饲钙级磷精矿选矿生产工艺优化研究

谢国先 李侯超 韩美涛 赵昕 王 涛

（云南磷化集团有限公司）

饲钙级磷精矿是用于生产饲料级磷酸氢钙的磷精矿，这类磷精矿品质随饲钙加工工艺不同，其要求也不同。云南某胶磷矿选矿厂加工生产该类磷精矿，对应的下游饲钙厂采用直接反应法生产饲料级磷酸氢钙（MDCP和MCP），其要求磷精矿P2O5含量30%以上，MgO含量低于0.80%，杂磷比MER（精矿中MgO、Fe2O3、Al2O3总含量与P2O5的比值）低于0.085［1］。近年来，由于原矿性质的变化，原选矿工艺不能满足生产需要，较长时间内存在磷精矿产量不足、MgO含量偏高的问题。为了增加该选矿厂生产工艺对原矿石的适应性，开展了选矿厂生产工艺试验研究，以提高磷精矿的品质。

1 原矿性质

选矿厂生产工艺为单一反浮选流程，以脱除白云石类脉石矿物为主。根据饲钙磷精矿的高品质要求，原矿品质要求也较高，采出过程为单独剥离采矿，以提高出矿品质。原矿多元素分析结果见表1。

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由表1可知，该磷矿石ω（CaO）/ω（P2O5）=1.77，SiO2含量低于15%，属于典型的中低品位碳酸盐型磷块岩矿石［2］。

由于是单独剥离采矿，采出该部分饲钙原矿后，剩下的磷矿石原矿P2O5品位已不足21%，因此，生产过程中应尽可能利用好饲钙原矿，在保证精矿品质的前提下，提高饲钙用磷精矿产率。

2 原生产工艺流程分析及研究

2.1 原生产工艺流程分析

原选矿生产工艺采用单一反浮选1粗2精1扫流程，原反浮选工艺流程见图1。

原工艺流程中YP4为pH值调整剂、YP3为磷矿石抑制剂、YP6为反浮选捕收剂，各下一级作业的中矿逐级返回上一作业，形成闭路流程，扫选尾矿作为最终尾矿。按照该流程进行饲钙矿选矿加工，在药剂正常添加的情况下，精矿产品中的MgO含量难以脱除到要求含量以下，且尾矿中P2O5含量较高，生产流程考察数据见表2。

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由表2可知，最终精矿产率为52.84%，MgO含量1.16%，MER值达到0.101，不能满足饲钙生产用矿的要求；尾矿P2O5含量高达16.09%，是导致精矿产率及回收率低的主要原因；另外，粗选尾矿、精1尾和精2尾P2O5含量均较高，表明在这些作业过程中存在强制刮泡现象，尽管如此，精矿脱除MgO的效果仍然不能满足要求。究其原因，整个生产工艺循环负荷大、浮选时间不足、各作业强制刮泡现象明显，流程设置不合理，导致精矿综合指标不达标。

2.2 粗选尾矿分析

生产工艺流程中粗选浮选机6槽，在正常生产情况下对每一槽的尾矿进行单独取样分析，分析结果见表3。

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由表3可知，粗选尾矿P2O5含量沿工艺流程升高，前3槽P2O5含量低于8.50%，可直接抛尾或再选；后3槽尾矿P2O5含量较高，均超过10%，需进行扫选。

2.3 扫选试验研究

选取现场生产粗选的后3槽尾矿矿浆进行试验。采用XFDⅣ1.5 L试验室挂槽浮选机，搅拌速率2 100 r/min，充气量控制在0.13～0.18 m3/（m2·min），进行反浮选刮泡时间试验，试验流程见图2，试验结果见表4。

由表4可知，粗选后3槽泡沫在反浮选3 min时，扫选精矿P2O5含量23.40%，MgO含量5.25%，与原矿指标接近，可以返回到粗选第1槽；当浮选时间6 min时，扫选精矿P2O5含量28.65%，MgO含量2.00%，可达到化肥用磷精矿指标［2］，可实施配矿直接销售，不必返回原流程再选。

粗选后3槽泡沫作业矿浆量为210 m3/h，即3.50 m3/min，试验浮选时间6 min，放大到12 min，依据下式计算浮选机台数［3-5］

式中，W为矿浆量，m3/min；t为浮选时间，min；k为浮选机有效系数，取0.8；V为浮选机有效容积，m3，现场浮选机容积为30 m3。经计算n=1.75台，取2台。因此，粗选作业在抛掉前3槽泡沫尾矿后，后3槽泡沫扫选仅需2台30 m3浮选机。通过试验，原扫选作业4台浮选机预先抛尾后仅需两台就能满足生产。

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2.4 精选试验研究

原工艺流程中精选2的精矿P2O5含量较高，MgO含量也较高（大于0.8%），不能满足饲钙生产用矿要求。取生产精选2的精矿进行加药和不加药两种方式的对比试验，不添加药剂时刮泡2 min无泡，因此对比试验统一采用刮泡2 min。再次精选工艺流程见图3，试验结果见表5。

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由表5可知，精选2精矿再精选在相同的浮选时间内，两种方式的精矿都能达标，MER值也能达到0.085以下；添加药剂时精矿P2O5含量更高，MgO含量更低，但精矿产率降低了2.01个百分点，精矿量损失较大，主要原因是精选2后的产品中MgO含量较低，加入捕收剂后与磷矿石吸附的几率也更大，导致作业尾矿P2O5含量升高，产率降低。

3 优化后工艺流程及生产数据分析

根据上述研究结果，原粗选前3槽作为1次粗选，泡沫尾矿（粗选1尾）直接抛尾；原粗选后3槽作为2次粗选，泡沫（粗选2尾）进行扫选；原扫选前两槽浮选机作为扫选，扫选精矿不返回流程，进行配矿销售，扫选尾矿与粗选前3槽尾矿合并形成综合尾矿；主工艺流程增加1次精选作业，原扫选另外两个浮选槽作为新增精选设备，新增精选尾矿不返回，进入扫选作业。优化后的饲钙磷精矿生产工艺流程为2粗3精1扫流程（图4），在磨矿处理量及入选浓细度不变的情况，优化后流程考察结果见表6。

由表6可知，饲钙级磷精矿P2O5含量30.66%，MgO含量0.71%，MER值为0.079，完全满足下游用矿要求；饲钙级磷精矿产率68.17%，较原工艺流程提高了15.33个百分点，磷回收率提高了17.26个百分点；综合尾矿P2O5含量降低到8.09%，磷资源得到了充分利用，另外，扫选精矿作为化肥用磷精矿销售，磷精矿综合产率额外增加了4.56%，节省了选矿厂精矿生产成本。

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4 结论

（1）云南某选厂通过流程考察及试验研究，利用现有工艺设备将饲钙磷精矿原生产工艺由1粗2精1扫闭路流程优化为2粗3精1扫半闭路流程。优化后延长了工艺流程，增加了浮选时间，并且扫选精矿和3次精选的尾矿不作为中矿返回，减少了工艺流程的循环负荷，使流程操作更加稳定可控。

（2）优化后工艺流程获得的精矿P2O5含量30.66%，MgO含量0.71%，MER值为0.079，达到了饲钙磷精矿的指标要求。获得的饲钙磷精矿产率68.17%、磷回收率85.66%，分别较原流程提高了15.33，17.26个百分点；综合尾矿P2O5含量8.09%，较原工艺降低了8.00个百分点，选矿效率得到了较大的提升。

（3）优化后工艺额外产出产率4.56%的合格化肥用磷精矿，有效地回收了磷精矿资源，提高了企业的经济效益和磷资源利用率。