云南滇池地区磷矿浮选试验研究*

2022-02-24唐湘林

化工矿物与加工 2022年2期

肖红，唐湘林

(文山学院，云南文山 663000)

0 引言

磷矿是云南的优势矿产之一，资源储量丰富，且云南的磷矿生产在我国占有重要地位[1-3]。在已探明的资源储量中，我国绝大多数磷矿属沉积磷块岩(俗称“胶磷矿”)，而各产地的胶磷矿根据所含脉石的种类及含量的不同可分为3种工业类型：混合型、硅质及硅酸盐型、碳酸盐型。云南磷矿资源虽然丰富，但是具有矿体赋存复杂、赋存关系小、混合共生、单体解离困难等特点，因而使得中低品位磷矿的处理工艺复杂多样。磷资源的开发和磷化工工艺的发展是云南经济发展的重要组成部分[4-11]。滇池地区磷矿属中低品位钙镁质胶磷矿，MgO质量分数较高，矿石较坚硬，难于磨碎，矿物镶嵌关系复杂。本研究对解决磨矿细度与连生体含量矛盾、药剂用量等实际生产中存在的问题具有一定的指导意义。

1 矿石性质

1.1 矿石化学组分分析

试验矿样的工艺矿物学研究结果表明：脉石矿物主要有白云石、石英、方解石、长石、云母、白云母等；与磷灰石形成微结晶的是海蓝宝石、高岭石、金红石、锆石等；矿石类型属钙(镁)磷酸盐岩。

胶磷矿是主要的含磷矿物，嵌布粒度为0.04～0.75 mm，一般为0.04～0.20 mm，矿物中胶磷矿相对质量分数为62.44%。

硅酸盐矿物绝大部分为石英，其与硅酸盐混合作为矿石基质，并有胶体磷酸盐填充于其中；大多数云母为粒径小于0.05 mm的片状物，分布在石英之间；少量黏土为粒径小于0.10 mm的颗粒，相对质量分数为12.79%。

碳酸盐矿物中的白云石是半自形的，小部分填充于胶磷矿之间，相对质量分数为20.06%；钙方解石是一种小分散体，主要填充于磷矿物、白云石或脉石层。

试验矿样的化学组分分析结果见表1。

表1 试验矿样的化学组分分析结果单位：%

1.2 试验矿样中主要矿物的嵌布粒度特征

试验矿样的工艺矿物学研究结果表明，磷矿石的主要自然类型有致密块状磷块岩、白云质条带(条纹)状磷块岩、硅质条带(条纹)状磷块岩、风化状磷块岩[12]。在偏光显微镜下对不同自然类型磷块岩中主要矿物的粒径进行测定，结果见图1。

图1 不同类型磷块岩中胶磷矿的粒径分布

由图1可以看出，主要矿物胶磷矿在不同类型磷块岩的粗粒和细粒中均有分布，细粒级胶磷矿在白云质条带状和致密块状磷块岩中含量较高，为最大程度地回收有用矿物，要求既要达到有用矿物和脉石矿物单体解离又不能过磨，这就需要选择合适的磨矿工艺。

2 选矿工艺试验

2.1 磨矿细度试验

浮选的一个必要条件是矿石中有用矿物与其他矿物的解离，当磨矿细度不够时，有用矿物解离不完全；而磨矿细度太细则会使难免离子增加，恶化浮选过程。这两种情况对浮选都不利，所以浮选作业前需要对磨矿细度进行研究。

2.1.1 矿样中主要矿物的单体解离特征

对磨成4个不同细度矿样中的胶磷矿进行解离度测定，胶磷矿单体和连生体情况见图2。

图2 胶磷矿解离度测定结果

由图2可知，随着磨矿细度的增加，胶磷矿的单体质量分数逐渐增大，而连生体质量分数均呈减少趋势。从单体解离的角度来看，要想获得好的磷精矿指标，需要加大磨矿细度；但是，同时也要考虑能耗、脱水、药剂用量，以及合格磷精矿中镁的含量是否能满足实际生产要求。

且从图2可看出：与胶磷矿连生最多的矿物为石英，白云石第二；脉石矿物以硅质矿物为主，含少量白云石。从原矿工艺矿物学研究结果来看，硅质矿物、白云石以皮壳状包裹矿物为主，两种主要脉石矿物与主要矿物呈浸染关系，很难用磨矿的方法分离。故从矿样连生体的嵌布关系分析，加大磨矿细度使单体质量分数增加的幅度不是太大，但会增加能耗和脱水等成本，故磨矿细度适度即可。

2.1.2 磨矿细度试验结果

磨好的矿样按照图3进行浮选试验，浮选药剂添加量按照生产经验值添加，试验结果见表2。

图3 磨矿细度浮选试验流程

由表2可知：随着磨矿细度的增大，精矿P2O5品位呈现先增大后减小的趋势，MgO质量分数则是先减小再增大；当磨矿细度为-0.074 mm质量分数占89.97%时，精矿P2O5品位最高，脱镁效果也最好；而当磨矿细度再增大后，由于矿石过细，捕收剂将脉石矿物也一并捕收，使得精矿P2O5品位降低，除镁效果变差。故磨矿细度取-0.074 mm质量分数占89.97%为宜。

表2 磨矿细度浮选试验结果单位：%

2.2 药剂用量试验

2.2.1 硫酸用量试验

硫酸主要作为pH调整剂，根据纯矿物理论研究结果，在单一反浮选工艺中使用pH调整剂可使矿物表面具有较多的阳离子活化质点，利于捕收剂吸附[13-14]。试验流程见图3。在磨矿细度为-0.074 mm质量分数占89.97%、磷酸用量为1.5 kg/t、YP6用量为2.5 kg/t的条件下，硫酸用量的试验结果见表3。

表3 硫酸用量的试验结果

由表3可知：硫酸用量增加导致精矿P2O5品位下降，MgO质量分数升高；而且硫酸用量为16.0 kg/t和18.0 kg/t时，精矿P2O5品位、产率和P2O5回收率均相差不大，但是硫酸用量为16.0 kg/t时脱镁效果最好，因此结合生产条件选定硫酸用量为16.0 kg/t。

2.2.2 磷酸用量试验

磷酸作为磷矿物的抑制剂，可抑制磷矿物分解，并有助于硫酸分解碳酸盐矿物；可有效减少硫酸用量，减少或防止结垢，简化浮选过程，提高选别指标[15-17]。试验流程见图3。在磨矿细度为-0.074 mm质量分数占89.97%、硫酸用量为16.0 kg/t、YP6用量为2.5 kg/t的条件下，磷酸用量的试验结果见表4。

表4 磷酸用量的试验结果

由表4可知：加入适量的磷酸可以优化精矿指标；但是磷酸用量再增加后精矿P2O5品位反而下降，精矿产率、P2O5回收率有所上升。综合精矿P2O5品位、MgO质量分数和P2O5回收率，选定磷酸用量为1.5 kg/t。

2.2.3 YP6(捕收剂)用量试验

由云南磷化集团自主研发的捕收剂YP6与矿浆接触后水解能吸附脉石矿物颗粒，形成的气泡上浮至矿浆表面，带出脉石矿物，从而提高矿浆中磷矿石的富集度，使磷精矿P2O5品位得以提高[17-21]。试验流程见图3。在磨矿细度为-0.074 mm质量分数占89.97%、硫酸用量为16.0 kg/t、磷酸用量为1.5 kg/t的条件下，YP6用量的试验结果见表5。