某選礦廠干選廢石綜合利用回收磷的試驗研究

紀瑩華，肖晶晶，黃志營

(1.河鋼集團礦業公司，河北 唐山 063000；2.河鋼集團礦業公司承德柏泉鐵礦，河北 承德 067500)

0 引 言

承德某選礦廠礦石性質屬超貧磁鐵礦，伴生非金屬礦物有磷灰石、螢石等。原礦中全鐵品位8 %～12 %，P2O5品位1.8 %～2.3 %。該礦采用階段磨礦階段磁選的工藝進行選鐵，對選鐵尾礦采用一粗二精一掃的工藝，通過常溫浮選手段回收磷，最終產品為品位63.5 %的鐵精粉和品位33.2 %的磷精粉。該礦破碎產品經過懸浮式干選機進行預先拋尾，年產廢石約80萬 t，不僅占用土地、污染環境，而且造成了資源的浪費。近些年，國內外專家認為鐵礦廢石和尾礦可以在砂石骨料、混凝土、3D打印、路基、建筑材料、有價組分回收、石塑復合板材、尾礦復合肥及礦山地質生態復墾等方面進行資源綜合利用。因此為了保障礦山的可持續發展的需要，如何變廢為寶、實現礦產資源的二次利用成為亟需解決的首要問題。根據建筑行業研究報告，礦山廢石經破碎、篩分，可制備出符合級配要求的粒徑為5～20 mm粗骨料和細度模數約為2.8的人工砂作為配制混凝土的細骨料，開展廢石綜合利用具有重要的意義。

1 礦石性質

取一定干選廢石樣品進行化學多元素分析，其結果見表1。

表1 試樣主要成分分析

經電子顯微鏡觀察，該部分干選廢石中主要金屬礦物為弱磁性氧化礦、鈦鐵礦，非金屬礦物主要為磷灰石、石英、黃鐵礦、云母等。但考慮經濟效益和技術水平，實踐證明回收云母和石英需考慮浮選-搖床聯合的流程，且無較大回收價值，故在現有選磷系統的基礎上，進一步回收磷資源。

2 現有工藝

該選礦廠現有破碎系統流程為“三段兩閉路+磨前預選”，具體工藝流程見圖1。其中磨前預選采用的FX-200型懸浮式干選機，選別的精礦作為入磨原礦經皮帶運至磨礦倉，其尾礦則作為廢石堆放至露天排土場。磨選部分的流程為：階段磨礦階段磁選-選鐵、一粗二精一掃-選磷。其中選鐵總尾礦經過一道預先篩分工藝后，篩下物料方可作為入浮原礦。預先篩分的篩孔尺寸為0.5 mm，篩上物料作為建筑砂外銷。

3 試驗方案及結果討論

干選廢石中含磷(P2O5)為1.5±0.5 %，其中-5 mm(-32目)粒級的磷品位可達2.7 %左右，利用現有選礦試驗室中的設備，進行粒級分布特性、磁選、浮選等研究，綜合分析干選廢石中綜合回收利用的可行性。

3.1 粒級分布特性

取干選廢石進行篩分試驗，試驗結果見表2。

表2 干選廢石篩分試驗結果

由粒度篩分試驗結果可知，干選廢石中0～3 mm含量約為58 %，3～12 mm約占38.5 %，0.5～03 mm含量約占28 %。

經計算，該廢石樣品的細度模數為2.38；根據粉體質量平均粒徑的計算公式，該廢石的質量平均粒徑為1.74 mm。規定細度模數3.1～3.7為粗砂，細度模數2.3～3.0為中砂，細度模數1.6～2.2為細砂，細度模數0.7～1.5為特細砂。該廢石總體評價可定為中砂等級，若剔除-0.5 mm的細粒級物料，則砂料指標更為理想。

3.2 磁選試驗

將干選廢石用3 mm篩子篩分后，篩下產品進行磁選管試驗，場強位10 000 e，試驗結果顯示可得到產率6.46 %、全鐵品位34.07 %的中間產品。對所得中間產品進行再磨再選，粒度(-200目含量)為85 %時，可得到最終精礦產率8.9 %、全鐵品位47.6 %。試驗結果見表3。由此可見，廢石中-3 mm的篩下產品經一道磁選工序后，得到的精礦品位、產率均較低，經再磨再選后的品位仍不合格。若將該部分粗精礦給入二段磨礦，會對最終精礦品位產生不利影響。故將該部分粗精礦單獨堆存至沉淀池，以低品位鐵粉或半成品的形式進行單獨銷售較為合理。

3.3 浮選試驗

取800 g經過掃磁處理后的-5 mm的干選廢石作為浮選試驗的原礦，試驗條件依據現有浮選條件，即礦漿濃度38 %～42 %、捕收劑用量1 100 g/t、礦漿溫度為常溫、pH值=7，采用一粗二精一掃的開路流程進行浮選試驗，結果見表3。

表3 -0.5 mm干選廢石浮選試驗數據

由表3可知，-5mm礦樣經一次粗選可以得到精礦產率11.57 %，精礦磷品位為19.18 %，回收率為82.19 %。經2次精選1次掃選后，可以得到最終精礦產率為6.24 %，精礦P2O5品位為32.5 %，回收率為75.11 %，回收效果較好。

4 結 語

(1)考慮采用雙層香蕉進行濕式篩分，第一層篩網篩孔6 mm，第二層篩網篩孔3 mm。產出的6～12 mm物料作為石砟，對于3～6 mm的物料，其細度模數符合中砂范圍，可作為中砂骨料進行銷售。而3 mm以下物料送至現有的入浮原礦篩分系統，篩上物作為細砂骨料進行銷售，可實現分等級進行銷售，篩下物料進入浮選系統回收磷，提高磷產量。

(2)經過各項試驗研究，該廢石中的鐵回收意義不大，故做中間產品單獨銷售，而-0.5 mm粒級的磷浮選回收率達75 %，且精礦指標合格，故該廢石以建筑砂料、磷精粉2種產品為主要產出物，實現資源綜合利用。

(3)該選礦廠的干選廢石年排放量較大，干選廢石綜合利用實施后，預計年產建筑石料50余萬t，在一定程度上緩解了企業的占地和環保壓力，使礦產資源得到充分利用，符合國家產業政策，同時能夠帶來可觀的經濟效益，對于同行業礦山具有一定的借鑒意義。