沙特某低品位磷矿选矿工艺研究
2022-03-24李海兵吴小珠陈赐云范培强
李海兵,张 华,吴小珠,陈赐云,范培强
(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)
沙特是世界主要磷矿产出国之一,磷矿储量约为14亿t[1],集中分布在西北部的沙漠地区。沙特磷矿平均品位较低,w(P2O5)一般为16%~19%[2]。主要有用矿物为碳氟磷灰石,主要脉石矿物为方解石、白云石、石英。笔者对沙特某低品位硅-钙型磷矿石进行选矿工艺探索,为合理开发利用沙特磷资源提供技术参考。
1 实验材料与设备
1.1 实验矿样
实验矿样由沙特ALANJEL 公司提供,多元素分析结果如表1所示。
表1 实验矿样多元素分析结果 %
实验矿样属于硅-钙型磷矿石,有用矿物为碳氟磷灰石,赋存于原生海相沉积磷块岩中(海相沉积磷块岩主要由海洋水生动物的骨骸经水流迁移、沉积和地壳变动而成),主要脉石矿物为方解石、白云石、石英。
1.2 实验设备及试剂
设备:XMB-67 型200×240 棒磨机,XFDIII 型0.75 L 单槽浮选机,XSHF-2-3 型湿式分样机,XTLZ型Φ260/Φ200多用水环式过滤机。
实验主要试剂:YP2-1,正浮选捕收剂,自制,配制成质量分数为3.0%的溶液;YP2-3,碳酸盐捕收剂,自制,配制成质量分数为2.0%的溶液;Co1,硅酸盐捕收剂,自制,配制成质量分数为1.0%的溶液;H3PO4,抑制剂,工业级,配制成质量分数为10%的溶液;Na2SiO3,抑制剂,自制,配制成质量分数为10%的溶液;Na2CO3,pH调整剂,工业级,配制成质量分数为10%的溶液;H2SO4,pH调整剂,工业级,配制成质量分数为40%的溶液。
2 实验内容
2.1 原矿筛析
采用小型颚式破碎机、对辊破碎机与筛孔尺寸为4 mm 筛子组成闭路将矿样破碎至粒径4 mm 以下。取样进行原矿筛析,筛析结果见表2。
表2 原矿筛析结果
由表2 数据可以看出,P2O5在>0.150 mm 与>0.074 ~ 0.150 mm 两个粒级得到富集。其他各粒级中,随着粒度的减小,P2O5含量降低,MgO含量上升。 ≤0.030 8 mm粒级中,w(P2O5)最低,为11.18%,w(MgO)最高,为11.09%,且该粒级中含有大量原生矿泥,适宜分出单独处理[3]。
2.2 选矿工艺
2.2.1 单一反浮选
原矿中w(MgO)4%左右,工艺矿物学分析表明该实验矿样碳酸盐质量分数为35.8%。目前分离该类脉石矿物成熟的方法为酸性条件下反浮选碳酸盐矿物,达到富集磷精矿的目的[4]。实验流程采用一次粗选一次精选,流程见图1,实验结果见表3。
图1 单一反浮选实验流程
表3 单一反浮选实验结果 %
通过单一反浮选一次粗选一次精选实验流程可将精矿中w(MgO)降低至0.78%,w(P2O5)提升至23.57%,可见通过单一反浮选能够脱除原矿中绝大部分碳酸盐类矿物,但是精矿P2O5含量提升较小,达不到下游湿法磷酸用矿要求。
2.2.2 双反浮选
将2.2.1 节单一反浮选后脱碳酸盐的磷精矿,采用阳离子Co1捕收剂进行反浮选,脱除硅酸盐矿物,实验流程见图2,实验结果见表4。
图2 双反浮选实验流程
表4 双反浮选实验结果 %
采用双反浮选工艺,药剂用量为H2SO411.0 kg/t、H3PO46.0 kg/t、YP2-31.6 kg/t、Na2CO34.0 kg/t、Co1 0.45 kg/t 时,可获得w(P2O5)32.42%、w(MgO)0.57%、w(CaO)/w(P2O5)为1.56的磷精矿,及产率33.33%和P2O5回收率63.55%的选矿指标。
2.2.3 反-正浮选
将2.2.1 节单一反浮选后脱碳酸盐的磷精矿,进行正浮选,浮起磷矿物的同时抑制硅酸盐矿物的浮起。由于脱碳酸盐磷精矿中w(MgO)在0.8%左右,经正浮选后MgO 含量会有所上升,因此需进一步脱除MgO后再进行正浮选作业。优化后的反-正浮选流程如图3所示,实验结果见表5。
图3 反-正浮选实验流程
表5 反-正浮选实验结果 %
采用反-正浮选工艺,可获得w(P2O5)30.02%、w(MgO)0.65%、w(CaO)/w(P2O5)为1.67 的磷精矿,及产率36.36%和P2O5回收率64.42%的选矿指标。但反-正浮选流程较长(需5次浮选作业)、药剂制度相对复杂(6 种药剂),且正浮选泡沫产品产率较大(44.53%),泡沫黏度高、难消泡,操作难度大。
2.2.4 预先分级双反浮选
由表2 可知,≤0.030 8 mm 粒级中P2O5含量低,MgO 含量高,且含有大量原生矿泥,可将该粒级预先分出丢弃。将>0.074 mm 粒级磷矿磨至<0.074 mm粒级占75%后与粒级>0.030 8~0.074 mm合并,作为浮选给矿。预先分级及磨矿流程见图4,按照2.2.2节的实验流程进行双反浮选,实验结果见表6。
图4 预先分级及磨矿流程
表6 预先分级双反浮选实验结果 %
由表6可知,预先分级双反浮选工艺所得磷精矿w(P2O5)较直接双反浮选流程高0.47 个百分点,但P2O5回收率和选矿效率分别降低1.79、0.51 个百分点。
3 结论
(1)单一反浮选仅能脱除矿样中绝大部分碳酸盐类矿物,精矿P2O5含量提升有限,该工艺不能获得合格的磷精矿。
(2)直接双反浮选工艺可以获得精矿w(P2O5)32.42%、w(MgO)0.57%、P2O5回收率63.55%的选矿指标。该工艺药剂制度简单,流程简单,容易操作。
(3)反-正浮选流程较长、药剂制度相对复杂,且正浮选泡沫产品产率较大(44.53%),泡沫黏度高、难消泡,流程的操作难度大,综合选矿指标不如双反浮选。
(4)直接双反浮选工艺与预先分级双反浮选工艺均能得到w(P2O5)>32%、w(MgO)<0.8%的磷精矿,前者所得精矿w(P2O5)为32.42%,较后者低0.47个百分点,但P2O5回收率及选矿效率分别较后者高1.79、0.51个百分点。