《武汉工程大学学报》  2011年02期 17-19   出版日期：2011-03-28   ISSN:1674-2869   CN:42-1779/TQ

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湖北某胶磷矿粗选工艺的优化


0引言磷矿是我国重要的战略资源,它既是制取磷肥和生产黄磷、磷酸及其他多种磷制品的重要化工矿物原料,也是保障食品安全的重要物质,又是精细磷化工的物质基础,具有基础化工原料和支农原料双重属性,是经济社会可持续发展的重要物质保障,是我国快速发展的巨大支撑力量［13］.我国磷矿资源丰富,储量居世界第二位,但该储量包含了大量无法直接用于工业生产的低品位矿石,除少数富矿可直接用于生产外,大部分矿石必须经过较复杂的选矿加工流程富集后,才能供加工使用［45］.浮选是最重要的选矿方法之一,是较复杂的矿石处理过程,它受磨矿细度、浮选时间、药剂制度等因素的影响［6］.实践中,需根据矿石性质,通过试验研究,正确地选择上述工艺参数,以获得最优的技术经济指标.本实验根据湖北某胶磷矿的特点,初步确定了其最佳磨矿细度、浮选时间、抑制剂调整剂用量,对该矿进一步经济有效地开发利用具有重要意义［7］.1实验部分1.1试剂和仪器主要试验设备：RK/ZBM智能棒磨机;XFDⅢ变频调速调温单槽浮选机;XSHF23型湿式分样机.主要试验试剂：碳酸钠（工业纯）;水玻璃（模数为3.0）;六偏磷酸钠（工业纯）;浮选捕收剂HQJR自制.1.2实验方法原矿含P2O5体积分数为17.09%,SiO2体积分数为25.8%,CaO体积分数为35.4%,MgO体积分数为5.29%.采用开路粗选流程对该矿进行单因素试验,试验所用碳酸钠质量分数为10％,硅酸钠质量分数为5％,六偏磷酸钠质量分数为1％,捕收剂HQJR质量分数为2％,浮选在0.5 L浮选槽中进行,控制浮选温度30 ℃,叶轮转速2 100 r/min.具体试验流程见图1.图1粗选流程图
Fig.1The flow chart of roughing2结果与讨论2.1磨矿细度的影响浮选技术指标的高低,在很大程度上决定于磨矿时矿石单体的解离程度.选矿要求矿石中的有用矿物粒子和脉石矿物粒子达到完全单体解离.粒度不同的矿粒,浮选效果不同,粒度过大和极细浮选效果都不好.为了改善浮选过程和提高浮选指标,必须确定最适宜的磨矿细度.试验在保持碳酸钠4.0 kg/t、硅酸钠4.0 kg/t、六偏磷酸钠0.15 kg/t、捕收剂HQJR 08 kg/t,浮选时间5 min条件下,确定最佳磨矿细度.试验结果见表1.表1磨矿细度对浮选效果的影响
Table 1The effect of floatation from fineness of grinding
磨矿时间/
min磨矿细度
-0.074mm/%精矿品位/
% 精矿回收率/
%选矿效率/
%1195.5222.0671.0513.061296.5222.4676.0613.111398.2421.3881.7515.051498.9920.7484.4214.401599.6721.0187.8615.09由表1知,随着磨矿时间的延长,矿粒-0.074 mm 含量不断增多,P2O5品位先升高再下降,最后又上升,回收率不断地升高,选矿效率则先增高再下降,最后上升.13 min和15 min的浮选综合指标都较好,但因15 min时的磨矿时间较长,能耗大,故确定最佳磨矿时间为13 min,此时的细度为-0.074 mm 98.24%.这是因为矿物粒度大,重量就大,易从气泡上脱落,回收率低;粒度过细,增加能耗,还可能使矿粒表面活性增大,吸附大量的药剂和无选择性的粘着在其它矿粒表面上,影响浮选效果.第2期黄齐茂,等:湖北某胶磷矿粗选工艺的优化
武汉工程大学学报第33卷
2.2浮选时间的影响浮选时间也是影响浮选指标的一个重要因素.在其它条件相同时,浮选效果由浮选时间决定.对于每种矿石都有其适宜的浮选时间,时间太短则回收率低,时间太长不仅降低精矿质量,而且也不经济.试验在保持磨矿细度-0.074 mm 98.24%、碳酸钠4.0 kg/t、硅酸钠4.0 kg/t、六偏磷酸钠0.15 kg/t,捕收剂HQJR0.8 kg/t条件下,研究了浮选时间对浮选效果的影响.试验结果见表2.表2浮选时间对浮选效果的影响
Table 2The effect of floatation from floatation time
浮选时间/min精矿品位/%精矿回收率/%选矿效率/%124.3927.208.14222.6850.3712.42321.4171.9614.5420.7884.1114.92520.3990.9614.71由表2知,随着浮选时间的延长,回收率增大,而精矿质量降低,选矿效率则先升高后降低,浮选时间为4 min时,选矿效率最高为14.92%.2.3碳酸钠用量的影响碳酸钠是一种强碱弱酸盐,可用作碱性调整剂,水质软化剂,分散剂.其在矿浆中水解后得到的OH-、HCO-3、和CO2-3等离子,可使pH保持在8～10之间,使矿浆中的铁、钙、铜等有害离子成为难溶性的沉淀,消除其有害影响,减少捕收剂用量;同时碳酸钠可防止矿浆中细泥的团聚,提高浮选过程的选择性.试验在保持磨矿细度-0.074 mm 98.24%、硅酸钠3.0 kg/t、六偏磷酸钠0.1 kg/t、捕收剂HQJR1.4 kg/t,浮选时间4 min条件下,研究了碳酸钠用量对浮选效果的影响.试验结果见图2.图2碳酸钠用量对浮选效果的影响
Fig.2The effect of floatation from sodium carbonate dosage由表3知,随着碳酸钠用量的增大,精矿P2O5品位一直下降,回收率先升高后下降,碳酸钠用量为5.0 kg/t时,浮选综合指标最好,确定其为最佳用量值.2.4水玻璃用量的影响水玻璃是一种含有各种硅酸钠的无机胶体,由碱与石英砂共同融熔而制成.试验所用矿样来自湖北某磷矿,其SiO2质量分数为25.8%,硅酸盐矿物含量高,采用水玻璃抑制石英、硅酸盐、铝硅酸盐类矿物;同时水玻璃用作矿泥分散剂,减弱矿泥对浮选的有害影响.试验在保持磨矿细度-0.074 mm 98.24%、碳酸5.0 kg/t、六偏磷酸钠0.1 kg/t、捕收剂HQJR1.0 kg/t,浮选时间4 min条件下,研究了硅酸钠用量对浮选效果的影响.试验结果见图3.图3水玻璃用量对浮选效果的影响
Fig.3The effect of floatation from soluble glass dosage由图4知,随着水玻璃用量的增加,精矿P2O5品位先升高后降低,回收率则先降低,再上升,最后降低,且最佳用量为4 kg/t.这是因为少量水玻璃,提高了有用矿物的浮选活性,抑制了硅酸盐类矿物的浮选,过量的水玻璃使其选择性降低,增加了磷灰石在尾矿中的流失.2.5六偏磷酸钠用量的影响六偏磷酸钠能够和Ca2+、Mg2+及其他多价金属离子生成络合物,可抑制含这些离子的矿物;同时,它能分散矿泥,消除Ca2+、Mg2+离子的影响;且在低质量分数时可较好的改善浮选选择性.试验在保持磨矿细度-0.074 mm 98.24%、碳酸钠5.0 kg/t、硅酸钠3.0 kg/t、捕收剂HQJR 1.0 kg/t,浮选时间4 min条件下,研究了六偏磷酸钠用量对浮选效果的影响.试验结果见图4.图4六偏磷酸钠用量对浮选效果的影响
Fig.4The effect of floatation from sodium hexametaphosphate dosage 由图4知,随着六偏磷酸钠用量的增加,精矿P2O5品位先升高后降低,回收率则一直下降,其最佳用量为0.18 kg/t.3结语本试验采用开路粗选流程对湖北某胶磷矿进行了单因素浮选试验,在保持浮选温度30 ℃,叶轮转速2 100 r/min条件下,初步确定其最优粗选工艺为磨矿细度-0.074 mm 98.24%、浮选时间4 min、碳酸钠用量5.0 kg/t、硅酸钠用量4.0 kg/t、六偏磷酸钠用量0.18 kg/t,有利于该矿闭路浮选工艺的研究确定.