宜昌磷矿中磷层(Ph2)选矿试验

杨刚忠，廖宗明

(湖北省宜昌地质勘探大队，湖北宜昌 443100)

宜昌磷矿中磷层(Ph2)选矿试验

杨刚忠，廖宗明

(湖北省宜昌地质勘探大队，湖北宜昌 443100)

针对宜昌磷矿中磷层 (Ph2)中低品位矿石，反浮选工艺和重介质选矿是应用效果较好且较为成熟的两种工艺手段。对两种选矿方法 (实验室级的连续选矿试验)从工艺流程、选矿效果及可操作性等方面进行了对比探讨。结果表明：在常温条件下，单一反浮选工艺流程简单，选矿效率高，环境污染小，选矿成本较低，是同类型矿石选矿加工首选工艺;重介质选矿可作为预选作业提高原矿品位，粗精矿再进入反浮选，从而得到合格的磷精矿。

中磷层;选矿;重液浮沉;反浮选

0 引言

宜昌磷矿的选矿试验，自1969—1994年的20多年时间里，国内外有关科研设计单位和高等院校，先后进行了34种不同工艺路线的试验研究，从岩石矿物工业性质的研究到各种选矿方法的试验(包括擦洗光电选、浮选、反正浮选、光电与正反浮选、化学选矿及重介质选矿等)［1］。众多选矿试验研究成果为宜昌磷矿中低品位沉积型磷块岩的开发利用奠定了基础，指明了方向。值得注意的是，这些选矿试验主要是针对宜昌磷矿下磷层(Ph1)的中低品位矿石进行的。

近几年来，随着勘查重点不断北移，宜昌磷矿北部地区通过不同程度的地质勘查工作，深部找矿取得了重大突破，证实该区中磷层(Ph2)已由次要工业矿层转变为主要工业矿层［2］，初步估算总资源储量超过7.90亿t。其中，需要进行选矿后才能提供工业利用的Ⅲ级品矿石资源储量达5.84亿t。为了科学合理地开发和利用宜昌磷矿中磷层(Ph2)中低品位磷矿资源，在现阶段深入探讨其选矿工艺的特点及效果，进而正确选择合理的选矿方案和工艺流程，显得尤为重要。

1 中磷层(Ph2)选矿试验概况

宜昌磷矿中磷层(Ph2)中低品位磷矿石选矿试验研究是近几年才开始开展的。宜昌明珠磷化工业有限公司采集董家包矿区Ph2矿层样品交由化工部连云港设计研究院和中化地质矿山总局地质研究院分别进行了选矿试验;杉树垭矿区东部矿段委托中化地质矿山总局地质研究院进行过选矿方案试验研究［3］;湖北宜化集团和宜昌诚信工贸有限公司分别采集Ph22及Ph21矿层(全层样及上、下贫矿混合样。注：宜昌磷矿中磷层(Ph2)于北部地区分化为两个工业矿层，即：第一矿层(Ph21)及第二矿层(Ph22)进行了实验室级的连续选矿试验［3，4］(见表1)。历次选矿试验研究结果表明，宜昌磷矿中磷层(含Ph22、Ph21矿层)中低品位矿石采用重介质工艺流程及反浮选工艺流程两种方法进行实验室级连续选矿试验，其技术工艺路线是可行的。

下文以宜昌磷矿江家墩矿区Ph22选1#(全层样)为例，对重液浮沉和反浮选两种选矿方法从工艺流程、选矿效果、可操作性等方面进行对比探讨。

2 重液浮沉选矿试验

2.1 入选矿石样品的主要特征描述

采自宜昌磷矿江家墩矿区的“Ph22选1#”为中磷层第二矿层Ph22的全层样，原矿层平均厚度较大，三分结构明显，Ⅰ级品相对发育。选矿试验样分别由六个选样组成(顶板+上贫矿+中富矿+下贫矿+全层混合矿+底板)，各选样重量按矿层厚度百分比进行分配［5］，矿石入选品位为 P2O5：22.36%。

磷块岩矿石矿物成份，由磷酸盐矿物和脉石矿物两大类组成。磷酸盐矿物主要为泥晶磷灰石(胶磷矿)及亮晶磷灰石，脉石矿物主要为白云石、水云母、钾长石、石英、玉髓等;矿石结构以亮晶粒屑结构、泥晶砂屑结构为主;矿石构造主要为条带状，次为致密条带状及致密块状。矿石自然类型划分为二类：①白云岩条带状磷块岩，与及上、下贫矿层相对应;②致密条带状磷块岩，与富矿层相对应。

表1 宜昌磷矿中磷层(Ph2)历次选矿试验结果表Table 1 Previous beneficiation test results of middle phosphate layer(Ph2)in Yichang

表2 原矿化学多项分析及工业类型划分表Table 2 Multiple chemical analysis of ore and its industrial type division

原矿化学多项分析及工业类型划分见表2。

2.2 重液浮沉试验结果

由于磷块岩中磷酸盐矿物与脉石矿物呈条带状或互层状相间产出，为重介质选矿提供了可能。根据原矿石性质及重介质选矿的实践经验，为探索重选的可行性，确定采用粒度上限分别为15 mm、10 mm，粒度下限为0.5 mm的试样进行对比试验。浮沉试验所用重液采用二碘甲烷、二溴乙烷、三溴乙烷、四氯化碳等有机重液［6］。

－15+0.5 mm重液浮沉试验结果见表3，重选可选性曲线见图1。

表3 Ph22全层样-15+0.5 mm重液浮沉试验结果表Table 3 Dense medium separation test results of all PH22layer samples at －15+0.5 mm size 单位：%

图1 -15+0.5 mm及-10+0.5 mm重选可选性曲线对比图Fig.1 Contrast of gravity separation curves between －15+0.5 mm and －10+0.5 mm

表4 Ph22全层样-15+0.5 mm及-10+0.5 mm重选理论分选指标Table 4 Theoretical indicators of dense medium separation of all PH22layer samples at －15+0.5 mm and －10+0.5 mm

由重选可选性曲线可查得重选理论分选指标，结果见表4。

从表4试验结果可以看出：对于Ph22全层样，－15+0.5粒级与－10+0.5粒级的选矿指标相当，但－15+0.5粒级的邻近比重矿物含量明显高于－10+0.5粒级，所以选择－10+0.5粒级是适宜的。

图2 Ph22选1#开路试验工艺流程图Fig.2 Process flow diagram of beneficiation test in open flow of sample 1#from PH22layer

表5 Ph22选1#开路流程试验结果表Table 5 Beneficiation test results in open flow of sample 1#from PH22layer

3 反浮选试验

由入选原矿石样品特征描述可知：“Ph22选 1#”磷块岩的脉石矿物主要为白云石，次为水云母、钾长石、石英、玉髓等。根据矿石性质，可以确定采用单一反浮选的选矿工艺选别该矿，即在pH值为5.5左右的酸性介质中浮出碳酸盐矿物，达到富集磷酸盐矿物的目的［7］。该工艺适宜于宜昌磷矿上贫矿或高镁低硅混合型及碳酸盐型矿石［8］。

3.1 开路流程试验图及试验结果

试验流程见图2，试验结果见表5。

4 讨论与认识

(1)在常温条件下，采用单一反浮选工艺流程，以磷酸为抑制剂，可以得到合格的优质磷精矿，且工艺流程简单，所需药剂较少，分选效率高，环境污染小，可操作性强，选矿成本较低。

(2)由表4结果可以看出，Ph22全层样及Ph21全层样邻近比重矿物含量均较高，这主要是由于矿石中白云石含量较大，而其比重与胶磷矿相近，使得在分选过程中的邻近比重物含量较高。根据重选可选性分类：Ph22全层样、Ph21全层样矿石属很难选矿石，尤其是Ph22全层样－15+0.5粒级属于特别难选矿石。分选中以白云石为主的邻近比重物易进入精矿，这就对分选比重的控制精度范围要求较为精准，控制范围必须在0.01以内，因此在重介质选矿中，必须采用较高分选精度的分选设备，稳定控制分选比重。

(3)对于Ph22全层选矿样，－15+0.5粒级与－10+0.5粒级的选矿指标相当，但－15+0.5粒级的邻近比重矿物含量明显高于－10+0.5粒级，选择－10+0.5粒级是适宜的。

(4)通过重介质选矿，要得到P2O5品位在30%以上的精矿，Ph22全层样需要的比重为2.89 g/cm3，精矿中含MgO为3.54%;而要获取含MgO＜1.5%的精矿，分选比重必须控制在2.97 g/cm3以上，而在实际生产中操作难度极大。对类似较低品位矿石可以考虑采用重选—反浮选的联合工艺流程，即以重介质选矿作为预选作业提高原矿品位，粗精矿再进入反浮选，从而得到合格的磷精矿。

［1］陈绪林，等.湖北省宜昌市夷陵区杉树垭磷矿地质详查报告［R］.宜昌：湖北省宜昌地质勘探大队，2006：45－47.

［2］杨刚忠.宜昌磷矿北部地区中磷层(Ph2)地质特征及富矿带展布［J］.资源环境与程，2008，22(4)：406 －407.

［3］杨刚忠，等.湖北省宜昌磷矿江家墩矿区地质详查报告［R］.宜昌：湖北省宜昌地质勘探大队，2008：45－47.

［4］冯鄂生，等.湖北省宜昌磷矿孙家墩矿段地质详查报告［R］.宜昌：湖北省宜昌地质勘探大队，2008：42.

［5］杨刚忠.湖北省宜昌磷矿江家墩矿区Ph22、Ph21磷矿层选矿试验采样设计［R］.宜昌：湖北省宜昌地质勘探大队，2008：9－10.

［6］中化地质矿山总局地质研究院.湖北省宜昌江家墩磷矿Ph22、Ph21矿层实验室选矿试验报告［R］.宜昌：湖北省宜昌地质勘探大队，2008：15 －18.

［7］丁晓姜.湖北省××条带状磷块岩选矿试验研究［J］.化工矿产地质，2008，30(2)：108 －111.

［8］罗惠华.湖北宜昌中低品位胶磷矿选矿工艺探讨［J］.矿冶，2007，16(4)：10 －13.

Discussion on Laboratory Beneficiation Tests of Middle Phosphate Layer in Yichang

YANG Gangzhong，LIAO Zongming
(Yichang Geology Exploration and Prospecting Brigade of Hubei，Yichang，Hubei443100)

Aiming at those middle－low grade ore in the middle Phosphate layers(Ph2)in Yichang，reverse flotation and dense medium separation are the two most effective techniques.This paper contrasts two techniques above(beneficiation test in laboratory)from the aspects of process flow，processing effect and operability.The results show that：at room temperature conditions，reverse flotation process is easier，more efficient，less pollutive，lower cost，which is the preferred processing technique for this ore type.Dense medium separation can be used as pre－operation to raise grade of ore，but reverse flotation is necessary in order to obtain eligible phosphate concentrate.

middle phosphate layer;beneficiation;dense medium separation;reverse flotation

TD92

B

1671－1211(2012)02－0180－05

2011－12－31;改回日期：2012－01－12

杨刚忠 (1970－)，男，高级工程师，地质矿产调查专业，从事固体矿产勘查评价工作。E－mail：hbygz@163.com

张 烈)