云南某混合型胶磷矿正-反浮选工艺技术试验研究*

李若兰，刘润哲，张朝旺，罗昆义，彭丽群

(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)

磷矿是不可再生和不可替代的国家战略资源之一，发展磷基新材料对我国磷资源的综合利用、推动新能源产业发展、推进“碳达峰碳中和”等意义重大[1-3]。从全国的磷矿资源分布来看，云南磷矿资源总量占全国约五分之一，约为29.4亿吨，平均地质品位22.4%(P2O5)，磷资源总量居全国首位。在云南磷矿资源分布中，又以滇池西岸的晋宁、安宁为主，晋宁更是因此有了“磷都”的美誉。云南磷化集团有限公司座落晋宁。作为国有大型现代化磷矿露天采选企业及国家级云南磷复肥磷矿采选基地，建有国内最大的胶磷矿柱-槽联合浮选装置。云南省每年磷矿产量的90%以上都来自于晋宁、安宁地区[4-5]。近年来，云南磷矿深加工规模已居全国首位[6-8]。随着磷资源原矿品位的逐年降低，近期及未来，高品位的磷精矿产品只能通过选矿富集后才能供给下游企业使用[9]。本文就云南晋宁地区某中低品位混合型胶磷矿，进行工艺矿物学和可选性研究。结果表明，该矿采用正-反浮选工艺及其相应药剂选别后可获得合格磷精矿，为该矿的工业应用提供了技术参数。

1 试验矿样

1.1 试验矿样制备

试验矿样采自云南磷化集团有限公司某矿区。矿石破碎至 ≤1 mm 粒度后供试验研究使用。原矿分析结果如表1所示。

表1 试验矿样主要化学成分

由表1可知，原矿中的硅质脉石矿物和碳酸盐型脉石矿物含量较高，m(CaO)/m(P2O5)(比值)为1.71。根据DZ/T 0209-2002磷矿地质勘查规范[10]，该矿石属于中低品位混合型磷块岩。对于此矿石，最有效的方法是采用正反浮选工艺，以脱除大部分硅质矿物和碳酸盐矿物，富集磷精矿。

1.2 工艺矿物学研究

借助扫描电镜和能谱仪，利用MLA系统对矿样中主要矿物组成和含量进行测定，结果见表2。

表2 矿样中各矿物的含量

该矿样中有用矿物为胶磷矿；脉石矿物主要为石英、玉髓、白云石，其次为白云母，少量为褐铁矿等。各矿物特征：胶磷矿被氧化铁、碳质及生物碎屑浸染，呈棕色或褐色，在薄片中呈半透明至不透明，结晶细小、排列无序，且混入有机质，偏光显微镜下显均质性；样品中胶磷矿呈团块状、粒屑状、砾状，与石英、玉髓、白云石、褐铁矿、黏土矿物紧密共生；石英、玉髓：单偏光显微镜下均为无色透明，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，在电镜下可见少量柱状石英晶体；玉髓为石英的隐晶质变体，在正交偏光显微镜下可见玉髓的隐晶质微粒集合体，样品中玉髓主要以硅质条带(条纹)或粒状胶磷矿的胶结物出现；白云石：单偏光显微镜下为不均匀的灰色，可见解理；正交偏光显微镜下干涉色高级白，闪突起，晶体为不规则粒状集合体。

2 主要设备及试剂

XMB-67型200×240棒磨机；XFDIII浮选机0.75L单槽浮选机；XSHF-2-3湿式分样机；XTLZ Φ260/Φ200多用水环式过滤机；101A-4电热鼓风干燥箱；ADVANT′XP X射线荧光光谱仪。

碳酸钠，工业级，配制成10%溶液使用(质量分数，下同)；水玻璃，自制，配制成10%溶液使用；碳酸盐矿物捕收剂(WP)，自制，配制成2%溶液；反浮选捕收剂(WP)，自制，配制成2%溶液使用；反浮选抑制剂，工业级，配制成10%溶液使用；pH调整剂，工业级，配制成20%溶液使用。

3 结果与讨论

3.1 磨矿细度试验

磨矿作业可使大部分有用矿物和脉石矿物实现充分单体解离[11]，为后续获得较好的浮选指标作准备。工艺流程及药剂制度见 图1，试验结果见图2。

图1 工艺流程及药剂制度

图2 磨矿细度与精矿指标关系图

从图2可知，随着磨矿细度的增加，精矿P2O5品位呈先升高后降低趋势，回收率呈升高趋势。结合工艺矿物学结果和试验结果，当磨矿细度为91.90%时，P2O5品位24.22%，回收率78.59%，精矿指标较好。故磨矿细度选择 ≤0.074 mm 比率为91.90%。

3.2 碳酸钠用量试验

在常温条件下，当磨矿细度 ≤0.074 mm 占91.9%、水玻璃 5.0 kg/t、捕收剂 1.56 kg/t 的条件下，开展碳酸钠用量试验，结果见图3。

图3 碳酸钠用量对精矿指标的影响

从图3可知，随着碳酸钠用量的增加，精矿品位和回收率在波动，但变化不大；当碳酸钠用量为 2.4 kg/t 时，回收率最高，为75.36%。综合考虑，碳酸钠用量选择 2.4 kg/t。

3.3 水玻璃用量试验

当磨矿细度 ≤0.074 mm 占91.9%、碳酸钠 2.4 kg/t、捕收剂 1.56 kg/t 的条件下，开展水玻璃用量试验，结果见图4。

图4 水玻璃用量对精矿指标的影响

从图4可知，随着水玻璃用量的增加，精矿品位呈升高趋势，回收率呈降低趋势。综合考虑，水玻璃用量选择 5.5 kg/t 适宜。

3.4 捕收剂用量试验

在常温条件下，≤0.074 mm 占91.9% 、碳酸钠 2.4 kg/t、水玻璃 5.5 kg/t 条件下，采用自主研发的捕收剂，通过改变捕收剂用量，研究不同捕收剂用量对精矿指标的影响，结果见图5。

图5 捕收剂用量对精矿指标的影响

从图5可知，随着捕收剂用量的增加，精矿回收率逐渐升高，精矿品位变化不大；当捕收剂用量 4.50 kg/t 时，回收率最高为89.51%。综合成本及指标考虑，捕收剂用量 4.5 kg/t 适宜。

3.5 一粗一精一扫正浮选试验

经过以上正浮选一次粗选作业，尾矿品位还较高，精矿中部分硅质脉石矿物未脱出，影响精矿质量。因此考虑开展正浮选精选和扫选试验，进一步脱出硅质脉石矿物和提升精矿回收率。试验工艺流程及药剂条件如图6所示，结果见表3。

图6 正浮选试验工艺流程图

表3 正浮选试验结果

从试验结果可知(表3)，通过正浮选一粗一精一扫作业选别后，可获得精矿w(P2O5)25.58%，w(SiO2)16.61%，产率63.69%，回收率81.88%。后续按照此条件开展正反浮选试验。

3.6 正-反浮选工艺开路流程试验

确定了正浮选药剂制度后，开展了正-反浮选工艺开路流程试验，试验工艺流程及药剂条件如图7所示，结果见表4。

图7 正-反浮选试验工艺流程图

从试验结果(表4)可知，通过正反浮选作业选别后，精矿w(P2O5)28.79%，w(MgO)0.94%，w(SiO2)18.48%，产率49.16%，回收率73.44%。

3.7 正-反浮选工艺流程闭路实验

在开路流程的基础上，作了闭路流程试验，正浮精选尾矿和正浮扫选精矿返回正浮粗选作业形成闭路。考察了该工艺对选别此矿石的适应性和稳定性。试验工艺流程及药剂条件如图8所示，结果如数质量流程图9所示。

图8 正-反浮选闭路流程试验工艺流程图

图9 闭路流程工艺数质量流程图

从图9可知，该矿通过正-反浮选工艺流程闭路试验后，当原矿P2O5品位19.56%，w(MgO)2.83%, 可获得P2O5品位为28.87%,w(MgO)为 0.92%的磷精矿，P2O5回收率为81.78%，MgO的排除率达81.99%，尾矿P2O5品位小于8.50%。得到了合格的磷精矿。

4 结论

1)通过工艺矿物学研究，本试验矿样为混合型磷块岩，采用常温正-反浮选工艺流程，可以获得满意的选别指标。当原矿P2O5品位19.56%、w(MgO)2.83%,w(SiO2)31.97%、w(R2O3)为4.43%时，磨矿细度 ≤0.074 mm 占91.90%，经正反浮选闭路流程选别后可获得P2O5品位为28.87%，w(MgO)为 0.92%的磷精矿，P2O5回收率为81.78%，MgO的排除率达81.99%。

2)试验采用常温正-反浮选工艺流程，具有流程结构简单、药剂种类少、分选效率高、工艺指标优的特点。pH调整剂使用纯碱，能稳定矿浆pH值，且有效地降低水质中的难免离子，提高矿物分选性。

3)对于该类混合型磷块岩，采用正反浮选工艺，对原矿品质有较强的适应性，且磷精矿为槽内产品，粒度较粗，脱水比泡沫产品容易，便于沉降和输送。但正浮选泡沫黏，药耗大，尾矿品位高，P2O5回收率低，精矿成本高；两段浮选产生的废水性质不同，不能混用，对整个选厂回水循环利用工艺要求较高。因此，对于该种矿石，将来的重点攻关方向建议考虑加温浮选和废水的回用等方面。