湖北神农架某磷矿单一反浮选实验研究

刘 亭，安 平，姜振胜，孙建业

（湖北大峪口化工有限责任公司，湖北钟祥 432910）

湖北省磷矿资源储量丰富，主要分布在宜昌、兴山、神农架一线及钟祥、南漳一线［1-2］。其中，神农架林区东部广泛发育震旦系陡山沱组，与兴山、保康磷矿同属一个层位［3］。神农架林区磷矿远景资源量丰富，是湖北省重要的磷矿后备基地，合理开发利用该地区中低品位胶磷矿能够促进湖北省磷化工产业可持续发展［4-7］。

1 实验部分

1.1 实验矿样

神农架林区某磷矿为中型矿床规模，上岩性段不含矿，中岩性段顶部发育有Ph2磷矿层，下岩性段下部发育有Ph1 磷矿层。Ph1 磷矿层是矿区内主要工业矿层，磷资源储量占该矿区资源储量的80%以上，矿石自然类型以块状磷块岩、白云质磷块岩为主，工业类型为混合型及碳酸盐型，其多元素分析结果见表1。

由表1可知，原矿w（P2O5）为19.86%，该矿石属于中低品位磷矿，矿石中w（酸不溶物）为3.37%，w（MgO）为8.55%，属于钙（镁）质磷矿。因此实验采用单一反浮选工艺，即以硫酸作为pH 调整剂和抑制剂，用捕收剂浮出白云石，将有用矿物富集于浮选槽内，达到分离有用矿物与脉石矿物的目的［8-9］。

表1 矿物多元素分析结果%

1.2 主要实验设备及药剂

主要实验设备：SP-60×100颚式破碎机，最大进料粒度12 mm，出料粒度1～5 mm，主轧辊转速186 r/min，贵阳探矿机械厂有限公司；电热鼓风干燥箱，重庆四达试验设备有限公司；XMB-70三轴滚筒棒磨机；数显恒温水浴锅；电子天平，梅特勒-托利多集团；多用水环式真空过滤机，武汉探矿机械厂；XFD－63型单槽式浮选机，武汉洛克粉末设备制造有限公司。

药剂：H2SO4，w（H2SO4）98%，工业品；脂肪酸类捕收剂（HSP），质量分数为2.5%，由脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠与棉油皂复配，其中棉油皂来自湖北某油脂厂。

1.3 实验方法

试验在XFD-63型单槽式浮选机上进行，浮选槽体积为0.5 L、0.75 L。首先称取原矿300 g，倒入磨矿机中，调节磨矿浓度和时间，磨至适宜细度。磨好的矿浆倒入浮选槽中，注入清水，加入硫酸及捕收剂进行浮选。浮选后精矿、尾矿分别过滤、烘干、称量、制样，测定P2O5和MgO 含量，计算产率、P2O5回收率，实际矿物浮选实验流程见图1。

图1 矿物浮选实验流程

2 实验结果及讨论

2.1 磨矿细度实验

实验条件：磨矿细度为变量、浮选机转速为1 825 r/min、H2SO4用量为36.46 kg/t、捕收剂HSP用量为0.83 kg/t，实验结果见图2。

图2 磨矿细度对浮选指标的影响

由图2 可知，随磨矿细度增加，P2O5回收率逐渐下降，精矿品位、选矿效率先上升后下降，当磨矿细度＜0.075 mm 颗粒占比达到78.62%时，选矿效率、精矿品位最高，精矿w（P2O5）达到32.46%，w（MgO）2.25%，P2O5回收率74.38%，因此确定磨矿细度＜0.075 mm颗粒占比78.62%。

2.2 粗选硫酸用量实验

实验条件：磨矿细度＜0.075 mm 颗粒占比78.62%、浮选机转速为1 825 r/min、H2SO4用量为变量、捕收剂HSP用量为1 kg/t，实验结果见图3。

图3 粗选硫酸用量对浮选指标的影响

由图3可知，随硫酸用量增加，精矿品位、选矿效率先升高后降低，回收率逐渐下降，对比不同硫酸用量的实验数据可知，当硫酸用量为36.46 kg/t时，精矿w（P2O5）达到33.62%、w（MgO）为1.45%，P2O5回收率达到68.75%，因此确定粗选硫酸用量为36.46 kg/t。

2.3 粗选捕收剂用量实验

实验条件：磨矿细度＜0.075 mm 的颗粒占比78.62%、浮选机转速1 825 r/min、H2SO4用量36.46 kg/t、捕收剂HSP用量为变量，实验结果见表2。

表2 粗选捕收剂用量实验结果

由表2可知，随着捕收剂HSP用量增大，精矿产率、精矿MgO 含量逐渐下降，精矿品位逐渐上升，选矿效率逐渐下降，综合考虑药剂成本，当捕收剂用量为1.50 kg/t时，精矿w（P2O5）为35.11%、w（MgO）为0.60%，P2O5回收率为63.61%，因此确定粗选捕收剂用量为1.50 kg/t。

2.4 扫选硫酸用量实验

实验条件：磨矿细度＜0.075 mm 的颗粒占比78.62%、浮选机转速1 825 r/min、粗选H2SO4用量36.46 kg/t、捕收剂HSP 用量1.50 kg/t、扫选硫酸用量为变量，实验结果见图4。

图4 扫选硫酸用量对浮选指标的影响

如图4所示，随着扫选硫酸用量增加，尾矿产率逐渐下降，尾矿品位先下降后升高，因此确定扫选硫酸用量为9.11 kg/t。

2.5 闭路实验

实验条件：磨矿细度＜0.075 mm 的颗粒占比78.62%、浮选机转速1 825 r/min、粗选H2SO4用量36.46 kg/t、捕收剂HSP 用量1.50 kg/t，扫选硫酸用量9.11 kg/t，实验流程见图5，实验结果见表3。

图5 闭路实验流程

表3 闭路实验结果

由表3可知，闭路实验所得精矿w（P2O5）33.40，w（MgO）0.69%，达到HG/T 2673—1995 中酸法加工用磷矿石优等品的要求。

2.6 数质量流程图

根据表3 闭路实验结果，绘制数质量流程图，见图6。

图6 浮选工艺数质量流程

3 结论

（1）经一次粗选、一次扫选单一反浮选闭路实验后，在原矿w（P2O5）19.94%、w（MgO）8.40%，矿浆细度＜0.075 mm 的颗粒占比78.62%条件下，可获得精矿w（P2O5）33.40 %、w（MgO）0.69%、P2O5回收率81.47%的选矿指标，精矿指标达到HG/T 2673—1995酸法加工用磷矿石中优等品的要求。

（2）该矿采用单一反浮选工艺，能够获得高品质的磷精矿产品，为该类矿石的合理开发利用提供了参考。

（3）闭路实验尾矿w（P2O5）为7.19%，仍有下降空间，未来需通过优化药剂制度等，进一步降低尾矿品位，从而提高精矿回收率。