云南某低品位膠磷礦選礦試驗研究①

2021-09-15 13:34:28彭麗群劉潤哲劉麗芬

礦冶工程 2021年4期

戴川，彭麗群，劉潤哲，劉麗芬

（1．國家磷資源開發利用工程技術研究中心，云南昆明650600；2．云南磷化集團研發中心，云南昆明650600）

我國磷礦資源總量比較豐富，但存在富礦少、貧礦多且分選性差的特點。云南作為磷礦資源大省，經過多年的開發利用，高品位磷礦儲量已越來越少。為保證磷工業可持續發展，加強中低品位磷礦石的應用研究已迫在眉睫。云南晉寧磷礦現有低品位堆存礦近千萬噸，不僅占用了大片土地資源，也造成了巨大的資金積壓。浮選法通常用于處理中低品位膠磷礦，其主要工藝流程有單一正浮選、單一反浮選、正-反（反-正）浮選以及雙反浮選［1－3］。針對低品位堆存礦，采用正-反浮選指標較好［4－5］，但原礦品位低、精礦產率低、正浮選藥劑成本較高，難以工業應用。

鑒于低品位堆存礦難以單獨工業應用的特點，為了經濟地利用此部分礦石，將低品位堆存礦與較高品位昆陽礦進行配礦，并采用單一反浮選流程回收磷資源。

1 實驗部分

1．1 原礦性質

云南昆陽磷礦礦石組成主要為原生礦、微風化礦以及部分半風化礦［6］。巖礦鑒定表明昆陽磷礦膠磷礦主要由粒屑、鮞粒、假鮞粒以及礫屑等顆粒構成。

昆陽礦和晉寧堆存礦化學多元素分析結果如表1所示。

表1 原礦化學多元素分析結果（質量分數）

昆陽礦礦物組成較簡單，經物相分析，其有用礦物以膠磷礦為主，其次為微晶磷灰石及少量細晶磷灰石。脈石礦物主要組成為白云石、石英、玉髓等。晉寧堆存礦P2O5含量16．8%，品位低，難以單獨開發利用。為合理利用晉寧低品位堆存礦，將昆陽礦與晉寧堆存礦按9∶1比例配礦后得到試驗用原礦，再進行浮選試驗。

1．2 試驗藥劑

實驗室試驗過程中使用的藥劑包括硫酸（工業級）、磷酸（分析純）和YP6-6（工業級）。其中YP6-6為脂肪酸皂類捕收劑，對氧化礦具有較好的捕收能力，在反浮選過程中對白云石捕收效果好。

1．3 浮選流程

每次稱取1 000 g礦樣（已破碎至－3 mm）于實驗室小型球磨機中，加入1 000 mL水，選定磨礦時間進行磨礦，磨礦產品用分樣器均分為4份。浮選實驗采用XFDIV0．75單槽0．75 L浮選機，浮選機轉速1 992 r／min，實驗用水為自來水。每次稱取250 g礦樣放入浮選槽中，加水至指定刻度線，調漿后按藥劑添加順序分別加入H2SO4、H3PO4、YP6-6進行粗選作業。粗選作業完成后再加入YP6-6進行精選開路作業，最后將浮選產品過濾、烘干、稱重、化驗分析。浮選工藝流程如圖1所示。

2 結果與討論

2．1 磨礦細度試驗

按圖1所示流程，在粗選H2SO4用量17．0 kg／t、H3PO4用量2．0 kg／t、YP6-6用量2．8 kg／t時，磨礦細度對浮選的影響如表2所示。

表2 磨礦細度試驗結果

從表2可知，隨著磨礦細度增加，精礦P2O5含量逐漸增加，精礦P2O5品位和回收率在磨礦細度－0．074 mm粒級占97．83%時最高，此時精礦MgO含量0．68%。因此，磨礦細度選擇－0．074 mm粒級占97．83%。

2．2 粗選H2 SO4用量試驗

磨礦細度－0．074 mm粒級占97．83%，H3PO4用量2．0 kg／t、YP6-6用量2．8 kg／t，H2SO4用量對浮選的影響如表3所示。

表3 H2 SO4用量試驗結果

H2SO4在反浮選過程中作為pH調整劑和抑制劑使用。溶液中H2SO4主要以形式存在，與游離態的Ca2＋和Mg2＋反應生成微溶的CaSO4和MgSO4罩蓋在磷灰石表面使其親水；同時在酸性條件下，CaSO4與水結合形成水化膜，使磷灰石表面親水性進一步增強。與之相反的是碳酸鹽（白云石）在酸性介質中與H＋反應生成CO2微泡，其表面被大量氣泡附著，增加了其可浮性。有研究表明，在pH＞3．8時膠磷礦表面荷負電，而pH＜6．3時白云石表面荷正電，因此陰離子捕收劑在pH＝3．8～6．3（實驗過程中pH值在4．5左右）時具有較好的分選性［7］。由表3可知，隨著H2SO4用量增大，精礦產率和回收率基本呈現出逐漸增加的趨勢。綜合考慮，H2SO4用量選擇24．0 kg／t。

2．3 粗選H3 PO4用量試驗研究

磨礦細度－0．074 mm粒級占97．83%，H2SO4用量24．0 kg／t、YP6-6用量2．8 kg／t，H3PO4用量對浮選的影響如表4所示。

表4 H3 PO4用量試驗結果

H3PO4在反浮選過程中主要作為抑制劑使用，H3PO4在溶液中電離生成吸附于磷灰石表面，同時可與周圍的水分子形成強烈的氫鍵，因而磷灰石親水性增強。由表4可知，隨著H3PO4用量增大，精礦產率和回收率基本呈現出逐漸增加的趨勢，精礦P2O5品位在H3PO4用量2．4 kg／t時達到最高。綜合考慮，H3PO4用量選擇2．4 kg／t。

2．4 粗選YP6-6用量試驗研究

磨礦細度－0．074 mm粒級占97．83%，H2SO4用量24．0 kg／t、H3PO4用量2．4 kg／t，YP6-6用量對浮選的影響如表5所示。

表5 YP6-6用量試驗結果

YP6-6在反浮選過程中具有良好的捕收性能，相關研究表明，在pH＝5．0左右時，捕收劑與磷灰石的作用方式主要為物理吸附，且吸附量較少；而捕收劑與白云石的作用方式主要為化學吸附［8］。由表5可知，YP6-6用量從1．6 kg／t增至2．8 kg／t時，捕收劑用量增大，脈石礦物更容易被浮選刮出，因而精礦產率和回收率基本呈現出逐漸降低的趨勢。當YP6-6用量2．8 kg／t時，精礦P2O5品位最高，選別效率最高。