低品位含磷礦石的綜合利用試驗

孫曉華,劉海寧

(青海省地質礦產測試應用中心,青海 西寧 810008)

0 引 言

隨著磷肥工業的發展,磷礦需要量迅速增加,尤其是高濃度復合肥料生產的發展對高質量磷礦的需求也相應增加,僅僅開采淺部富磷礦的生產方式已不能滿足要求[1].我國磷礦資源主要分布在南方,北方磷礦具有儲量大,品位低的特點.由于低品位磷礦未全面開發,因此北方數省屬缺磷省分,長期依靠南方的磷資源,在這種情況下,對品位不高的磷礦進行綜合開發利用具有十分重要的意義.

青海某磷礦是一個大而貧的磷灰石型磷礦,該礦區賦存于超基性巖中,具有較好的露采條件,礦區P2O5平均品位3.54%.其中伴生有磁鐵礦、黑云母以及透輝石等礦物.

通過選礦小試和半工業試驗,在選出磷精礦P2O5含31.0%的同時,綜合回收了鐵、云母以及透輝石礦,為礦區的進一步開發利用提供了極為合理的選礦方法和技術指標.

1 原礦的礦石性質

礦石中的礦物成份有:透輝石、黑云母、磷灰石、磁鐵礦以及少量的角閃石、正長石、方解石和微量的鈦鐵礦、黃鐵礦等.含礦巖體主要由透輝石和黑云母、次透輝巖等超基性巖體組成.

主要回收礦物磷灰石,為粗—中粒半自形他形柱狀晶體,粒度一般在0.1～0.5 mm之間,與輝石、黑云母的關系較為密切,少量磷灰石與磁鐵礦連生,個別磷灰石分布在正長石,鈉長石顆粒之間.

礦石中透輝石均呈他形到半自形短柱狀,顆粒粗大.磁鐵礦石呈他形粒狀,粒度0.05～0.7 mm,黑云母呈規則板狀或片狀,晶體粗大,它們三者除與磷灰石關系密切外,三者之間也是密不可分,少數透輝石在粗大的黑云母晶體中,透輝石顆粒之間及解理縫中有磁鐵礦充填.

角閃石、正長石、方解石、鈦鐵礦、黃鐵礦等其他礦物粒度一般在0.05～0.8 mm之間,在磷灰石、透輝石中穿插、穿切或分布在礦物顆粒之間.

原礦的化學成分分析結果見表1,礦物含量見表2.

表1 礦石化學成分分析結果

表2 原礦主要礦物含量

2.1 選礦工藝流程和結果

選礦工藝流程和結果分別見圖1和表3.

表3 選礦試驗結果

1.2 有關問題的討論

1.2.1 選礦原則工藝流程的確定 通過原礦性質研究可以看出該礦有以下幾個特點:

a. 原礦磷品位低,全礦區平均P2O5品位3.54%,本次選礦試驗樣品的P2O5品位為3.44%,按試驗結果以72%的P2O5回收率計算,選100 t原礦得P2O5>30%的磷精礦7.33 t,按400元/t精礦的單價計算,則1 t原礦磷的產值為29.20元.

b. 礦石中除磷外,磁鐵礦、黑云母、透輝石可供綜合回收,通過試驗鐵精礦全鐵品位已達到68.20%,具有開采價值.

c. 黑云母礦物中含有K2O和Mg,利用這一性質可生產鈣鎂鉀復合肥料.

d. 透輝石精礦是一種優良的節能型陶瓷原料,用它可制成建筑用內、外墻軸面磚.

e. 礦石中磁鐵礦、透閃石、磷灰石的磁化系數有所差別,按磁場強弱通過磁選可以分離,而云母可以通過重選分離.

綜合上述特點,本礦開發利用的關鍵問題主要是:提高磷精礦的品位,使之達到酸法制取高濃度復合肥的要求,另外通過綜合回收可利用的礦物,降低選礦成本,提高經濟效益.

1.2.2 磷灰石的選別方案 磷灰石傳統的回收方法條件在pH>7的堿性環境中以水玻璃為脈石礦物抑制劑,以脂肪酸為磷灰石捕收劑進行浮選[2],不足之處是該方法要求磨礦粒度細,藥劑消耗較高,浮選溫度高和浮選時間長等.對于本礦區而言,磷灰石嵌布粒度較粗,能盡可能減少磨礦費用,降低成本對低品位磷礦石的選礦來說是最重要的因素,因此在大量的方法試驗中我們摸索出了適合該礦區磷選別的磁選法,輝石磁化系數為65×10-6cm3/g,黑云母的磁化系數為32-52×10-6cm3/g,磷灰石的磁化系數為18×10-6cm3/g,因此以輝石和磷灰石為主,含少量黑云母的試樣,是可以用強磁選將磷灰石分離出來的.

1.2.3 降低磨礦粒度 本礦區礦物大部分嵌布粒度較粗容易單體解離,而磷灰石性脆在磨礦過程中易過粉碎,為了防止過粉碎現象經過磨礦細度試驗利用棒磨進行粗磨至0.2 mm占31.01%,此時有66.96%的磷灰石進入-0.2 mm級中,經過選別所獲得的磷精礦品位能達到P2O5含量33.40%,P2O5的回收率為42.41%,而+0.2 mm級的礦物組分主要為黑云母、輝石,經過搖床選別就可得到合格的黑云母精礦.

1.2.4 礦泥的處理 由于磷灰石性脆,在碎礦及磨礦過程中有部分過粉碎,在搖床選別細云母時得到的礦泥中P2O5含量5%左右,損失率達8%左右,因此有必要回收這部分磷灰石.由于礦泥粒度很細,經過試驗采用磁選法分選P2O5含量為8.40%,效果不明顯,而采用浮選法后得到的精礦中P2O5含量達24.40%,回收率88.56%,因此礦泥只適應于浮選法.

1.2.5 磁鐵礦、輝石以及云母的綜合回收 從該礦的特點可見,該礦開發利用單靠回收礦石中的磷是不行的,應該綜合回收礦石中的其他可利用的礦物通過低成本的重選以及磁選的回收,獲得了含TFe 68.20%的鐵精礦,獲得了占礦物總量31%和51%的云母及輝石的產品,可以作為肥料原料以及陶瓷原料,達到了較好的經濟效益,因此,各礦物的綜合利用是該礦開發開發利用的關鍵.

2 經濟效益初步估算

表4和表5為精礦成本和年產2萬t精礦選礦廠年產值.

按年產2萬t磷精礦進行計算,選礦廠年產值為4 700萬元,精礦總成本2 486萬元,選礦廠經濟效益為2 214萬元.

表5 年產2萬t磷精礦選礦廠產值

3 結 語

該磷礦為大型低品位磷灰石型磷礦,試驗采用重選—磁選聯合工藝流程,流程短,無環境污染,成本低.通過該方法選別從P2O5品位為3.44%的原礦中選得P2O5為31%的磷精礦,同時回收了礦物量分別為31.06%和51.14%的黑云母和輝石產品,并且得到了含TFe為68.20%的鐵精礦,實現了礦物的綜合利用,經過技術經濟初步評估,按年產2萬t磷精礦進行計算,選礦廠年產值為4 700萬元,具有較好的技術經濟指標.

參考文獻:

[1]劉寧.內蒙古布龍圖低品位磷礦的利用途徑研究[J].礦石綜合利用,1994,67(3):1-4.

[2]胡為柏.浮選[M].北京:冶金工業出版社,1983.