飼鈣級磷精礦選礦生產工藝優化研究

謝國先 李侯超 韓美濤 趙昕 王 濤

（云南磷化集團有限公司）

飼鈣級磷精礦是用于生產飼料級磷酸氫鈣的磷精礦，這類磷精礦品質隨飼鈣加工工藝不同，其要求也不同。云南某膠磷礦選礦廠加工生產該類磷精礦，對應的下游飼鈣廠采用直接反應法生產飼料級磷酸氫鈣（MDCP和MCP），其要求磷精礦P2O5含量30%以上，MgO含量低于0.80%，雜磷比MER（精礦中MgO、Fe2O3、Al2O3總含量與P2O5的比值）低于0.085［1］。近年來，由于原礦性質的變化，原選礦工藝不能滿足生產需要，較長時間內存在磷精礦產量不足、MgO含量偏高的問題。為了增加該選礦廠生產工藝對原礦石的適應性，開展了選礦廠生產工藝試驗研究，以提高磷精礦的品質。

1 原礦性質

選礦廠生產工藝為單一反浮選流程，以脫除白云石類脈石礦物為主。根據飼鈣磷精礦的高品質要求，原礦品質要求也較高，采出過程為單獨剝離采礦，以提高出礦品質。原礦多元素分析結果見表1。

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由表1可知，該磷礦石ω（CaO）/ω（P2O5）=1.77，SiO2含量低于15%，屬于典型的中低品位碳酸鹽型磷塊巖礦石［2］。

由于是單獨剝離采礦，采出該部分飼鈣原礦后，剩下的磷礦石原礦P2O5品位已不足21%，因此，生產過程中應盡可能利用好飼鈣原礦，在保證精礦品質的前提下，提高飼鈣用磷精礦產率。

2 原生產工藝流程分析及研究

2.1 原生產工藝流程分析

原選礦生產工藝采用單一反浮選1粗2精1掃流程，原反浮選工藝流程見圖1。

原工藝流程中YP4為pH值調整劑、YP3為磷礦石抑制劑、YP6為反浮選捕收劑，各下一級作業的中礦逐級返回上一作業，形成閉路流程，掃選尾礦作為最終尾礦。按照該流程進行飼鈣礦選礦加工，在藥劑正常添加的情況下，精礦產品中的MgO含量難以脫除到要求含量以下，且尾礦中P2O5含量較高，生產流程考察數據見表2。

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由表2可知，最終精礦產率為52.84%，MgO含量1.16%，MER值達到0.101，不能滿足飼鈣生產用礦的要求；尾礦P2O5含量高達16.09%，是導致精礦產率及回收率低的主要原因；另外，粗選尾礦、精1尾和精2尾P2O5含量均較高，表明在這些作業過程中存在強制刮泡現象，盡管如此，精礦脫除MgO的效果仍然不能滿足要求。究其原因，整個生產工藝循環負荷大、浮選時間不足、各作業強制刮泡現象明顯，流程設置不合理，導致精礦綜合指標不達標。

2.2 粗選尾礦分析

生產工藝流程中粗選浮選機6槽，在正常生產情況下對每一槽的尾礦進行單獨取樣分析，分析結果見表3。

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由表3可知，粗選尾礦P2O5含量沿工藝流程升高，前3槽P2O5含量低于8.50%，可直接拋尾或再選；后3槽尾礦P2O5含量較高，均超過10%，需進行掃選。

2.3 掃選試驗研究

選取現場生產粗選的后3槽尾礦礦漿進行試驗。采用XFDⅣ1.5 L試驗室掛槽浮選機，攪拌速率2 100 r/min，充氣量控制在0.13～0.18 m3/（m2·min），進行反浮選刮泡時間試驗，試驗流程見圖2，試驗結果見表4。

由表4可知，粗選后3槽泡沫在反浮選3 min時，掃選精礦P2O5含量23.40%，MgO含量5.25%，與原礦指標接近，可以返回到粗選第1槽；當浮選時間6 min時，掃選精礦P2O5含量28.65%，MgO含量2.00%，可達到化肥用磷精礦指標［2］，可實施配礦直接銷售，不必返回原流程再選。

粗選后3槽泡沫作業礦漿量為210 m3/h，即3.50 m3/min，試驗浮選時間6 min，放大到12 min，依據下式計算浮選機臺數［3-5］

式中，W為礦漿量，m3/min；t為浮選時間，min；k為浮選機有效系數，取0.8；V為浮選機有效容積，m3，現場浮選機容積為30 m3。經計算n=1.75臺，取2臺。因此，粗選作業在拋掉前3槽泡沫尾礦后，后3槽泡沫掃選僅需2臺30 m3浮選機。通過試驗，原掃選作業4臺浮選機預先拋尾后僅需兩臺就能滿足生產。

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2.4 精選試驗研究

原工藝流程中精選2的精礦P2O5含量較高，MgO含量也較高（大于0.8%），不能滿足飼鈣生產用礦要求。取生產精選2的精礦進行加藥和不加藥兩種方式的對比試驗，不添加藥劑時刮泡2 min無泡，因此對比試驗統一采用刮泡2 min。再次精選工藝流程見圖3，試驗結果見表5。

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由表5可知，精選2精礦再精選在相同的浮選時間內，兩種方式的精礦都能達標，MER值也能達到0.085以下；添加藥劑時精礦P2O5含量更高，MgO含量更低，但精礦產率降低了2.01個百分點，精礦量損失較大，主要原因是精選2后的產品中MgO含量較低，加入捕收劑后與磷礦石吸附的幾率也更大，導致作業尾礦P2O5含量升高，產率降低。

3 優化后工藝流程及生產數據分析

根據上述研究結果，原粗選前3槽作為1次粗選，泡沫尾礦（粗選1尾）直接拋尾；原粗選后3槽作為2次粗選，泡沫（粗選2尾）進行掃選；原掃選前兩槽浮選機作為掃選，掃選精礦不返回流程，進行配礦銷售，掃選尾礦與粗選前3槽尾礦合并形成綜合尾礦；主工藝流程增加1次精選作業，原掃選另外兩個浮選槽作為新增精選設備，新增精選尾礦不返回，進入掃選作業。優化后的飼鈣磷精礦生產工藝流程為2粗3精1掃流程（圖4），在磨礦處理量及入選濃細度不變的情況，優化后流程考察結果見表6。

由表6可知，飼鈣級磷精礦P2O5含量30.66%，MgO含量0.71%，MER值為0.079，完全滿足下游用礦要求；飼鈣級磷精礦產率68.17%，較原工藝流程提高了15.33個百分點，磷回收率提高了17.26個百分點；綜合尾礦P2O5含量降低到8.09%，磷資源得到了充分利用，另外，掃選精礦作為化肥用磷精礦銷售，磷精礦綜合產率額外增加了4.56%，節省了選礦廠精礦生產成本。

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4 結論

（1）云南某選廠通過流程考察及試驗研究，利用現有工藝設備將飼鈣磷精礦原生產工藝由1粗2精1掃閉路流程優化為2粗3精1掃半閉路流程。優化后延長了工藝流程，增加了浮選時間，并且掃選精礦和3次精選的尾礦不作為中礦返回，減少了工藝流程的循環負荷，使流程操作更加穩定可控。

（2）優化后工藝流程獲得的精礦P2O5含量30.66%，MgO含量0.71%，MER值為0.079，達到了飼鈣磷精礦的指標要求。獲得的飼鈣磷精礦產率68.17%、磷回收率85.66%，分別較原流程提高了15.33，17.26個百分點；綜合尾礦P2O5含量8.09%，較原工藝降低了8.00個百分點，選礦效率得到了較大的提升。

（3）優化后工藝額外產出產率4.56%的合格化肥用磷精礦，有效地回收了磷精礦資源，提高了企業的經濟效益和磷資源利用率。