一種混合型鈣質磷塊巖的浮選工藝研究*

張路莉，謝國先，龐建濤，楊爾勛

(1.云南磷化集團有限公司，云南 昆明 650600；2.國家磷資源開發利用工程技術研究中心，云南 昆明 650600)

0 引言

云南磷礦儲量豐富，位居全國第二[1]，以沉積型磷塊巖形式存在。滇池周邊分布有大量的此類磷塊巖礦石[2]，包括硅質及硅酸鹽型、碳酸鹽型及混合型磷塊巖。混合型磷塊巖又分為混合型硅質和混合型鈣質磷塊巖，本研究以滇池周邊海口片區某礦山堆存的混合鈣質磷塊巖為研究對象，探索其合適的浮選工藝。

1 試驗礦樣分析

1.1 礦石多元素分析

試樣的多元素分析結果如表1所示。

表1 試樣的多元素分析結果 單位：%

由表1可知，該堆存礦ω(CaO)/ω(P2O5)=1.84，大于1.75；酸不溶物質量分數為21.56%，大于20%，依據DZ/T 0209—2020《地質勘查規范 磷》，該堆存磷礦石屬于混合型鈣質磷塊巖。

1.2 工藝礦物學研究

工藝礦物學研究發現，該磷礦石有用礦物為膠磷礦，脈石礦物主要為白云石、石英、玉髓，其次為黏土礦物和褐鐵礦。白云石主要呈團塊狀膠磷礦間隙填充物、假鮞狀膠磷礦內核，或者呈團塊狀膠磷礦包裹體形式存在，嵌布粒度細小；石英、玉髓以粒狀、粒屑狀隱晶質與磷礦物膠結；膠磷礦呈凝膠狀、粒屑狀，與石英、玉髓、白云石、褐鐵礦、黏土礦物緊密共生，并且磷礦物中存在少量鎂、硅、鐵、鋁等有害組分。試樣主要礦物組成如表2所示。

表2 試樣主要礦物組成 單位：%

當試樣磨至-0.074 mm質量分數占91.21%時，磷礦物的單體解離度為87.13%，礦石需要磨得更細才能滿足浮選的要求。

2 試驗設備儀器及試驗藥劑

主要試驗設備儀器：XMQ240×90錐形球磨機，XSHF 2-3濕式分樣機，XFDⅣ0.75L、0.50L實驗室掛槽浮選機，XTLZ-Φ260/200真空過濾機，DHG-9101-45電熱恒溫鼓風干燥箱，LT3001 電子天平，HJ-2A磁力攪拌器。

試驗藥劑：YP3，質量分數為20%～25%的稀磷酸，工業級；YP4，質量分數為97%～98%的濃硫酸，工業級；碳酸鈉，工業級；水玻璃，工業級；YP6-3、YP6-6，捕收劑，工業級。

3 試驗及結果分析

3.1 磨礦粒度分析

將礦石細磨至-0.074 mm質量分數占93.13%，進行粒度篩析，結果如表3所示。

表3 -0.074 mm粒級的粒度分析結果

由表3可知，+0.074 mm粒級中磷礦物含量較高，雜質礦物以難磨的石英為主；-0.074+0.038 mm粒級中磷礦物含量較高，表明解離得比較充分，同時硅質類脈石含量也較高；-0.038 mm粒級產率最高，MgO質量分數也最高，表明白云石類雜質礦物容易破磨。

3.2 單一反浮選試驗結果

由于該類礦石碳酸鹽礦物含量高，故首先采用單一反浮選脫鎂工藝進行探索試驗。將試樣磨至-0.074 mm質量分數占93.13%，進行不同藥劑制度下的反浮選粗選試驗，藥劑添加方式、充氣及攪拌等依據以前的試驗研究成果[3]，試驗以泡沫刮盡為浮選終點，工藝流程如圖1所示，試驗結果如表4所示。

圖1 單一反浮選試驗流程

表4 單一反浮選試驗結果

由表4可知，隨著YP4和YP6-6用量的增加，尾礦產率升高，尾礦P2O5品位也升高，但精礦P2O5品位難以達到化肥用磷礦精礦的最低要求[4]。主要原因在于，原礦中SiO2質量分數為20.43%，對于反浮選而言較高，在反浮選過程中硅質礦物難以通過泡沫排出，而隨磷礦物一起富集。說明這類礦石通過單一反浮選不能得到符合磷肥行業最低用礦要求的磷精礦。

3.3 正反浮選試驗結果

磷礦正浮選在堿性條件下進行，選用碳酸鈉作為pH調整劑，水玻璃作為抑制劑。在正浮選工藝研究中，原礦SiO2質量分數一般在25%以上，本試樣的SiO2質量分數為20.43%，在正浮選中屬于低硅含量[5-8]；但試樣的MgO質量分數為5.34%，這類磷塊巖礦石應采用反浮選選別；因此，該礦石宜采用正浮選1粗—反浮選1粗1精流程(見圖2)進行選別。藥劑用量為優化后的用量，每步作業都以泡沫刮盡為浮選終點，試驗結果如表5所示。

圖2 正反浮選工藝流程

表5 正反浮選試驗結果 單位：%

由表5可知，采用正反浮選工藝流程，可以獲得精礦P2O5品位30.25%、MgO質量分數0.81%、精礦產率55.32%的指標，精礦品質達到酸法用磷精礦工業一等品Ⅰ級的標準[4]，綜合尾礦(尾礦1、尾礦2、尾礦3合并)P2O5品位8.77%，可以直接排尾，但為了提高精礦產率，尾礦3需進行再選。尾礦3再選的工藝流程如圖3所示，試驗結果如表6所示。

圖3 正反浮選工藝優化流程

由表6可知，經過正反浮選流程優化，尾礦P2O5品位明顯降低，綜合尾礦(尾礦1、尾礦2和再選尾礦合并)的P2O5品位降至7.52%；再選精礦和精選精礦合并，綜合精礦指標為：P2O5品位30.18%，MgO質量分數0.81%，產率57.82%，P2O5回收率84.62%，精礦產率增加了2.75%，且精礦品質仍然能夠達到磷精礦工業一等品Ⅰ級的要求。表明該工藝流程更適合該種磷塊巖礦石的選別。

表6 正反浮選優化流程試驗結果 單位：%

4 結論

a.該堆存礦為混合型鈣質磷塊巖，硅質脈石礦物含量偏高的同時，碳酸鹽類脈石礦物含量也偏高，通過不同的浮選工藝流程對比研究，確定該類型的磷塊巖宜采用優化的正反浮選工藝流程進行選別。

b.正反浮選工藝采用正浮選1粗—反浮選1粗1精和部分尾礦再選的工藝流程，獲得的綜合精礦指標為：P2O5品位30.18%，MgO質量分數0.81%，產率57.82%，P2O5回收率84.62%。

c.這種類型的磷塊巖，磨礦細度要求達到-0.074 mm質量分數占93%以上，才有利于有用礦物和脈石礦物的解離。