云南某低品位胶磷矿选矿试验研究①

戴 川，彭丽群，刘润哲，刘丽芬

（1．国家磷资源开发利用工程技术研究中心，云南 昆明650600；2．云南磷化集团研发中心，云南 昆明650600）

我国磷矿资源总量比较丰富，但存在富矿少、贫矿多且分选性差的特点。云南作为磷矿资源大省，经过多年的开发利用，高品位磷矿储量已越来越少。为保证磷工业可持续发展，加强中低品位磷矿石的应用研究已迫在眉睫。云南晋宁磷矿现有低品位堆存矿近千万吨，不仅占用了大片土地资源，也造成了巨大的资金积压。浮选法通常用于处理中低品位胶磷矿，其主要工艺流程有单一正浮选、单一反浮选、正-反（反-正）浮选以及双反浮选［1－3］。针对低品位堆存矿，采用正-反浮选指标较好［4－5］，但原矿品位低、精矿产率低、正浮选药剂成本较高，难以工业应用。

鉴于低品位堆存矿难以单独工业应用的特点，为了经济地利用此部分矿石，将低品位堆存矿与较高品位昆阳矿进行配矿，并采用单一反浮选流程回收磷资源。

1 实验部分

1．1 原矿性质

云南昆阳磷矿矿石组成主要为原生矿、微风化矿以及部分半风化矿［6］。岩矿鉴定表明昆阳磷矿胶磷矿主要由粒屑、鲕粒、假鲕粒以及砾屑等颗粒构成。

昆阳矿和晋宁堆存矿化学多元素分析结果如表1所示。

表1 原矿化学多元素分析结果（质量分数）

昆阳矿矿物组成较简单，经物相分析，其有用矿物以胶磷矿为主，其次为微晶磷灰石及少量细晶磷灰石。脉石矿物主要组成为白云石、石英、玉髓等。晋宁堆存矿P2O5含量16．8%，品位低，难以单独开发利用。为合理利用晋宁低品位堆存矿，将昆阳矿与晋宁堆存矿按9∶1比例配矿后得到试验用原矿，再进行浮选试验。

1．2 试验药剂

实验室试验过程中使用的药剂包括硫酸（工业级）、磷酸（分析纯）和YP6-6（工业级）。其中YP6-6为脂肪酸皂类捕收剂，对氧化矿具有较好的捕收能力，在反浮选过程中对白云石捕收效果好。

1．3 浮选流程

每次称取1 000 g矿样（已破碎至－3 mm）于实验室小型球磨机中，加入1 000 mL水，选定磨矿时间进行磨矿，磨矿产品用分样器均分为4份。浮选实验采用XFDIV0．75单槽0．75 L浮选机，浮选机转速1 992 r／min，实验用水为自来水。每次称取250 g矿样放入浮选槽中，加水至指定刻度线，调浆后按药剂添加顺序分别加入H2SO4、H3PO4、YP6-6进行粗选作业。粗选作业完成后再加入YP6-6进行精选开路作业，最后将浮选产品过滤、烘干、称重、化验分析。浮选工艺流程如图1所示。

2 结果与讨论

2．1 磨矿细度试验

按图1所示流程，在粗选H2SO4用量17．0 kg／t、H3PO4用量2．0 kg／t、YP6-6用量2．8 kg／t时，磨矿细度对浮选的影响如表2所示。

表2 磨矿细度试验结果

从表2可知，随着磨矿细度增加，精矿P2O5含量逐渐增加，精矿P2O5品位和回收率在磨矿细度－0．074 mm粒级占97．83%时最高，此时精矿MgO含量0．68%。因此，磨矿细度选择－0．074 mm粒级占97．83%。

2．2 粗选H2 SO4用量试验

磨矿细度－0．074 mm粒级占97．83%，H3PO4用量2．0 kg／t、YP6-6用量2．8 kg／t，H2SO4用量对浮选的影响如表3所示。

表3 H2 SO4用量试验结果

H2SO4在反浮选过程中作为pH调整剂和抑制剂使用。溶液中H2SO4主要以形式存在，与游离态的Ca2＋和Mg2＋反应生成微溶的CaSO4和MgSO4罩盖在磷灰石表面使其亲水；同时在酸性条件下，CaSO4与水结合形成水化膜，使磷灰石表面亲水性进一步增强。与之相反的是碳酸盐（白云石）在酸性介质中与H＋反应生成CO2微泡，其表面被大量气泡附着，增加了其可浮性。有研究表明，在pH＞3．8时胶磷矿表面荷负电，而pH＜6．3时白云石表面荷正电，因此阴离子捕收剂在pH＝3．8～6．3（实验过程中pH值在4．5左右）时具有较好的分选性［7］。由表3可知，随着H2SO4用量增大，精矿产率和回收率基本呈现出逐渐增加的趋势。综合考虑，H2SO4用量选择24．0 kg／t。

2．3 粗选H3 PO4用量试验研究

磨矿细度－0．074 mm粒级占97．83%，H2SO4用量24．0 kg／t、YP6-6用量2．8 kg／t，H3PO4用量对浮选的影响如表4所示。

表4 H3 PO4用量试验结果

H3PO4在反浮选过程中主要作为抑制剂使用，H3PO4在溶液中电离生成吸附于磷灰石表面，同时可与周围的水分子形成强烈的氢键，因而磷灰石亲水性增强。由表4可知，随着H3PO4用量增大，精矿产率和回收率基本呈现出逐渐增加的趋势，精矿P2O5品位在H3PO4用量2．4 kg／t时达到最高。综合考虑，H3PO4用量选择2．4 kg／t。

2．4 粗选YP6-6用量试验研究

磨矿细度－0．074 mm粒级占97．83%，H2SO4用量24．0 kg／t、H3PO4用量2．4 kg／t，YP6-6用量对浮选的影响如表5所示。

表5 YP6-6用量试验结果

YP6-6在反浮选过程中具有良好的捕收性能，相关研究表明，在pH＝5．0左右时，捕收剂与磷灰石的作用方式主要为物理吸附，且吸附量较少；而捕收剂与白云石的作用方式主要为化学吸附［8］。由表5可知，YP6-6用量从1．6 kg／t增至2．8 kg／t时，捕收剂用量增大，脉石矿物更容易被浮选刮出，因而精矿产率和回收率基本呈现出逐渐降低的趋势。当YP6-6用量2．8 kg／t时，精矿P2O5品位最高，选别效率最高。

2．5 闭路浮选试验

采用单因素试验时的最佳试验条件，按图2所示流程进行闭路试验，结果如表6所示。

图2 闭路浮选流程

表6 闭路浮选试验结果

由表6可以看出，经一粗一精闭路浮选试验，最终精矿P2O5品位28．48%、P2O5回收率80．93%，精矿MgO含量0．78%。

3 结 论

1）晋宁低品位堆存矿P2O5含量仅为16．8%，难以单独开发利用，将其与昆阳矿按1∶9的比例配矿再进行浮选试验。

2）混合矿采用单一反浮选流程，优化后的工艺条件为：磨矿细度－0．074 mm粒级占97．83%，H2SO4用量24．0 kg／t，H3PO4用量2．4 kg／t，YP6-6用量2．8 kg／t。

3）混合矿经一粗一精闭路浮选后其最终精矿P2O5品位28．48%、P2O5回收率80．93%，精矿中MgO含量0．78%。