钙镁离子对云南磷矿浮选的影响及回水处理

2012-06-11李冬莲张亚东

武汉工程大学学报 2012年10期

关键词：昆阳晋宁磷矿

李冬莲,秦芳,张亚东

(武汉工程大学环境与城市建设学院，湖北武汉 430074)

0 引言

因此，研究磷矿浮选矿浆中钙镁离子对浮选的影响程度，分析矿浆中无机离子的存在状态及含量，找出对应的处理方法及合理的废水处理工艺势在必行.

1 实验试样、设备与药剂

1.1 实验试样

试样采自云南磷化集团有限公司晋宁、安宁和昆阳磷矿.其原矿化学组成分别见表1.

表1 云南磷矿原矿化学多元素分析结果Table 1 Yunnan phosphate chemical element analysis results w/%

1.2 试验设备及仪器

a. 磨机设备：XMB-67型200×240棒磨机

b. 浮选设备：XFD3-63型单槽浮选机

c. 水银温度计：精度0.1度

d. 过滤机：XTL2Ø260/Ø200多用水环式真空过滤机

e. 烘箱：101-4A型电热鼓风干燥箱

f. 湿式分样机：XSHF-2-3湿式分样机

1.3 试验药剂

a. 碳酸钠：工业纯，配制10%水溶液

b. 水玻璃：工业纯，配制5%水溶液

c. H-02：工业纯，配制2%水溶液

d. 硫酸：化学纯，配制10%水溶液

e. 磷酸：化学纯，配制5%水溶液

f. 氯化钙：化学纯，配制1%水溶液

g. 氯化镁：化学纯，配制1%水溶液

h. 实验用水：武汉市自来水

2 试验结果及分析

2.1 钙镁离子对晋宁磷矿正浮选的影响

根据晋宁磷矿原矿含硅含镁较高的特点，要想得到优质精矿，需采用正反浮选工艺，在此主要研究Ca2+、Mg2+离子对晋宁磷矿正浮选的影响.35℃时，药剂制度及流程如图1.

图1 钙镁离子对晋宁磷矿正浮选影响试验流程图Fig.1 Effect calcium and magnesium ions on phosphate flotation test flowsheet

2.1.1 钙离子对晋宁磷矿正浮选的影响在矿浆中加入氯化钙溶液，添加的钙离子质量浓度分别为0、100、200、300、400、500 mg/L.在温度35 ℃条件下，按图1流程及条件进行浮选试验.钙离子对晋宁磷矿浮选的影响试验结果见图2.

图2 钙离子对晋宁磷矿浮选的影响Fig.2 Effect calcium ion on Jinning phosphate flotation

由图2可知，钙离子对晋宁磷矿正浮选影响很大.随着钙离子浓度的增加，回收率明显下降.当钙离子为200 mg/L时，精矿的回收率不到60%；当钙离子质量浓度超过400 mg/L时，精矿的回收率只有20%左右，且精矿品位明显降低.

2.1.2 镁离子对晋宁磷矿正浮选的影响在矿浆中加入氯化镁溶液，添加的镁离子质量浓度分别为0、25、50、75、100 mg/L.试验流程见图1，镁离子对晋宁磷矿浮选的影响试验结果见图3.

图3 镁离子对晋宁磷矿浮选的影响Fig.3 Effect magnesium ion on Jinning phosphate flotation

图3可以看出，镁离子对晋宁磷矿浮选影响较大，随着镁离子浓度增加，回收率下降.镁离子只有100 mg/L时，精矿的回收率不到60%.磷精矿品位也有一定程度的降低.

2.2 钙镁离子对安宁磷矿正浮选的影响

根据安宁磷矿含硅含镁较高的特点，要想得到优质精矿，须采用正反浮选工艺，在此主要研究Ca2+、Mg2+离子对安宁磷矿正浮选的影响.在磨矿细度-0.074 mm 87.72%，温度30 ℃，水玻璃用量8 kg/t，捕收剂H-02用量2 kg/t，浮选时间为4 min条件下，进行安宁磷矿正浮选Ca2+、Mg2+离子影响试验.

2.2.1 钙离子对安宁磷矿正浮选的影响在矿浆中加入氯化钙溶液，添加的钙离子质量浓度分别为0、100、200、300、400 mg/L.在温度30 ℃条件下，水玻璃用量8 kg/t，捕收剂用量2 kg/t.浮选时间为4 min.钙离子对安宁磷矿浮选的影响试验结果见图4.

图4 钙离子对安宁磷矿浮选的影响Fig.4 Effect calcium ion on Anning phosphate flotation

由图4可知，钙离子安宁磷矿浮选影响很大.随着钙离子浓度的增加，回收率明显下降.当钙离子质量浓度为100 mg/L时，精矿的回收率不到60%；当钙离子质量浓度超过200 mg/L时，磷精矿的回收率只有30%以下，且精矿品位明显降低.

图5 镁离子对安宁磷矿浮选的影响Fig.5 Effect magnesium ion on Anning phosphate flotation

2.2.2 镁离子对安宁磷矿反浮选的影响在矿浆中加入氯化镁溶液，添加的镁离子质量浓度分别为0、25、50、75、100、125 mg/L.镁离子对安宁磷矿浮选的影响试验结果见图5.图5可以看出，镁离子对安宁磷矿浮选影响很大，随着镁离子浓度增加，回收率显著下降.镁离子只有50 mg/L时，精矿的回收率不到50%.磷精矿品位也有一定程度的降低.

2.3 钙镁离子对昆阳磷矿反浮选的影响

根据昆阳磷矿原矿硅低镁高的特点，只需采用单一反浮选工艺，便能得到合格精矿，主要研究Ca2+、Mg2+离子对昆阳磷矿单一反浮选的影响.药剂制度及流程如图6.

图6 钙镁离子对昆阳磷矿反浮选影响试验流程图Fig.6 Effect calcium and magnesium ions on phosphate flotation test flowsheet

2.3.1 钙离子对昆阳磷矿反浮选的影响在矿浆中加入氯化钙溶液，添加的钙离子质量浓度分别为0、100、200、300、400 mg/L.试验流程及药剂制度如图6.钙离子对昆阳磷矿反浮选的影响试验结果见图7.

图7 钙离子对昆阳磷矿反浮选的影响Fig.7 Effect calcium ion on Kunyang phosphate flotation

图8 镁离子对昆阳磷矿反浮选的影响Fig.8 Effect magnesium ion on Kunyang phosphate flotation

2.3.2 镁离子对昆阳磷矿反浮选的影响在矿浆中加入氯化镁溶液，添加的镁离子质量浓度分别为0、25、50、75、100、125 mg/L.试验流程见图6，镁离子对昆阳磷矿反浮选的影响试验结果见图8.图8可以看出，镁离子对昆阳磷矿反浮选影响不大.镁离子质量浓度在0～125 mg/L范围内，精矿品位P2O528%左右，回收率70%左右，变化不显著.

由以上试验结果表明，在云南磷矿的浮选中，当钙离子质量浓度达到100 mg/L时，晋宁和安宁磷矿正浮选回收率下降20%；而当镁离子质量浓度达到50 mg/L时，晋宁和安宁磷矿正浮选回收率下降30%，对磷矿浮选产生较大影响.而对昆阳磷矿反浮选的影响不显著.也就是说，当晋宁和安宁磷矿浮选回水时，应根据回水中钙镁离子浓度确定回水点及回水处理工艺.

3 云南磷矿回水处理工艺探讨

为更进一步探讨晋宁、安宁磷矿浮选废水回用工艺，进行了晋宁磷矿一粗一精一扫正浮选、安宁磷矿一粗一扫正浮选和一反粗一反扫正反浮选5个循环闭路流程，测定各阶段矿浆钙镁离子浓度.取磨矿后矿浆上层清液，加药后矿浆及平衡后第4、5个循环的精矿、尾矿矿浆100 mL，测定其钙镁离子浓度，结果见表2、表3.

表2 晋宁磷矿正浮选各阶段矿浆Ca2+、Mg2+浓度测定结果Table 2 The concentration of Ca2+ and Mg2+ ions in Jinning phosphate direct-flotation

表3 安宁磷矿正反浮选各阶段矿浆Ca2+、Mg2+浓度测定结果Table 3 The concentration of Ca2+ and Mg2+ ions in Anning phosphate flotation

从表2、表3中钙镁离子测定结果可以看出，正浮选尾矿水中Ca2+、离子浓度较低，Ca2+质量浓度不到25 mg/L，Mg2+质量浓度只有20 mg/L，并未达到影响磷矿正浮选浓度限值(Ca2+100 mg/L，Mg2+50 mg/L)，可以直接返回正浮选使用；反浮选精尾矿Ca2+、Mg2+离子浓度很高(总浓度精矿达270 mg/L，尾矿达到80 mg/L)，且pH=6左右，不能够直接返回到正浮选，但是可以直接返回反浮选作为循环水利用.

显然，在云南磷矿正反浮选实践中，反浮选精矿可直接输送到下游制酸，而将正反浮选尾矿水分别浓缩、过滤，滤饼尾矿渣堆存，溢流、滤液各自返回到正反浮选作业，不须输送尾矿矿浆，既对回水进行了有效利用，又避免了尾矿库带来的安全隐患以及尾矿输送带来的一系列问题.