安徽宿松磷礦低溫浮選研究

劉 安,劉麗芬,羅惠華,池汝安

(1.武漢工程大學環境與城市建設學院,湖北 武漢 430074; 2.云天化集團云南磷化集團有限公司,云南 昆明 650600)

0 引 言

我國磷礦資源儲量豐而不富,貧礦居多,富礦較少,必須通過選礦富集除雜后才能被有效應用[1].根據成因不同[2],磷礦床可分為三大類:巖漿型磷灰石礦床、變質型磷灰巖礦床和沉積型磷塊巖礦床.海州式磷礦床是產于前寒武紀古元古代晚期變質巖系中的沉積變質磷灰巖礦床,位于湖北蘄春、黃梅、黃麥嶺及安徽宿松、肥東,至江蘇錦屏這一帶.該礦體形態以層狀、似層狀為主,少部分呈透鏡狀、脈狀及不規則狀.根據礦石[3]中脈石礦物成分大致分為磷灰巖、硅質長石質磷灰巖、云母質磷灰巖、硅質磷灰巖、錳質磷灰巖及白云質磷灰巖等.海州式磷礦主要礦石類型為細粒磷灰石巖,次為云母磷灰石巖及錳磷巖.含磷礦物主要為氟磷灰石,常伴有方解石、黃鐵礦、金紅石、白云母、磷質等.試驗針對宿松磷礦的性質以棉油皂為原料添加一定比例的高碘值脂肪酸,吐溫80復配而成的捕收劑,采用一粗一精一掃的正浮選工藝流程,在礦漿溫度為10 ℃條件下,獲得磷精礦品位30.38%,產率51.9%,回收率95.25%的浮選指標.

1 礦石性質

宿松磷礦屬沉積變質磷塊巖,礦石以細粒磷塊巖為主,伴生礦物為錳磷礦巖和云母磷塊巖,有用礦物為磷灰石,主要脈石礦物為石英、方解石和白云石等.該礦石的原礦品位為16.53%.石英含量為30.30%,氧化鎂含量3.11%氧化鈣含量26.50%.

2 試驗藥劑與流程

2.1 試驗藥劑

浮選試驗中采用水玻璃作為硅質礦物抑制劑和礦漿分散劑,用碳酸鈉作為pH調整劑,以棉油皂與其它兩種藥劑復配作為捕收劑.

2.2 試驗流程

將1 kg左右礦樣磨礦一定的時間,磨礦細度-0.074 mm 57.4%,用XSHF-2-3型濕式分樣機將礦漿縮分為6等分進行浮選.浮選試驗是在XFD-63型0.5 L單槽浮選機中進行的.試驗流程如圖1所示.

圖1 試驗流程圖

3 試驗結果與分析

3.1 捕收劑用量對浮選效果的影響

TMG-2作為磷礦物捕收劑,主要起到對細粒膠磷礦的選擇性捕收作用,配成質量分數2%使用.試驗條件如下:磨礦細度-0.074 mm占57.4%,礦漿質量分數33%左右,水玻璃用量1.5 kg/t,碳酸鈉用量6 kg/t,浮選溫度22 ℃.試驗結果如圖2所示.

圖2 捕收劑用量對浮選的影響

由圖2看出,TMG-2用量在0.8 kg/t至1.4 kg/t之間變化時,精礦品位保持在32%以上呈現逐步下降趨勢,精礦回收率逐步提高,磷礦選礦需使精礦品位達到30%以上,在品位達標的基礎上盡量提高回收率,所以綜合考慮精礦品位及回收率和選礦成本這三方面的因素,確定捕收劑用量為1.2 kg/t.

3.2 碳酸鈉用量對浮選效果的影響

碳酸鈉在浮選過程中首先是調節礦漿的pH值,碳酸鈉還能沉淀礦漿中的難免離子,降低捕收劑用量.試驗條件如下:磨礦細度-0.074 mm占57.4%,礦漿質量分數33%左右,水玻璃用量1.5 kg/t,捕收劑用量1.2 kg/t,浮選溫度22 ℃.試驗結果如圖3所示.

圖3 碳酸鈉用量對浮選的影響

由圖3可以看出,碳酸鈉用量在3.0 kg/t至6.0 kg/t之間變化時,精礦回收率逐步提高,這是因為以脂肪酸為捕收劑時碳酸鹽脈石礦物與磷酸鹽礦物的可浮性相近,只有在較高的pH值(10～11)下,磷酸鹽的可浮性才大于碳酸鹽;而精礦品位均在30%以上.綜合考慮精礦品位及回收率兩個因素,確定碳酸鈉用量為6.0 kg/t.

3.3 水玻璃用量對浮選效果的影響

水玻璃是硅酸鹽礦物的有效抑制劑,它是石英等硅酸鹽礦物的很強的抑制劑,對碳酸鹽礦物也有一定抑制作用,它能在礦粒表面生成強烈水化的薄膜.試驗條件如下:磨礦細度-0.074 mm占57.4%,礦漿質量分數33%左右,捕收劑用量1.2 kg/t,碳酸鈉用量6 kg/t,浮選溫度22 ℃.試驗結果如圖4所示.

圖4 水玻璃用量對浮選的影響

由圖4可以看出,隨著水玻璃用量的增加,精礦品位和回收率均逐漸增加,在用量大于1.5 kg/t時,由于抑制作用的增強,回收率開始明顯下降,而精礦品位的增加幅度不明顯.兼顧品位和回收率兩種因素,確定水玻璃用量為1.5 kg/t.

3.4 浮選溫度對浮選的影響

試驗中所用的捕收劑為棉油皂,溫度對其浮選性能有較大的影響.在條件試驗中浮選的礦漿溫度為20 ℃,確定了碳酸鈉用量為6.0 kg/t,水玻璃用量為1.5 kg/t,在粗選捕收劑用量為1.4 kg/t掃選0.3 kg/t的條件下探索溫度對浮選的影響.

由圖5可以看出,隨著溫度的升高精礦回收率逐步上升,這是因為在低溫條件下捕收劑溶解度小,不易分散,捕收劑在礦物表面的吸附效果不好,隨著溫度的升高捕收劑分散性與水溶性提高,浮選效果增強.

圖5 溫度對浮選的影響

3.5 浮選閉路試驗

針對該捕收劑在低溫條件下的特點進行了閉路試驗.閉路試驗中碳酸鈉用量為6.0 kg/t,水玻璃用量為1.5 kg/t,試驗溫度分別為10 ℃,15 ℃,25 ℃,隨溫度的降低適當加大了捕收劑用量.試驗結果如表1.

由表1可知在不同溫度下經一粗一精一掃的工藝磷精礦品位均達到30%以上,回收率均在95%以上,隨著礦漿溫度的升高選礦回收率呈現升高的趨勢,在低溫下要相應增加捕收劑的用量,這樣即使在較低的溫度下(10 ℃),控制好藥劑制度,也達到了較好的浮選指標,實現了低溫浮選的目標.

表1 閉路試驗結果

4 機理分析

磷礦石的浮選需要對礦漿進行加溫,這是因為脂肪酸及其皂類捕收劑在常溫下溶解度較小分散度較低,這樣就會增加了能耗提高成本.有關研究[4-5]表明隨著溫度的升高捕收劑呈現出物理吸附減少,化學吸附增多的現象,這就揭示了脂肪酸類捕收劑在適宜溫度下浮選指標變好的本質.油酸鈉、亞油酸鈉等為棉油皂中重要的成分,為了促進藥劑對磷礦的吸附實現低溫浮選,經常在脂肪酸類捕收劑中加入少量其他種類的表面活性劑,產生協同效應提高捕收劑的性能.在復配低溫藥劑TMG-2時,添加了少量的表面活性劑吐溫80,有利于促進油酸鈉、亞油酸鈉等在礦物表面的化學吸附,提高了礦物的疏水性,降低礦漿的浮選溫度,實現低溫浮選.

5 結 語

通過對棉油皂添加表面活性劑,有利于促進脂肪酸類捕收劑在磷灰石表面上的吸附,從而降低了浮選溫度.在低溫條件下,宿松磷礦的浮選獲得了較好的選礦指標.在磨礦細度-0.074 mm為57.4%時,礦漿溫度為10 ℃,經正浮選一次粗選一次精選一次掃選的工藝流程,在碳酸鈉用量為6 kg/t,水玻璃用量為1.5 kg/t,粗選捕收劑用量為1.2 kg/t.,掃選捕收劑用量為0.3 kg/t時可達到磷精礦品位30.38%,回收率95.25%的選礦指標,從而達到了低溫浮選的要求.

參考文獻:

[1]戴惠新,王春秀,段希祥.電選在我國磷礦選礦中應用的可能性探討[J].化工礦物與加工,2003(2):5-7.

[2]吳彩斌,段希祥.我國磷礦石的處理工藝研究[J].云南冶金,2000(8):19-22.

[3]熊先孝.“海州式”磷礦床中磷灰石的礦物學研究[J].巖石礦物學雜志,1995(8):271-280.

[4]羅惠華,鐘康年.增效作用對磷灰石浮選的影響[J].化工礦物與加工,2000(5):8-10.

[5]謝恒星,李冬蓮,張傲時,等.增效作用對膠磷礦浮選行為的影響[J].武漢化工學院學報,1998,20(4):33-36.