贵州某高品位碳酸盐型胶磷矿反浮选试验研究*

李若兰，刘润哲，刘丽芬

(云南磷化集团有限公司，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

磷矿作为国家战略性资源，对巩固农业的基础地位和促进国民经济发展具有重要作用[1-2]。我国磷矿资源储量虽大，但多数为中低品位难选胶磷矿，需要选矿富集后才能用于制取磷肥和生产精细磷化工产品[3-5]。目前我国胶磷矿选矿大多采用反浮选工艺脱除碳酸盐杂质富集磷矿物，少数采用擦洗脱泥工艺获得磷精矿，其他选别工艺的产业化应用极少，因此研究胶磷矿选矿技术对我国磷资源开发利用至关重要[6-7]。本研究针对贵州某地区高品位磷矿，采用自主研发的磷矿反浮选捕收剂，探索在反浮选工艺条件下使用不同抑制剂和不同浮选设备时的浮选效果[8]。

1 试验矿样

1.1 矿石性质

试样多元素分析结果见表1， 入磨原矿粒度筛析结果见表2 。

表1 试样多元素分析结果 单位：%

表2 入磨原矿粒度筛析结果

由表1可知，该矿主要杂质是碳酸盐矿物(MgO)，SiO2、Fe2O3、Al2O3杂质矿物质量分数较低，属于碳酸盐型磷块岩[9]。对于此类矿石，通过脱除碳酸盐矿物即可富集有用磷矿物，目前从实验室选矿机理研究到工业化生产，已经有很多成功案例[10-12]。

由表2可知：对于入磨原矿，+0.150 mm粒级P2O5品位相对较高；-0.025 mm粒级P2O5品位为28.99%，杂质MgO、Al2O3、SiO2质量分数较高。因此该矿难以通过分级获得合格精矿或者提前抛尾，需要浮选才能获得磷精矿。

1.2 矿石工艺矿物学研究

通过偏光显微镜下岩矿鉴定和MLA测定，对该矿样进行了工艺矿物学研究，结果表明：样品中主要矿物为碳氟磷灰石，脉石矿物为白云石、石英、玉髓、水云母等；矿样的主要构造类型为块状构造、砂屑状构造。通过测定，矿样中MgO主要赋存在白云石中，少量赋存在硅酸盐矿物中，脱除白云石矿物即可满足降镁的目标；SiO2主要赋存在硅质及硅酸盐矿物中。矿样的颗粒粒度较粗，白云石单体解离情况较好，主要和碳氟磷灰石连生。目前采用反浮选工艺脱除白云石矿物工艺成熟，易实现降镁提高精矿品质的目标[13-14]。

2 试验设备及试剂

主要设备：XMB-67型200×240棒磨机；XFDⅢ型浮选机(0.75 L)；XSHF-2-3型湿式分样机；XTLZ φ260/φ200型多用水环式过滤机；101A-4型电热鼓风干燥箱；ADVANTXP型 X射线荧光光谱仪。

主要试剂：碳酸盐矿物捕收剂，自制，配制成质量分数为5%的溶液；抑制剂磷酸，工业级，配制成质量分数为10%的溶液；pH调整剂硫酸，工业级，配制成质量分数为40%的溶液。

3 试验内容及结果

在磷矿反浮选中，使用全硫酸、全磷酸、硫酸和磷酸的混酸或其他无机酸作调整剂或抑制剂，均能取得良好的浮选指标[15]。但在工业化应用过程中，考虑到设备结垢、生产成本等问题，一般采用硫酸、磷酸的混合酸作抑制剂，既可减缓结垢，亦可降低成本[16-17]。

3.1 磨矿细度试验

矿石的最佳磨矿细度对浮选效果影响十分显著，因此对矿样进行了磨矿细度试验。试验流程见图1，试验结果见图2。

图1 磨矿细度试验流程

图2 磨矿细度与精矿P2O5品位、P2O5回收率的关系

由图2可知，随着磨矿细度的增加，精矿P2O5品位逐渐升高、P2O5回收率逐渐降低。综合分析，磨矿细度为-0.074 mm 质量分数占67.0%时指标较好，且考虑到今后的产业化应用情况，选择磨矿细度为-0.074 mm 质量分数占67.0%。

3.2 全硫酸流程试验

硫酸用量试验流程参见图1，磨矿细度为-0.074 mm 质量分数占67.0%，捕收剂用量为2.0 kg/t， 试验结果见图3。

图3 硫酸用量与精矿P2O5品位、P2O5回收率的关系

由图3可知：随着硫酸用量的增加，精矿P2O5回收率升高、P2O5品位变化不大；当硫酸用量为11.0 kg/t时，精矿P2O5品位为35.28%、P2O5回收率为96.84%。综合考虑各项指标，选择硫酸用量为11.0 kg/t。

3.3 全磷酸流程试验

磷酸用量试验流程参见图1，磨矿细度为-0.074 mm 质量分数占67.0%，捕收剂用量为2.0 kg/t，试验结果见图4。

图4 磷酸用量与精矿P2O5品位、P2O5回收率的关系

由图4可知：随着磷酸用量的增加，精矿P2O5品位变化不大，P2O5回收率先升高再降低；当磷酸用量为10.0 kg/t时选别指标较好，精矿P2O5品位为35.78%、P2O5回收率为95.56%。综合考虑各项指标，确定磷酸用量为10.0 kg/t。

3.4 硫酸、磷酸混酸试验

从以上试验结果得知，单独使用硫酸、磷酸作抑制剂时均可得到理想指标；但从生产实际看，全硫酸流程结垢严重，因此进行了以硫酸、磷酸混酸作抑制剂的试验，试验流程见图5，试验结果见表3。

图5 混酸作抑制剂试验流程

表3 混酸作抑制剂试验结果

由表3可知，开展硫酸、磷酸混酸作抑制剂平行试验，可获得精矿P2O5品位为35.77%、MgO质量分数为0.87%、P2O5回收率为97.71%，尾矿P2O5品位为6.56%的选别指标。实际生产中可以根据实际情况确定药剂用量。该试验流程为开路流程，便于指标控制。

3.5 柱机联选试验

浮选柱作为碳酸盐型胶磷矿选别的优良设备，由于占地面积小、能耗低、易于操作控制、利于细粒级磷矿浮选，且选别指标优良而被广泛应用[18-21]。因此针对该矿特点，采用了柱机联选流程，具体为粗选作业设备为浮选柱，采用连续运转方式，扫选则采用浮选机间断浮选。试验流程见图5，结果见表4。

表4 柱机联选试验结果

由表4可知，该矿采用柱机联选工艺进行选别是可行的，可得到P2O5品位不低于35.72%、MgO质量分数不高于0.92%、P2O5回收率不低于96.42%、精矿MER不高于0.07的优异磷精矿指标。粗选采用浮选柱流程稳定、指标较好。

4 结论

a.该矿属于碳酸盐型胶磷矿，采用自主研发的捕收剂，经过单一反浮选1次粗选1次扫选作业，可以得到优异的选别指标，且扫选精矿可以和粗选精矿合并为总精矿，形成开路流程，易于调控。今后工业生产可以根据入选矿石品位下降情况，再进行闭路流程技改。

b.使用全硫酸、全磷酸、硫酸和磷酸的混酸作为抑制剂，采用单一反浮选工艺流程，均能得到理想的指标；其中，使用磷酸作抑制剂时药剂成本高，而使用硫酸作抑制剂时设备结垢严重，故根据实际生产情况使用磷酸和硫酸的混酸作抑制剂，可以得到理想的技术经济指标。

c.该矿采用粗选用浮选柱、扫选用浮选机的联选工艺，经过1次粗选1次扫选反浮选开路流程，同样可以得到优异的磷精矿指标。粗选浮选柱流程稳定、指标较好、易于调控，可以为今后产业化生产提供依据。