组合捕收剂回收某铁尾矿中的磷

2021-06-11张作金周振华吴天来张庆丰

矿产保护与利用 2021年2期

张作金，周振华，吴天来，张庆丰,2

1.承德宝通矿业有限公司,河北承德 067000；2.河北钢铁集团滦县司家营铁矿有限公司,河北唐山 063000

磷是一种重要的化工原料，可用于制备磷肥、磷酸及其磷酸盐类等化工制品，同时也广泛应用于医药、食品及陶瓷等工业领域。随着矿物资源的不断开发利用，现有的矿产资源“贫、细、杂”的特点越来越突出。

河北承德地区基性超基型岩中赋存超贫磁铁矿并伴生磷灰石，由于P2O5品位较低，通常随选铁尾矿排出，造成磷矿产资源的浪费[1-2]。近年来对于承德地区选铁尾矿中回收磷的研究也逐渐增加，霍松洋等[3]人以AW-01为捕收剂，采用一次粗选三次精选浮选工艺流程，可获得磷精矿P2O5品位为31.36%；聂轶苗等[4]人在矿浆质量分数为25%的试验条件下,采用一次粗选三次精矿的浮选工艺流程，可获得P2O5品位为32.74%的磷精矿、回收率为86.11%；刘健[5]以油酸钠作为捕收剂，经过一次粗选两次精选两次扫选浮选闭路试验，获得了磷精矿P2O5品位39.28%、回收率86.89%的良好浮选指标。本文在系统的工艺矿物学研究基础上利用组合捕收剂进行流程试验，最终实现磷矿物的有效回收，减少矿产资源的流失，促进了尾矿的综合利用[7-9]。

1 原矿性质

选铁尾矿化学多元素分析结果如表1所示。

表1 选铁尾矿化学成分分析结果

选铁尾矿中磷的化学物相分析结果见表2所示，选铁尾矿中的磷物相主要为磷灰石，占99.30%。

表2 尾矿中的磷物相分析结果

选铁尾矿中的可回收的磷矿物为磷灰石，如图1所示，从SEM镜下可看出磷灰石在尾矿中嵌布粒度较粗，粒状不规则，单体解离度较好，已经具备一定的分选条件。

图1 选铁尾矿SEM分析

2 试验药剂和方法

2.1 试验药剂

试验中用到的捕收剂包括MES-1(脂肪酸甲酯磺酸钠)、MES-2(主要成分为脂肪酸甲酯磺酸钠，添加一定比例十二胺，增强对磷灰石的捕收性)和氧化石蜡皂，水玻璃为抑制剂。

2.2 试验方法

取承德某铁选厂现场的尾矿过滤、烘干、混匀、缩分制取试验样。测定矿样-0.074 mm含量为 21.67%。称取矿样200 g于0.5 L浮选槽中按照药剂制度进行浮选试验，药剂初步探索试验流程如图2所示，浮选得到的产品进行称重、烘干制样并进行化验分析。

图2 条件试验流程图

3 试验结果与讨论

3.1 单一捕收剂试验结果

单一捕收剂试验考察MES-1、MES-2和氧化石蜡皂三种不同的捕收剂对选铁尾矿中的磷回收效果，试验采用捕收剂用量为300、400、500、600、700 g/t，水玻璃用量为300 g/t，试验结果见图3至图5。

图5 氧化石蜡皂用量对浮选指标影响

图3 MES-1用量对浮选指标影响

由图3可知MES-1对磷的回收率影响较大，随着捕收剂MES-1用量的增加，精矿P2O5品位和回收率不断增加，当捕收剂用量为600 g/t时可获得精矿P2O5品位为20.40%、回收率为68.59%的较好指标；再增加捕收剂用量，精矿P2O5品位反而降低，回收率增加幅度变缓。

由图4可知随着捕收剂用量的增加，精矿品位逐渐降低，捕收剂MES-2对于磷精矿P2O5品位影响较大，回收率表现出先增加后降低的趋势；当捕收剂用量为400 g/t时，可得到较好的浮选指标，精矿P2O5品位为16.30%，回收率为70.71%。

图4 MES-2用量对浮选指标影响

由图5可知随着捕收剂氧化石蜡皂用量的增加，磷精矿回收率提高显著，但是精矿品位同时也降低较多。综合考虑浮选结果，氧化石蜡皂最佳用量为500 g/t时，精矿品位为11.10%，回收率为77.55%，浮选指标较好。

综合对比三种捕收剂效果发现，捕收剂MES-1用量为600 g/t便可获得较好的磷精矿P2O5品位为20.40%，说明MES-1捕收剂对于尾矿中的磷具有良好的选择性，但是捕收性稍弱；捕收剂MES-2在用量为400 g/t时综合浮选指标较好，精矿品位为16.3%，回收率为70.71%；氧化石蜡皂对于精矿回收率影响较大，当氧化石蜡皂用量为300 g/t时，回收率即可达到72.42%，氧化石蜡皂用量为700 g/t时，回收率达到83.22%，说明氧化石蜡皂对于尾矿中磷的捕收性较好，但是选择性较差。

3.2 组合捕收剂配比试验

为了得到更好的浮选技术指标，将MES-1、MES-2和氧化石蜡皂按照一定的配比组成组合捕收剂进行试验，进一步考察不同捕收剂间的协同效应对浮选指标的影响，试验中组合捕收剂用量为400 g/t，水玻璃用量为300 g/t，采用一次粗选工艺流程，试验结果见表3所示。

表3 捕收剂质量配比试验结果/%

组合捕收剂试验结果表明，组合捕收剂质量比例为m(MES-1)m(MES-2)m(氧化石蜡皂)=721时，用量为400 g/t时通过一次粗选得到的浮选指标最佳，精矿P2O5品位为20.3%，回收率为85.41%。

3.3 组合捕收剂用量试验

捕收剂的用量对于浮选指标有较大的影响。将捕收剂按照质量比m(MES-1)m(MES-2)m(氧化石蜡皂)=721进行配比制备，组合捕收剂用量试验结果如图6所示。

图6 组合捕收剂用量对浮选指标影响

如图6所示，随着捕收剂用量的不断增加，浮选精矿品位不断降低，当捕收剂用量为400～500 g/t时精矿回收率增加的缓慢，而精矿P2O5品位从20.30%降低至19.72%，当捕收剂用量超过500 g/t，回收率呈现下降较快的趋势。综合考虑精矿品位和回收率指标，选择组合捕收剂最佳用量为400 g/t，此时得到的精矿P2O5品位为20.30%，回收率为85.41%。