安宁低品位混合型磷块岩可选性工艺实验研究

李若兰

（1. 云南磷化集团有限公司，云南昆明 650600；2. 国家磷资源开发利用工程技术研究中心，云南昆明 650600）

云南省磷矿资源丰富，截至2015 年年底，磷资源储量为40.20 亿t。20 世纪90 年代，云南省磷矿主要开采浅表的中高品位磷矿，经过擦洗脱泥工艺就可获得高品位磷精矿［1］。随着这部分矿石减少，需要面对中低品位胶磷矿的选别问题，此类型的磷矿石目前最有效的选别方法是浮选。磷矿浮选方法又分为直接正浮选、单一反浮选、两步浮选法［2］。云南省磷矿浮选技术起步晚，2007 年云南省第一座200万t/a浮选厂建设投产，开启了云南省利用中低品位胶磷矿的新起点。近些年，磷矿企业、科研院校和选矿技术工作者持续攻关，在多个领域取得了众多成果，有些已实现产业化［3-4］。笔者针对安宁地区某低品位胶磷矿，开展不同工艺的可选性实验研究，以期为该磷矿以及云南胶磷矿的合理高效利用提供技术帮助。

1 矿石性质

1.1 原矿样多元素化学分析

对磷矿原矿样进行多元素分析，结果见表1。

表1 原矿样多元素分析结果%

由表1可知，原矿样w（P2O）5为16.37%，m（CaO）/m（P2O5）为1.99，根据地质矿产行业标准，该矿石工业类型为混合型磷块岩。此原矿样MgO含量较高，SiO2含量中等，分选的关键是通过脱除大部分碳酸盐矿物和部分硅酸盐矿物，最终富集磷矿物。

1.2 矿石工艺矿物学研究

在偏光显微镜下对实验原矿样进行鉴定和含量统计，矿物组成及含量测定结果显示：原矿样中有用矿物为胶磷矿，脉石矿物主要为白云石、石英玉髓、黏土矿物和褐铁矿等。胶磷矿呈凝胶状、团块状、粒屑状，与白云石、石英、玉髓、褐铁矿、、黏土矿物紧密共生；白云石在正交偏光显微镜下干涉色为高级白，闪突起，样品中呈不规则的粒状集合体，且集合体粒径差距大，嵌布粒度一般在5～48 μm；石英、玉髓均为无色透明，石英在正交偏光显微镜下干涉色为Ⅰ级灰-黄色，形状呈不规则粒状；玉髓为石英的隐晶质变体，在正交偏光显微镜下可见隐晶质微粒集合体，样品中玉髓主要呈粒屑状胶磷矿的胶结物。玉髓含量比石英高，且胶结胶磷矿，脱除脉石矿物玉髓比石英难度大。浮选必须脱除脉石矿物白云石、石英和玉髓。

2 实验设备、药剂和分析方法

主要设备：XMB-67 型200×240 棒磨机；XFDⅢ0.75 L 单槽浮选机；XSHF-2-3 湿式分样机；XTLZΦ260/Φ200 多用水环式过滤机；PH-3C 精密pH计。

主要药剂：碳酸盐矿物捕收剂YP2（脂肪酸类物质），自制，配制成质量分数为5%的溶液使用；抑制剂YP3（磷酸），工业级，配制成质量分数为10%的溶液使用；pH 调整剂YP4（硫酸），工业级，配制成质量分数为40%的溶液使用。

分析方法：采用X射线荧光光谱法分析（熔片）。

3 实验内容及结果

3.1 单反浮选实验

单反浮选实验工艺流程见图1。

图1 单反浮选实验工艺流程

3.1.1 磨矿细度实验

磨矿细度的选择对浮选指标至关重要。为了确定最佳的磨矿细度，在粗选YP4 用量11.2 kg/t、YP3用量1.0 kg/t、YP2用量6.0 kg/t，精选YP2用量0.4 kg/t，磨矿w（固）60%的条件下进行浮选，磨矿细度与精矿品位、P2O5回收率关系如图2所示。

由图2可知，随着磨矿细度的增加，精矿品位和P2O5回收率呈降低趋势。综合考虑选矿指标和药剂成本，选择磨矿细度＜0.074 mm颗粒占比92.0%较为适宜。

图2 磨矿细度与精矿品位、P2O5回收率的关系

3.1.2 粗选YP4用量实验

在磨矿细度＜0.074 mm颗粒占比92.0%，粗选YP3用量1.0 kg/t、YP2用量6.0 kg/t，精选YP2用量0.4 kg/t的条件下进行浮选，粗选YP4用量对结果的影响见表2。

表2 粗选捕收剂YP4用量实验结果

由表2可知，随着YP4用量增加，精矿产率和P2O5回收率先升高后降低，当YP4 用量为14.0 kg/t时，P2O5回收率最高，为58.05%。综合考虑，选择粗选YP4用量为14.0 kg/t。

3.1.3 精选YP2用量实验

在磨矿细度＜0.074 mm颗粒占比92.0%，粗选YP4 用量14.0 kg/t、YP3 用量1.0 kg/t、YP2 用量6.0 kg/t条件下，精选YP2用量对结果的影响见表3。

由表3 可知，随着精选捕收剂YP2 用量增加，精矿产率和P2O5回收率降低，尾矿产率增大，大部分碳酸盐矿物被脱除，精矿品位先升高后降低。当精选YP2 用量1.6 kg/t 时，脱镁率为96.10%，精矿w（P2O5）25.04%，w（MgO）0.72%。综合考虑，选择精选捕收剂YP2用量为1.6 kg/t。

表3 精选捕收剂YP2用量实验结果

3.2 双反浮选实验

该矿采用反浮选一次粗选一次精选工艺流程时，最终精矿w（MgO）为0.7%左右，w（P2O5）最高仅为25.04%，为了进一步提高精矿指标，还需脱除部分硅酸盐矿物，因此对矿样进行双反浮选工艺流程实验。在脱镁作业基础上，进行脱硅浮选，浮选实验工艺流程见图3。

图3 双反浮选实验工艺流程

3.2.1 碳酸钠用量实验

浮选脱硅适宜的pH为7.0 ～8.0，一般以碳酸钠为调整剂调节矿浆pH，矿浆pH 值随着碳酸钠用量升高而升高。在脱硅捕收剂用量为0.24 kg/t条件下，进行碳酸钠用量实验，实验结果见表4。由表4 可知，碳酸钠用量为3.2 kg/t 时精矿脱硅效果最好。综合考虑，选择碳酸钠用量为3.2 kg/t。

表4 碳酸钠用量实验结果

3.2.2 脱硅捕收剂用量实验

在碳酸钠用量为3.2 kg/t 条件下，进行脱硅捕收剂用量实验，实验结果见表5。

表5 脱硅捕收剂用量实验结果

由表5可知，随着脱硅捕收剂用量增加，精矿w（SiO2）呈下降趋势，当用量为0.40 kg/t 时，精矿w（P2O5）为28.23%，w（SiO2）为22.27%，指标较好。综合考虑选择脱硅捕收剂用量为0.40 kg/t。

4 结论

（1）采用反浮选一粗一精工艺开路流程，当原矿指标为w（P2O5） 15.56%、w（MgO） 7.68%、w（SiO2）23.19%时，可以获得精矿指标w（P2O5）25.04%、w（MgO）0.72%，P2O5回收率为67.01%，脱镁率为96.10%。

（2）经过双反浮选实验，采用合适的调整剂和捕收剂，可以获得精矿指标w（P2O5）28.23%、w（MgO）0.60%、w（SiO2）22.27%，P2O5回收率为63.73%，所得精矿达到酸法加工用矿标准。

（3）安宁低品位混合型磷块岩应用于工业生产时，建议和高品位矿石配矿后进行试验，且为了正常生产，此种矿石混入比例不宜过高，建议配入比例为10% ～20%。