皂=20∶30∶50时,磷精矿品位和回收率均较高.因此,冬季生产可以根据情况,适当增加表面活性剂AE的比例,减少营口皂的比例.3工业生产实践依据试验确定的工艺流程,设计建成了处理能力30万t/年原矿的磷浮选车间,并于2005年9月投产,生产出了高品质的磷精矿.工业调试改造后确定了磁选尾矿经旋流器脱水,一段开路磨矿,磨细度-0.074 mm含量(50±5)%,一次粗选一次扫选二次精选、中矿顺序返回的常温浮选工艺流程.工业生产采用常温浮选工艺回收磷矿物,浮选矿浆不需要加温、加碱.浮选药剂均为常规、无毒、无污染的产品.浮选药剂制度简单,仅加入了水玻璃调整剂和新型高效的捕收剂.调试后获得的流程考查指标见图2.原矿品位P2O5 3.84％ ,磷精矿品位P2O5 37.88％、Fe2O3 1.50％、MgO 0.96％ ,磷精矿回收率95.49％.经过生产考验,浮选车间生产操作稳定,工业生产指标优异.选矿生产指标为:原矿品位P2O5约为3.5%,磷精矿品位P2O5＞37％、精矿中含Fe2O3＜1.50％、MgO＜1％,磷精矿回收率＞95%.以此为依据,于2008年9月建成了处理能力30万t/年原矿的大型选厂.以极低品位磷资源入选而获得极高品位和高回收率磷精矿,这在国内外同行业中少见.生产中排出的废水全部回收利用,为无废水排出工艺,既减少了选矿厂用水的需求量,又不会造成环境污染.为了检验浮选药剂对水质的影响,分别采取了选矿工业生产中所产生的磁选尾矿水和浮选尾矿水,进行了水质分析,主要分析结果见表6.图2生产考查数质量流程
Fig.2Quantity and quality flow chart 表6尾矿水水质分析主要结果
Table 6Water quality analysis results of tailings water
mg/LpH溶解性
固形物总硬度PO3-4CODFS磁选尾矿水7.0522470.234.770.8843.6浮选尾矿水7.23242310.192.770.84105表6水质分析结果表明:浮选尾矿水中的COD含量较磁选尾矿水,降低了将近一半.溶解性固形物、S等含量的提高与矿石增加作业过程后,强化了可溶性离子的溶解有关.4结语a. 根据北方低品位磷矿的选矿特性和现有选铁选厂的工艺结构,确定了合理的选别工艺,采用选铁尾矿再磨可以在中性矿浆下实现磷资源回收.研究出了适合的浮选捕收剂,具有抗低温性强、用量低、生物降解性好、选别回收率高的优势.b. 在选铁选厂增加低品位磷资源回收,当原矿中磷的品位为P2O5 2.5%~3.5%时,其磷回收成本不高且基建投资不高.c. 由于北方铁矿资源一般为低品位铁矿,目前多家矿山的入选品位接近TFe 8%～10％.在国际铁矿石价格波动较大的背景下,单一选铁的矿山难以为继,增加低品位磷资源的回收,有效提升了企业抵御风险的能力.由于增加低品位磷资源的回收,使入选品位降低,有效地扩展了矿山资源.