云南某低鎂中低品位膠磷礦浮選實驗研究

戴 川，劉麗芬，李若蘭，劉潤哲

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

磷礦石是肥料、食品、飼料、化工產品磷酸及磷酸鹽的重要原料來源。經過多年的開發利用，目前我國高品位磷礦儲量已越來越少，中低品位磷礦石的開發利用迫在眉睫。目前磷礦的選礦方法包括擦洗脫泥、重介質選礦、化學浸出、光電選礦、浮選等，其中浮選法應用最廣泛。根據礦石性質的差異，浮選工藝包括單一正浮選、單一反浮選、正-反（反-正）浮選以及雙反浮選［1-6］。單一反浮選由于具有流程簡單、藥劑制度簡單、生產成本低等優勢，目前在工業生產中應用廣泛。筆者通過單一反浮選脫鎂流程，探究某中低品位膠磷礦的利用途徑。

1 實驗部分

1.1 礦石性質

實驗所用膠磷礦礦樣取自云南磷化集團有限公司礦山，其多元素分析結果見表1。

表1 膠磷礦礦樣多元素分析結果 %

該礦樣經物相分析得知，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，脈石礦物主要為白云石、石英、玉髓等。原礦w（P2O5）為25.25%，屬于中低品位膠磷礦，w（MgO）為3.83%。

1.2 實驗藥劑與儀器設備

藥劑：H2SO4，工業級，配制為w（H2SO4）40%的硫酸溶液，云南磷化集團有限公司；H3PO4，分析純，配制為w（H3PO4）10%的磷酸溶液，廣東光華科技股份有限公司；YP6-2B（脂肪酸皂類捕收劑），工業級，配制為w（YP6-2B）5%的捕收劑溶液，云南磷化集團有限公司。

儀器設備：XMG-63球磨機；XFDIV-0.75掛槽浮選機；精密pH計；真空過濾機；精密電子天平。

1.3 浮選流程

實驗步驟如下：稱取礦樣（已破碎至顆粒＜3 mm）1 kg于XMG-63球磨機中，加入水1 L，按照給定磨礦時間進行磨礦，磨礦產品用分樣器均分為4份。浮選時每次稱取礦樣250 g放入浮選槽中，補加水至指定刻度線，調漿后分別加入H2SO4、H3PO4、YP6-2B進行粗選作業，粗選后再加入H2SO4、YP6-2B進行精選開路作業。浮選機轉速為1 992 r/min，實驗用水為自來水，浮選機充氣量為5 L/min。最后將浮選產品過濾、烘干、稱量、化驗分析。反浮選工藝流程如圖1所示。

圖1 反浮選工藝流程

2 結果與討論

2.1 磨礦細度實驗

礦物單體解離是浮選的前提，膠磷礦與脈石鑲嵌共生，需要達到一定的磨礦細度才能使大部分膠磷礦和脈石礦物實現單體解離，但當磨礦細度過高時會產生過磨現象，惡化浮選。按圖1浮選工藝流程進行磨礦實驗，在粗選藥劑H2SO4用量為12.0 kg/t，H3PO4用量為2.0 kg/t，YP6-2B用量為1.00 kg/t條件下，以磨礦細度為單因素變量，考察磨礦細度對浮選指標的影響，結果如表2所示。

由表2可知，隨著磨礦細度增加，精礦P2O5含量逐漸增加，但精礦產率和P2O5回收率逐漸降低。綜合考慮，磨礦細度選擇＜0.074 mm的顆粒占比83.94%較為適宜，此時精礦w（P2O5）為29.53%，w（MgO）為0.78%，P2O5回收率為84.93%。

表2 磨礦細度實驗結果

2.2 粗選H2SO4用量實驗

在磨礦細度為＜0.074 mm的顆粒占比83.94%，粗選H3PO4用量為2.0 kg/t，YP6-2B用量為1.00 kg/t條件下，以H2SO4用量為單因素變量，考察H2SO4用量對浮選指標的影響，結果如表3所示。

表3 粗選H 2SO4用量實驗結果

H2SO4在膠磷礦反浮選過程中作為pH調整劑和抑制劑使用。H2SO4對磷灰石的抑制機制在于溶液中的SO42-與Ca2+、Mg2+反應生成CaSO4和MgSO4覆蓋在磷灰石表面使其親水［7］。此外，酸性條件下CaSO4與水結合形成水化膜，強化了磷灰石表面的親水性。而在酸性礦漿中白云石表面反應生成CO2微泡，增加了其可浮性。由表3可以看出，隨著粗選H2SO4用量增大，精礦產率和P2O5回收率呈現出逐漸升高的趨勢。當H2SO4用量為14.0 kg/t時，精礦產率和P2O5回收率最高，考慮到生產成本，未繼續增加H2SO4用量。因此，粗選H2SO4用量為14.0 kg/t時較為適宜，此時精礦w（P2O5）為29.38%，w（MgO）為0.84%，P2O5回收率為88.28%。

2.3 粗選H3PO4用量實驗研究

選擇磨礦細度為＜0.074 mm的顆粒占比83.94%，粗選H2SO4用量為14.0 kg/t，YP6-2B用量為1.00 kg/t，以粗選H3PO4用量為單因素變量，考察H3PO4用量對浮選指標的影響，結果如表4所示。

表4 粗選H 3PO4用量實驗結果

在相同用量條件下，H3PO4在反浮選過程中對磷灰石的抑制作用比H2SO4強，H3PO4在礦漿溶液中電離生成H2PO4-、HPO42-、PO43-吸附于磷灰石表面，使磷灰石親水性增強。由表4可以看出，隨著H3PO4用量增大，磷灰石受到的抑制作用增強，因而精礦產率和P2O5回收率呈現出逐漸增加的趨勢，精礦P2O5品位變化不大，磷酸用量大于2.0 kg/t后，精礦產率、P2O5回收率增加幅度不大，由于磷酸價格較高，生產時應減少其用量。綜合考慮，粗選H3PO4用量選擇2.0 kg/t較為適宜。

2.4 粗選YP6-2B用量實驗研究

選擇磨礦細度為＜0.074 mm的顆粒占比83.94%，粗選H2SO4用量為14.0 kg/t，H3PO4用量為2.0 kg/t，以YP6-2B用量為單因素變量，考察YP6-2B用量對浮選指標的影響，結果如表5所示。

表5 粗選YP6-2B用量實驗結果

YP6-2B作為脂肪酸類捕收劑，在膠磷礦反浮選過程中對白云石具有良好的捕收性能。相關研究表明，當pH為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，吸附量大，捕收能力強［8］。由表5可以看出，YP6-2B用量從0.50 kg/t增加至1.50 kg/t時，隨著捕收劑用量的增大，泡沫產品（白云石）產率增加，因而精礦產率和P2O5回收率基本呈現出逐漸降低的趨勢。當YP6-2B用量為1.50 kg/t時，精礦w（P2O5）達29.96%，w（MgO）為0.75%，P2O5回收率為84.96%，此時選別效率最高。考慮到生產成本因素，未繼續增加YP6-2B用量，因此選擇YP6-2B的適宜用量為1.50 kg/t。

3 閉路浮選實驗

采用單因素實驗時的最佳實驗條件，按圖2浮選流程進行閉路實驗，實驗結果如表6所示。

圖2 閉路浮選流程

表6 閉路浮選實驗結果 %

由表6可知，經閉路浮選實驗，最終精礦w（P2O5）為29.38%，w（MgO）為0.86%，P2O5回收率為90.82%，符合下游磷酸生產對磷礦的品質要求。

4 結論

云南某膠磷礦原礦w（P2O5）為25.25%，w（MgO）為3.83%，屬于低鎂中低品位難選礦，采用單一反浮選脫鎂浮選工藝流程進行了實驗。

（1）采用單因素變量進行開路實驗，優化后的最佳工藝條件：磨礦細度＜0.074 mm顆粒占比83.94%，粗選H2SO4用量為14.0 kg/t，H3PO4用量為2.0 kg/t，YP6-2B用量為1.5 kg/t。此時精礦w（P2O5）為29.96%，w（MgO）為0.75%，P2O5回收率為84.96%。

（2）閉路浮選后最終精礦w（P2O5）為29.38%，w（MgO）為0.86%，P2O5回收率為90.82%，符合下游磷酸生產對磷礦品位的要求。