沙特某低品位磷矿选矿工艺研究

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。