一种混合型钙质磷块岩的浮选工艺研究*

2021-06-23张路莉谢国先庞建涛杨尔勋

化工矿物与加工 2021年6期

张路莉，谢国先，庞建涛，杨尔勋

(1.云南磷化集团有限公司，云南昆明 650600；2.国家磷资源开发利用工程技术研究中心，云南昆明 650600)

0 引言

云南磷矿储量丰富，位居全国第二[1]，以沉积型磷块岩形式存在。滇池周边分布有大量的此类磷块岩矿石[2]，包括硅质及硅酸盐型、碳酸盐型及混合型磷块岩。混合型磷块岩又分为混合型硅质和混合型钙质磷块岩，本研究以滇池周边海口片区某矿山堆存的混合钙质磷块岩为研究对象，探索其合适的浮选工艺。

1 试验矿样分析

1.1 矿石多元素分析

试样的多元素分析结果如表1所示。

表1 试样的多元素分析结果单位：%

由表1可知，该堆存矿ω(CaO)/ω(P2O5)=1.84，大于1.75；酸不溶物质量分数为21.56%，大于20%，依据DZ/T 0209—2020《地质勘查规范磷》，该堆存磷矿石属于混合型钙质磷块岩。

1.2 工艺矿物学研究

工艺矿物学研究发现，该磷矿石有用矿物为胶磷矿，脉石矿物主要为白云石、石英、玉髓，其次为黏土矿物和褐铁矿。白云石主要呈团块状胶磷矿间隙填充物、假鲕状胶磷矿内核，或者呈团块状胶磷矿包裹体形式存在，嵌布粒度细小；石英、玉髓以粒状、粒屑状隐晶质与磷矿物胶结；胶磷矿呈凝胶状、粒屑状，与石英、玉髓、白云石、褐铁矿、黏土矿物紧密共生，并且磷矿物中存在少量镁、硅、铁、铝等有害组分。试样主要矿物组成如表2所示。

表2 试样主要矿物组成单位：%

当试样磨至-0.074 mm质量分数占91.21%时，磷矿物的单体解离度为87.13%，矿石需要磨得更细才能满足浮选的要求。

2 试验设备仪器及试验药剂

主要试验设备仪器：XMQ240×90锥形球磨机，XSHF 2-3湿式分样机，XFDⅣ0.75L、0.50L实验室挂槽浮选机，XTLZ-Φ260/200真空过滤机，DHG-9101-45电热恒温鼓风干燥箱，LT3001 电子天平，HJ-2A磁力搅拌器。

试验药剂：YP3，质量分数为20%～25%的稀磷酸，工业级；YP4，质量分数为97%～98%的浓硫酸，工业级；碳酸钠，工业级；水玻璃，工业级；YP6-3、YP6-6，捕收剂，工业级。

3 试验及结果分析

3.1 磨矿粒度分析

将矿石细磨至-0.074 mm质量分数占93.13%，进行粒度筛析，结果如表3所示。

表3 -0.074 mm粒级的粒度分析结果

由表3可知，+0.074 mm粒级中磷矿物含量较高，杂质矿物以难磨的石英为主；-0.074+0.038 mm粒级中磷矿物含量较高，表明解离得比较充分，同时硅质类脉石含量也较高；-0.038 mm粒级产率最高，MgO质量分数也最高，表明白云石类杂质矿物容易破磨。

3.2 单一反浮选试验结果

由于该类矿石碳酸盐矿物含量高，故首先采用单一反浮选脱镁工艺进行探索试验。将试样磨至-0.074 mm质量分数占93.13%，进行不同药剂制度下的反浮选粗选试验，药剂添加方式、充气及搅拌等依据以前的试验研究成果[3]，试验以泡沫刮尽为浮选终点，工艺流程如图1所示，试验结果如表4所示。

图1 单一反浮选试验流程

表4 单一反浮选试验结果

由表4可知，随着YP4和YP6-6用量的增加，尾矿产率升高，尾矿P2O5品位也升高，但精矿P2O5品位难以达到化肥用磷矿精矿的最低要求[4]。主要原因在于，原矿中SiO2质量分数为20.43%，对于反浮选而言较高，在反浮选过程中硅质矿物难以通过泡沫排出，而随磷矿物一起富集。说明这类矿石通过单一反浮选不能得到符合磷肥行业最低用矿要求的磷精矿。

3.3 正反浮选试验结果

磷矿正浮选在碱性条件下进行，选用碳酸钠作为pH调整剂，水玻璃作为抑制剂。在正浮选工艺研究中，原矿SiO2质量分数一般在25%以上，本试样的SiO2质量分数为20.43%，在正浮选中属于低硅含量[5-8]；但试样的MgO质量分数为5.34%，这类磷块岩矿石应采用反浮选选别；因此，该矿石宜采用正浮选1粗—反浮选1粗1精流程(见图2)进行选别。药剂用量为优化后的用量，每步作业都以泡沫刮尽为浮选终点，试验结果如表5所示。

图2 正反浮选工艺流程

表5 正反浮选试验结果单位：%

由表5可知，采用正反浮选工艺流程，可以获得精矿P2O5品位30.25%、MgO质量分数0.81%、精矿产率55.32%的指标，精矿品质达到酸法用磷精矿工业一等品Ⅰ级的标准[4]，综合尾矿(尾矿1、尾矿2、尾矿3合并)P2O5品位8.77%，可以直接排尾，但为了提高精矿产率，尾矿3需进行再选。尾矿3再选的工艺流程如图3所示，试验结果如表6所示。

图3 正反浮选工艺优化流程

由表6可知，经过正反浮选流程优化，尾矿P2O5品位明显降低，综合尾矿(尾矿1、尾矿2和再选尾矿合并)的P2O5品位降至7.52%；再选精矿和精选精矿合并，综合精矿指标为：P2O5品位30.18%，MgO质量分数0.81%，产率57.82%，P2O5回收率84.62%，精矿产率增加了2.75%，且精矿品质仍然能够达到磷精矿工业一等品Ⅰ级的要求。表明该工艺流程更适合该种磷块岩矿石的选别。