《武汉工程大学学报》 2011年02期
38-40,45
出版日期：2011-03-28
ISSN:1674-2869
CN:42-1779/TQ
硅质胶磷矿中铁、铝杂质脱除试验研究
0引言我国磷矿资源丰富,其中以中低品位胶磷矿（P2O5质量分数20%左右）居多［13］,通常硅质胶磷矿中含铁、铝倍半氧化物（R2O3）较高.传统的湿法磷酸生产中,铁、铝不仅干扰硫酸钙结晶的成长,还使磷酸形成淤渣,造成后续浓缩过程中P2O5的损失较大［4］.因此,工业标准中酸法磷肥对铁、铝倍半氧化物（R2O3）有明确的要求:一类磷精矿倍半氧化物不得高于2.5%；二类磷精矿倍半氧化物不得高于3.0%［5］.在湿法磷酸及酸法制肥过程中,许多企业都通过开发新的加工工艺和处理方法来降低铁、铝等倍半氧化物的干扰,虽然取得好的效果,但开发及生产成本较高［67］.因此,从磷矿物选矿着手,脱除铁、铝杂质,获取高品质的磷精矿,对磷工业生产有很大的应用价值.1试验部分1.1矿石性质
1.1.1原矿多元素分析矿石采至滇池周边某磷矿,该磷矿石为沉积型硅质磷块岩,以非晶质胶磷矿为主,嵌布粒度细.原矿化学分析如表1所示.
2.1.2磨矿粒度分析将原矿细磨到-0.074 mm 95%,进行粒度分析,结果如表2所示.表1原矿多元素分析
Table 1Chemical composition of the ore
项目名称P2O5MgOSiO2CaOFe2O3Al2O3FA.I烧失量质量分数/%19.871.3136.2429.181.712.631.8840.494.22表2-0.074 mm 95%原矿粒度分析
Table 2Size analysis of the -0.074 mm 95% ore
粒级/mm产率/%单个累积品位/%P2O5MgOSiO2Fe2O3Al2O3单个累积单个累积单个累积单个累积单个累积+0.0744.92 4.92 24.21 24.21 0.51 0.51 35.47 35.47 0.82 0.82 1.22 1.22 -0.074~+0.04620.03 24.95 24.38 24.35 0.60 0.58 36.82 36.55 0.96 0.93 1.78 1.67 -0.046~+0.03822.29 47.24 22.17 23.32 0.89 0.73 38.46 37.45 1.58 1.24 2.71 2.16-0.03852.76 100.00 16.93 19.95 1.87 1.33 35.42 36.38 2.24 1.77 3.15 2.68合计100.00 19.95 1.33 36.38 1.77 2.68 表2数据显示,矿石中磷、镁、铁、铝含量在0.046 mm粒度上下有明显差异,+0.046 mm粒级中,磷质量分数为在24%以上,镁、铁、铝含量较低；-0.046 mm粒级中,刚好相反,且硅质矿物含量较高,尤其在-0.046 mm~+0.038 mm粒级,表明该磷矿石硅质脉石矿物中含中等硬度的硅酸盐较高,且铁、铝等倍半氧化物在该粒级的含量明显较高,表明铁、铝倍半氧化物主要包含在硅酸盐中.1.2药剂及方法试验药剂包括:碳酸钠,工业级；水玻璃,工业级；浓硫酸(质量分数98%),工业级,重庆川东化工集团；YP2-1、YP2-3,工业级,云南磷化集团试剂厂.试验采用分级浮选分段加药的方法.原矿磨至-0.074 mm质量分数占95%,再用0.046 mm的筛进行分级,获得两种粒级的产品.对于粗粒级产品直接采用正浮选进行选别；细粒级产品采用正反浮选进行选别.2结果及讨论2.1粗粒级矿石试验结果粗粒级矿石五氧化二磷品位较高,而铁、铝杂质含量都较低,因此采用抑制硅质矿物,直接浮选磷矿物的工艺流程,流程如图1所示,试验结果如表3.图1+0.046 mm粒级矿石试验工艺
Fig.1Test flow of the +0.046 mm particlelevel ore表3+0.046 mm粒级试验结果
Table 3Result of the +0.046 mm particlelevel ore%
产品名称γP2O5MgOFe2O3Al2O3SiO2εP2O5精矿60.7430.350.740.780.6524.3475.24尾矿39.2615.460.171.183.0555.4224.76原矿100.0024.500.520.941.5936.57100.00第2期谢国先,等:硅质胶磷矿中铁、铝杂质脱除试验研究
武汉工程大学学报第33卷
试验结果表明,分级后的粗粒级矿石经过一次正浮选,就能获得高质量的磷精矿:P2O5质量分数为30.35%、MgO质量分数为0.74%、铁、铝倍半氧化物（R2O3）质量分数为1.43%,达到一级酸法磷肥对磷精矿倍半氧化物杂质的要求.2.2细粒级矿石试验结果细粒级矿磷品位较低,同时氧化镁、倍半氧化物及硅质脉石含量较高,直接正浮选不能达到提高磷品位,降低镁、倍半氧化物的目的,工艺采用一次粗选,两次精选及一次反浮选的流程,如图2所示,试验结果如表4所示.图2-0.046 mm粒级矿石试验工艺
Fig.2Test flow of the -0.046 mm particlelevel ore表4-0.046 mm粒级试验结果
Table 4Result of the -0.046 mm particlelevel ore%
产品名称产率P2O5MgOFe2O3Al2O3SiO2εP2O5精矿39.8430.590.590.751.0318.5664.61尾矿45.085.9713.340.780.827.871.60尾矿310.5518.771.001.972.7440.2210.50尾矿216.0212.350.702.744.1645.4310.49尾矿128.518.470.462.815.1458.1412.80原矿100.0018.861.261.792.8835.89100.00图3分级浮选闭路流程
Fig.3Closed circuit flow of rating flotation表4数据显示,通过分段加药,硅质矿物排除效果好,精矿中倍半氧化物得到了很好的排除,获得的精矿指标为P2O5质量分数30.59%、R2O3与MgO质量分数为2.37%；尾矿1、尾矿2及尾矿4三者综合P2O5质量分数为9.47%,对于滇池周边胶磷矿选矿已经达到抛尾标准,可以直接抛尾；尾矿3的P2O5质量分数为18.77%,可返回到粗选位置再选.2.3闭路试验根据分级浮选开路试验工艺和药剂制度,进行全流程闭路试验,流程如图3所示.试验结果见表5.闭路试验精矿1和精矿2合并为总精矿,则磷精矿指标为P2O5质量分数30.48%、MgO质量分数为0.66%、倍半氧化物（R2O3）质量分数为1.65%,其中倍半氧化物含量达到一级酸法磷肥对磷精矿的杂质要求.
表5闭路试验结果
Table 5Result of the closedcircuit experiment%
产品名称产率P2O5MgOFe2O3Al2O3SiO2εP2O5精矿115.7530.450.770.720.6723.8723.50精矿233.6730.500.610.780.9918.7650.34总精矿49.4230.480.660.760.8920.3973.84细粒总尾矿40.369.382.433.124.5749.6218.55粗粒尾矿10.2215.210.231.103.1155.847.61原矿100.0020.401.331.752.6035.81100.003结语a. 沉积型胶磷矿嵌布粒度细,如果有用磷矿物和脉石矿物在某一粒级上下（如0.046 mm）呈明显差别分布,采用分级浮选能够减小微细粒级矿石对选矿的负面影响. b. 铁、铝含量较高的硅质胶磷矿,特别是铁、铝矿物伴生在硅质矿物中的胶磷矿,通过以抑制硅质矿物为主,分段加药的方式,能够比较好地脱出硅质脉石矿物,同时达到脱出铁、铝杂质的目的.c. 对于这种沉积型硅质胶磷矿,在0.046 mm粒度进行分级,通过分段加药的选矿方法,获得的磷精矿指标:P2O5质量分数为30.48%、MgO质量分数为0.66%、SiO2质量分数为20.39%、铁、铝倍半氧化物（R2O3）质量分数为1.65%,达到一级酸法磷肥对磷精矿的用矿要求,使用这类磷精矿能够有效降低磷肥生产的运行成本,提高磷的利用率.d. 细粒级尾矿P2O5质量分数为9.38%,达到了工业排放标准,可以直接排入尾矿库陈放；粗粒级尾矿SiO2含较高,P2O5质量分数为在15%左右,且粒度较大,不能直接返回再选,必须进行单独地再磨再选处理.