《武汉工程大学学报》 2013年11
23-26
出版日期：2013-11-30
ISSN:1674-2869
CN:42-1779/TQ
云南会泽高镁中低品位胶磷矿单一反浮选
0引言云南省磷矿资源主要集中分布在滇池、玉溪和滇东北三个地区.云南省磷矿资源分布较为集中，将昆明市内环滇池地区和同处于云南中部地区的玉溪市磷矿资源合计起来计算，则此二地区磷矿资源储量占全省资源总储量92.0％以上，是近几年内云南磷矿资源开发的主要区域［1\|4］.会泽磷矿保有资源储量达7.72亿吨，会泽中低品位磷矿部分属碳酸盐型磷块岩，该矿石的主要有用矿物为胶磷矿，与瓮福磷矿的性质接近，对于此类型的磷矿主要是脱出脉石矿物白云石.降低MgO的含量,一般采用浮选工艺，其次是化学方法和焙烧消化法［5］，反浮选方法在弱酸性介质中利用阴离子型捕收剂浮出白云石，采用磷酸盐矿物抑制剂抑制胶磷矿，该工艺主要有全硫酸工艺、硫磷混酸工艺以及其他的工艺［6］.本文探索了适合于会泽磷矿选矿的工艺，研究结果表明：采用全硫酸单一反浮选工艺能取得较好的浮选指标. 1试样性质及试验1.1矿石矿物组成与主要矿体层分布状况 试验矿样取自会泽地区，磷矿石类型为碳酸盐型磷块岩矿石，矿石呈块状、鲕状、球粒状构造.磷矿物主要为隐晶质结构胶磷矿，集合体主要呈致密块状，少数呈0.1～1.5 mm粒度的鲕状、结核状、球粒状产出；脉石矿物为白云石和石英.鲕粒中心常为方解石、石英、黄铁矿等碎屑，鲕粒间胶结物主要为隐晶胶磷矿、方解石、石英.矿石P2O5品位为15%～24％，满足Ⅲ级品要求［7］. 根据对选矿矿样的代表性的要求，利用刻槽法采取了一定量的矿样，破碎缩分后进行了化学分析（表1），原矿P2O5品位为23.71%,MgO的质量分数为4.55%，SiO2的质量分数较低仅为8.35%，从分析结果可以看出原矿中MgO的含量较高，可以采用单一反浮选出碳酸盐矿物以获得高品位的磷精矿.表1磷矿化学组成分析结果Tabble 1P2O5 and MgO content of upper strata phosphorous 元 素P2O5MgOSiO2CaOAl2O3Fe2O3w/％23.714.558.3538.351.831.561.2选矿试验 称取会泽磷矿约1 kg在XMB\|67型200×240棒磨机磨细至一定细度,利用XSHF\|2\|3湿式分样机缩分为每份约167 g，供浮选用.用XFD3\|63型单槽浮选机进行浮选试验.条件试验采用一次粗选作业，添加硫酸作为pH调整剂和抑制剂，调浆一定时间后添加捕收剂，搅拌2 min进行浮选，泡沫产品为尾矿，槽内产品是精矿，分析精矿的P2O5含量，计算回收率以及选矿效率，进而评价浮选效果.2试验结果与分析2.1磨矿细度对浮选的影响 矿物的单体解离是实现目的矿物和脉石矿物有效分离的基本条件，如果磨矿细度较粗，将导致矿石解离不够充分，而无法进行有效分选；磨矿细度过细，则导致泥化程度严重，增加了分选的难度.研究了不同的细度对浮选指标的影响，硫酸、捕收剂用量分别为15，1.2 kg/t.试验结果如图1.图1磨矿细度对浮选的影响Fig.1The influence of grinding fineness由图1可见，随磨矿细度的增大，精矿品位变化不大都达到29%左右，回收率、选矿效率先增加后下降.在磨矿细度约为-0.074 mm 82%时，精矿的品位仅为29.24%，可能的原因是部分脉石矿物与磷酸矿物未解离，影响浮选指标.而磨矿细度达到-0.074 mm 90%以上 矿物的颗粒较细，使得粒度较小磷矿物易被浮出，导致回收率下降.表明磨矿细度达到-0.074 mm 90%后再磨就会产生过磨，导致耗药，指标变差，如细度从-0.074 mm 88.2%增加到-0.074 mm 97.1%，回收率和选矿效率分别下降8.28%和1.52%，同时多磨也增加能耗.在磨矿细度为-0.074 mm 88.2%时，回收率以及选矿效率达到最高值分别为89.94%、18.74%，因此，该磷矿石的适宜磨矿细度为-0.074 mm 88%左右.2.2硫酸对反浮选指标的影响 磷矿单一反浮选是在矿浆的pH值为5.0～6.5的弱酸性中进行的，硫酸常常作为矿浆pH值调整剂和胶磷矿的抑制剂，也可以采用磷酸及其磷酸衍生物或者硫磷混酸作为矿浆pH值调整剂和抑制剂，在矿浆中添加磷酸及其磷酸衍生物，会提高浮选的分选效果，但硫酸价廉选矿成本低［8］，因此只采用硫酸作为pH值调整剂和磷酸盐矿物抑制剂，磨矿细度为-0.074 mm 88.2%，研究硫酸用量对浮选指标的影响，浮选时捕收剂TSM\|2用量为1.2 kg/t，试验结果列于图2.图2硫酸用量浮选试验结果 Fig.2Results of H2SO4 dosage tests第11期周军，等：云南会泽高镁中低品位胶磷矿单一反浮选武汉工程大学学报第35卷由图2可见，硫酸用量低于4 kg/t时，精矿的品位仅为28.98%，且选矿效率是很低的；说明硫酸用量较低，矿浆的pH值较高，没有达到白云石可浮性较好的pH 范围，分选效率较差.随着硫酸用量的增加，矿浆的pH值随之降低，而浮选磷精矿的品位、回收率、选矿效率都随之增加.硫酸用量为10 kg/t时，回收率达到87.10%，比硫酸用量为8 kg/t时提高了5.9%，比硫酸用量为15 kg/t时，回收率只下降了2.94%.因此硫酸适宜用量为10 kg/t.由于硫酸在磷矿物反浮选中的作用是使矿浆达到白云石脉石矿物可浮性较好的pH 范围，并优先溶解碳酸盐表面的CO2-3 ，增加了白云石表面的Mg2+活性点，同时当矿浆pH=5时，白云石溶出的Ca2+浓度3倍于Mg2+浓度， 白云石表面上Mg2+的数量大于Ca2+的数量，使白云石矿物表面具有较多的Mg2+活化质点［9］，以利于阴离子型捕收剂的吸附.如果再增加硫酸的用量，磷矿物随之也会溶解，会在矿物表面生成硫酸钙，不利用矿物的分离，也会造成磷的损失，增加工业生产过程中结钙现象严重.2.3捕收剂TSM\|2的浮选性能 在磨矿细度为-0.074 mm 88.2%、硫酸用量为10 kg/t的条件下，研究了捕收剂TSM\|2的用量对浮选的影响，试验结果如图3.图3捕收剂用量对浮选指标的影响Fig.3Results of collector TSM\|2 dosage tests捕收剂TSM\|2是以棉油脂肪酸为原料，通过改性获得的一种捕收剂，在相同的条件下，随着捕收剂用量的增加，精矿品位上升，回收率下降.捕收剂的用量较低时，尾矿的上浮量较少，精矿中的MgO含量较高，精矿的品位偏低，捕收剂的用量较高，又会有部分的磷矿物吸附捕收剂随泡沫浮出，降低了回收率.因此，捕收剂的用量有一个适宜的范围，试验结果如图3表明在捕收剂TSM\|2用量为1.2 kg/t时，精矿的品位达到29.43%，回收率为85.99%，分别与捕收剂用量为0.6 kg/t时，精矿的品位上升了2.15%，回收率降低了8.24%，但是用量为1.4 kg/t时，精矿品位降低了0.06%，回收率提高了2.71%，但是此时选矿效率是最高的.2.4闭路流程试验结果 在上述条件试验中，确定了磨矿最佳细度为-0.074 mm 88.2%，硫酸、捕收剂TSM\|2的用量分别为10、1.2 kg/t时，精矿的品位仅为29.43%，回收率85.99%，说明一次粗选精矿的品位难以达到30%以上，粗选的尾矿品位较高为10.59%，使得精矿的回收率较低.因此对粗选的精矿添加了0.3 kg/t的捕收剂进行了再一次浮选，精矿的品位上升到31.74%.为了降低粗选尾矿的品位，对此产品进行了扫选.因此，采用全硫酸一粗一扫的反浮选工艺，粗选捕收剂分段加药进行了闭路试验，在磨矿细度为-0.074 mm 88.2%，粗选硫酸的用量为10 kg/t，第一、二段粗选分别添加1.2 kg/t，0.3 kg/t捕收剂TSM\|2，扫选添加6 kg/t硫酸，得到的精矿品位为P2O5 30.09%，回收率为86.53%的选矿指标，精矿的MgO含量为0.78%，脱镁率为88.13%.流程图见图4,试验的结果示于图5.图4闭路试验流程图Fig.4 The flow chart of closed\|circuit flotation图5闭路试验数质量流程图 Fig.5Quantity\|quality flow\|sheet3结语 a.云南会泽中低品位磷矿通过单一反浮一粗一扫粗选分段加药的流程工艺，只用硫酸作为pH值调整剂和磷酸盐矿物抑制剂选别云南会泽高镁中低品位胶磷矿能获得较好的选矿指标，此工艺为云南会泽磷矿的开发提供了新的途径. b.采用全硫酸一粗一扫的反浮选工艺，粗选捕收剂分段加药进行了闭路试验，在磨矿细度为-0.074 mm 88.2%，粗选硫酸的用量为10 kg/t，第一段粗选添加1.2 kg/t捕收剂TSM\|2，第二段添加0.3 kg/t捕收剂TSM\|2，扫选添加6 kg/t硫酸，可以获得精矿品位P2O5 30.09%，回收率为86.53%的选矿指标，精矿的MgO含量为0.78%，脱镁率为88.13%.致谢 本论文的研究工作获得了国家自然科学基金委员会、科技部、湖北省科技厅、武汉市科技局的资助，在此表示感谢！同时衷心感谢武汉工程大学和云南磷化集团有限公司项目组全体成员，感谢云南磷化集团有限公司以及武汉工程大学环境与城市建设学院的支持.