干扰床分选机分选磷矿规律的试验研究

王 宏，田忠坤，崔 亮

(1.中煤科工集团唐山研究院有限公司，河北 唐山 063012；2.河北省煤炭洗选工程技术研究中心， 河北 唐山 063012)

我国磷矿资源丰富，居世界第3位，其中，湖北宜昌地区属于全国磷矿资源储量较大地区，据勘测总磷矿储量高达9.5亿t。但是低品位磷矿占70%以上(品位小于27%)，未经深加工提纯分选，无法直接利用，从而导致绝大部分低品位磷矿被直接废弃，给国家的磷矿资源造成了极大的浪费。近几年,随着国家对资源管控力度的加大，出台了相应的法制法规，加大了对磷矿资源的综合利用力度，所以磷矿资源的深加工利用也提到了新的高度[1]。

传统的分选磷矿的方法：重介质旋流器+浮选法。该方法在过去的若干年取得了一定的成绩，但是随着资源的开采进行，贫、杂化日益凸显，细粒矿物含量逐渐增多。特别是粒度在0.3～3 mm的这部分矿物含量达到30%以上甚至更多，而且这部分矿物重介旋流器和浮选都不能很好的分选，所以这部分矿粒的分选成为制约磷矿分选的瓶颈，该研究方向是当前形势下摆在科研工作者面前的一道严峻的课题。

干扰床分选机从古老的水力分级机发展而来，是用于解决细粒矿物高效分级分选的重要设备，目前已经发展到第四代[2]。该设备选煤领域已大规模应用，但是在磷矿分选领域尚属空白，所以研究干扰床分选机分选磷矿的规律具有重要意义。

1 试 验

1.1 试验方法

试验系统主要由分选机、循环水泵、电磁流量计、水槽、阀门、管路及其他附件组成的。

矿物颗粒给入干扰床分选机的入料漏斗，通过入料漏斗粗煤泥分散到分选机的分选槽中。上升水流由循环水泵打入管路，通过阀门和电磁流量计在控制水流的流量，循环水到达压力室后形成一定的压力，并通过流体分配器产生一个恒定的紊动上升水流。入料中那些沉降速度恰好等于上升水流速的组分悬浮于分选槽中，形成具有一定密度的悬浮液干扰床层。干扰床密度可由上升水流的速度来控制。当达到稳定状态时，入料中那些沉降速度低于上升水流速的颗粒将进入溢流成为尾矿，而沉降速度大于上升水流速的颗粒将穿过床层，通过槽体内的集料装置进入底流成为精矿，从而实现矿物的分选。

本研究所用设备为自制的试验室干扰床分选机分选系统，如图1所示。

图1 干扰床分选机试验系统

1.2 试验步骤及矿样准备

试验采用的入料是宜昌某磷矿原矿中0～3.0 mm粒度级的部分，试验采取了两种矿样，本试验命名为A样(取自磁选尾矿)和B样(取自原煤脱泥筛筛下)。

1) 针对原矿样缩分选取500 kg，过3 mm筛子去粗。

2) 把3 mm筛子筛下物过1.5 mm筛子，把矿样分成0～1.5 mm和1.5～3 mm两级待用。取样化验分析：0～1.5 mm粒级A样品位23.50%，1.5～3 mm粒级A样品位23.80%；0～1.5 mm粒级 B样品位21.00%，1.5～3 mm粒级B样品位21.40%。

3) 依托中煤科工集团唐山研究院有限公司研发的干扰床分选机半工业化实验系统(图1)进行实验，系统的操作依据唐山研究院实验操作规范和研发的半工业化实验系统规范执行。

在不同上升水量的条件下进行分选试验，根据分选试验结果，研究精矿品位、尾矿品位、精矿产率与上升水量的变化关系，绘制关系曲线，总结分选规律，用于指导生产实践，具有重要意义。

2 结果讨论

试验结果见表1～4，关系曲线见图2～7。

表1 磷矿A样0～1.5 mm粒级试验结果

表2 磷矿A样1.5～3.0 mm粒级试验结果

图2 磷矿A样0～1.5 mm粒级精矿品位、产率关系曲线

表3 磷矿B样0～1.5 mm粒级试验结果

序号顶水流量/(m3/h)原矿品位/%取样精矿品位/%尾矿品位/%精矿产率/%12821.0023.4319.6435.8823021.0024.6518.8836.7433221.0025.1217.6245.0743421.0026.6715.0251.3353621.0027.1214.0153.3263821.0026.4115.3451.1374021.0025.5216.4750.0684221.0025.0217.3847.3894421.0024.3318.6741.17

表4 磷矿B样1.5～3.0 mm粒级试验结果

图3 磷矿A样1.5～3.0 mm粒级精矿品位、产率关系曲线

图4 磷矿B样0～1.5 mm粒级精矿品位、产率关系曲线

图5 磷矿B样1.5～3.0 mm粒级精矿品位、产率关系曲线

图6 磷矿A样、B样分选精矿品位对比关系曲线

图7 磷矿A样、B样分选精矿产率对比关系曲线

由图2可知，磷矿A样0～1.5 mm粒级精矿品位、精矿产率随顶水流量的增加先增大后减小，当顶水流量为36 m3/h时，精矿品位27.20%，精矿产率61.66%，为最佳工况点。

由图3可知，磷矿A样1.5～3.0 mm粒级精矿品位、精矿产率随顶水流量的增加先增大后减小，当顶水流量为38 m3/h时，精矿品位27.85%，精矿产率62.67%，为最佳工况点。

由图4可知，磷矿B样0～1.5 mm粒级精矿品位、精矿产率随顶水流量的增加先增大后减小，当顶水流量为36 m3/h时，精矿品位27.12%，精矿产率53.32%，为最佳工况点。

由图5可知，磷矿B样1.5～3.0 mm粒级精矿品位、精矿产率随顶水流量的增加先增大后减小，当顶水流量为38 m3/h时，精矿品位27.53%，精矿产率53.91%，为最佳工况点。

由图6可知，在相同粒级情况下，磷矿A样分选精矿品位高于B样分选精矿品位，这是由于A样(取自磁选尾矿)原矿品位高于B样(取自原煤脱泥筛筛下)原矿品位，试验结果与理论分析相吻合，试验数据有效。

在同一种矿样的情况下，粗粒级的矿样分选精矿品位高于细粒级分选精矿品位，这是由于细粒级矿样高灰细泥的影响，试验结果与理论分析相吻合，试验数据有效。

由图7可知，在相同粒级情况下，磷矿A样分选精矿产率高于B样分选精矿产率，说明A样易于B样分选。

在同一种矿样的情况下，粗粒级的矿样分选精矿产率高于细粒级分选精矿产率，这是由于细粒级矿样高灰细泥的影响，试验结果与理论分析相吻合，试验数据有效。

3 经济效益分析

假设年处理能力100万t的选磷厂，粗矿泥(粒度0～3.0 mm)20万t(保守计)。未经分选的品位小于23%粗矿泥市场售价50元/t。分选后的品位26%～27%磷矿市场售价250元/t。

通过上述分析可知，精矿产率53.32%～62.67%，基本上2 t生产1 t。粗矿泥(粒度为0～为3.0 mm)20万t分选后可得10万t精矿。新增经济效益：10×250-20×50=1500万元/a(保守估计)。经济效益显著。

4 结 论

1) 干扰床分选机实现了磷矿粗矿泥(粒度0～3.0 mm)的分选，通过分选作业可以把磷矿品位21%提高到27%左右，提高4～6个百分点。

2) 粒级0～1.5 mm精矿品位、精矿产率随顶水流量的增加先增大后减小，当顶水流量为36 m3/h时，精矿品位、精矿产率达到最佳工况点；粒级1.5～3.0 mm精矿品位、精矿产率随顶水流量的增加先增大后减小，当顶水流量为38 m3/h时，精矿品位、精矿产率达到最佳工况点。

3) 在相同粒级情况下，磷矿A样分选精矿品位、精矿产率高于B样分选精矿品位，这是由于A样(取自磁选尾矿)原矿品位高于、精矿分选易于B样(取自原煤脱泥筛筛下)原矿。

4) 由于细粒级矿样高灰细泥的影响，在同一种矿样的情况下，粗粒级的矿样分选精矿品位、精矿产率高于细粒级分选精矿品位、精矿产率。

5) 干扰床分选机分选磷矿粗矿泥(粒度为0～3.0 mm)经济效益显著，市场前景广阔。

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