某硅钙质胶磷矿正反浮选试验

王涛，付磊，李宁

（云南磷化集团有限公司，云南 昆明 650600）

近年来，全球磷矿储量一直稳定在670亿t，摩洛哥和西撒哈拉所拥有的储量占75%，我国占全球储量的6%左右，居世界第二[1]。我国磷矿特点是富矿少、贫矿多、易选矿少，以中低品位居多，品位大于30%的富矿少，截至2016年底，高品位磷矿（P2O5＞30%）基础储量仅占总量的9%，不足总量的十分之一[2]，磷矿石平均品位为 17%左右[3]。我国磷矿以难选的磷块岩居多，即以胶磷矿为主，此类矿石中磷灰石呈隐晶质-显微晶质存在，选别难度较大。磷矿属于不可再生资源，随着富矿和易选矿的减少，对中低品位磷矿尤其是胶磷矿的选矿技术研究已迫在眉睫，所以胶磷矿的选矿及其工艺研究越来越受到重视[4]。

目前，磷矿的主要选矿工艺有擦洗脱泥、重介质选矿、焙烧-消化、浮选、化学选矿及联合选矿等[5]。其中浮选是磷矿选矿中应用最广且最有效的方法，磷矿浮选工艺主要有直接正浮选、单一反浮选、正-反浮选、反-正浮选和双反浮选工艺。

低磷高镁硅钙质磷块岩的选矿是当前磷矿选矿的一大难题[6]，本文通过对云南某地磷矿此类磷矿石的探索试验获得了一些改进工艺的措施。

1 原矿分析、试验仪器及试剂

1.1 矿石性质

矿石采自云南某地磷矿三层矿，矿石矿物组成比较简单，主要有用矿物为胶磷矿和少量的非均质磷矿物及磷灰石；脉石矿物主要为白云石和石英，次为长石云母类和铁碳质矿物等。矿石化学组份见表1，矿石矿物组成及含量见表2。

表1 原矿化学多元素分析结果/%Table 1 Results of multi-element analysis of the raw ore

表2 主要考查组份在各矿物中的赋存状态测定结果/%Table 2 Results of the occurrence state of the main components in each ore

由表2可知，对MgO组份来说，MgO基本全部赋存在白云石矿物中，因此，只要能选去大部分的白云石矿物，就能满足MgO指标（＜1%）的要求，因此，从总体上看，降镁较易。对R2O3组份来说， Al2O3基本赋存在长石-云母类矿物中，而Fe2O3赋存在铁碳质矿物中，但由于长石—粘土云母类矿物和铁碳质矿物的嵌布粒度较小，很难单体解离。因此，总体上该矿降R2O3应进行选择性细磨。

对SiO2组份来说，其矿物中的分布较广，94.4%的SiO2赋存在石英矿物中，5.5%的SiO2赋存在粘土类矿物中，因此，选择合适的SiO2抑制剂就能有效地选去大部分含不溶SiO2的石英和粘土云母类矿物，就能满足SiO2指标要求，因此，从总体上看，降硅也较易。

1.2 入选原矿筛析结果

采用湿式套筛，对试验确定的较佳磨矿细度的入选原矿进行了粒度分析，筛析结果详见表3。

表3 入选原矿筛析结果Table 3 Sieve analysis results of the selected raw ore

由筛析结果可知，入选原矿-0.031 mm粒级含量近63%。随着粒级的减小P2O5品位逐渐上升，在-0.038 +0.031 mm达到较大为17.20%，而后下降，在-0.031 mm中的品位与原矿相近；MgO则趋向于在细粒级中富集；SiO2和R2O3在各个粒级中的品位相差不大。由此可见，该矿石需要细磨后进行全粒级浮选，而能否实现细粒级矿粒的有效分选应是浮选工艺的关键。

1.3 主要矿物的解离度[7]

胶磷矿与白云石、石英矿物主要呈平直嵌布。因此通过选择性磨矿，矿石的主要矿物能实现单体解离。通过对-0.074 mm粒级矿粒进行解离度测定，胶磷矿和白云石的解离度分别达到93.3%和83.07%。由此可知矿石须经细磨至-0.074 mm含量＞90%才能保证矿物达到单体解离，满足选矿工艺要求，表3的筛析数据也证实了这一判断，胶磷矿与主要脉石矿物的嵌镶关系见图1。

试验使用的仪器及试剂分别见表4、5。

图1 磷块岩条带有块状胶磷矿和团粒状胶磷矿（深色）两种平直嵌布于石英（白色）或白云石矿物（浅黄色）中Fig. 1 Phosphate block bar with two kinds of gelled phosphate rock (dark) and gelled phosphate rock (dark) embedded in quartz (white) or dolomite minerals (light yellow)

表 4 试验仪器设备Table 4 List of test instruments and equipments

锥形球磨机钢球配比见表5，锥形筒容积6.25 L，充填率23%。

表5 钢球配比Table 5 Steel pellet ratio

表6 试验药剂Table 6 List of test agents

1.4 试验仪器及试剂

此次试验中所使用捕收剂CXY-P2为武汉工程大学提供的一种新型环保捕收剂，该药剂具有以下特点：

①药剂无毒无异味，降低了生产过程中的二次污染；药剂具有良好的水溶性，有利于常温（不加温）浮选工艺。试验全程在不加温条件下其技术指标与夏季相近，说明该捕收剂对温度不敏感，完全满足常温浮选要求，可减少加温能耗。

②该药剂为阴离子捕收剂，主要成份为脂肪酸，通过调节药剂组成[8]，可使其带有两性性质。在弱碱（pH值～9）弱酸（pH值～5）环境下均能产生捕收作用。①正-反浮选流程只需使用一种捕收剂。正浮选作业中添加捕收剂后，反浮选作业就不需添加，使得药剂耗量下降。②浮选矿浆酸/碱度下降，节省酸/碱耗量，减小矿浆对设备的腐蚀。

③药剂浮选速度快，比常见同类捕收剂浮选速度提高20%，能提高浮选能力，降低能耗，且减少浮选槽数量。

④良好的水溶性使得CXY-P2 捕收剂对温度不敏感，可省掉加温设备；良好的弥散性使得泡沫大小均匀、捕收性好且易消泡、不发粘，提高了矿浆流动性。有利于后续脱水制酸等作业的平稳运行，不会产生冒泡现象；良好的选择性使得尾矿品位比使用其他捕收剂进行作业时更低，普遍低 1% ～ 2%。

2 试验及结果

2.1 流程试验

图2 试验流程Fig. 2 Test flow chart

试验药剂制度及流程结构见图2。

2.2 选矿过程矿相跟踪[8]

浮选过程工艺矿相跟踪质量统计见表7。

表7 磷矿工艺矿相跟踪质量统计Table 7 Statistical table of mineral phase tracking quality of phosphate ore process

表7中数据显示，经过选矿磷矿物达到富集目的。本次试验制定的技术路线合理。

2.3 浮选工艺试剂成本

两种流程试剂成本的初步估算详见表8。

表8 试剂成本估算Table 8 Reagent cost estimation table

由表8可知，两种流程均可获得合格的湿法制酸磷精矿和先进的选矿技术指标。相比国内胶磷矿选矿现状，本次试验用矿入选品位含P2O5为15%比市场上生产用矿（18%）还低3个百分点，相应精矿P2O5回收率高5 ～ 8个百分点，对应的经济效益明显，单以试剂消耗来说，药剂单耗下降50%左右。

3 结 论

（1）云南某地磷矿矿石属中低品位硅钙质磷块岩，采用正-反浮选工艺，当原矿品位P2O5 15.11%、MgO 6.23%、磨矿细度-74 μm 91%时，经正浮选一粗一精两次排尾，反浮选一粗一扫一次排尾的开路流程（A/B方案）可获得精矿品位P2O5 30.42%(A)和28.10%（B）、回收率75.68%(A)和83.21%(B)的技术指标，达到湿法制酸用矿标准。

（2）采用全开路流程，与闭路流程相比，多增加的尾矿排矿口，使得不同脉石矿物得以及时排除，消除了中矿产生的“恶性循环”[9]，保证了精矿质量和浮选流程的稳定性。

整体而言，此次试验确定的流程合理，其选矿技术指标较好，有利于浮选成本降低，经济效果明显。