湖北神農(nóng)架某磷礦單一反浮選實(shí)驗(yàn)研究

劉 亭，安 平，姜振勝，孫建業(yè)

（湖北大峪口化工有限責(zé)任公司，湖北鐘祥 432910）

湖北省磷礦資源儲(chǔ)量豐富，主要分布在宜昌、興山、神農(nóng)架一線及鐘祥、南漳一線［1-2］。其中，神農(nóng)架林區(qū)東部廣泛發(fā)育震旦系陡山沱組，與興山、保康磷礦同屬一個(gè)層位［3］。神農(nóng)架林區(qū)磷礦遠(yuǎn)景資源量豐富，是湖北省重要的磷礦后備基地，合理開(kāi)發(fā)利用該地區(qū)中低品位膠磷礦能夠促進(jìn)湖北省磷化工產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展［4-7］。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)礦樣

神農(nóng)架林區(qū)某磷礦為中型礦床規(guī)模，上巖性段不含礦，中巖性段頂部發(fā)育有Ph2磷礦層，下巖性段下部發(fā)育有Ph1 磷礦層。Ph1 磷礦層是礦區(qū)內(nèi)主要工業(yè)礦層，磷資源儲(chǔ)量占該礦區(qū)資源儲(chǔ)量的80%以上，礦石自然類型以塊狀磷塊巖、白云質(zhì)磷塊巖為主，工業(yè)類型為混合型及碳酸鹽型，其多元素分析結(jié)果見(jiàn)表1。

由表1可知，原礦w（P2O5）為19.86%，該礦石屬于中低品位磷礦，礦石中w（酸不溶物）為3.37%，w（MgO）為8.55%，屬于鈣（鎂）質(zhì)磷礦。因此實(shí)驗(yàn)采用單一反浮選工藝，即以硫酸作為pH 調(diào)整劑和抑制劑，用捕收劑浮出白云石，將有用礦物富集于浮選槽內(nèi)，達(dá)到分離有用礦物與脈石礦物的目的［8-9］。

表1 礦物多元素分析結(jié)果%

1.2 主要實(shí)驗(yàn)設(shè)備及藥劑

主要實(shí)驗(yàn)設(shè)備：SP-60×100顎式破碎機(jī)，最大進(jìn)料粒度12 mm，出料粒度1～5 mm，主軋輥轉(zhuǎn)速186 r/min，貴陽(yáng)探礦機(jī)械廠有限公司；電熱鼓風(fēng)干燥箱，重慶四達(dá)試驗(yàn)設(shè)備有限公司；XMB-70三軸滾筒棒磨機(jī)；數(shù)顯恒溫水浴鍋；電子天平，梅特勒-托利多集團(tuán)；多用水環(huán)式真空過(guò)濾機(jī)，武漢探礦機(jī)械廠；XFD－63型單槽式浮選機(jī)，武漢洛克粉末設(shè)備制造有限公司。

藥劑：H2SO4，w（H2SO4）98%，工業(yè)品；脂肪酸類捕收劑（HSP），質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%，由脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉與棉油皂復(fù)配，其中棉油皂來(lái)自湖北某油脂廠。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

試驗(yàn)在XFD-63型單槽式浮選機(jī)上進(jìn)行，浮選槽體積為0.5 L、0.75 L。首先稱取原礦300 g，倒入磨礦機(jī)中，調(diào)節(jié)磨礦濃度和時(shí)間，磨至適宜細(xì)度。磨好的礦漿倒入浮選槽中，注入清水，加入硫酸及捕收劑進(jìn)行浮選。浮選后精礦、尾礦分別過(guò)濾、烘干、稱量、制樣，測(cè)定P2O5和MgO 含量，計(jì)算產(chǎn)率、P2O5回收率，實(shí)際礦物浮選實(shí)驗(yàn)流程見(jiàn)圖1。

圖1 礦物浮選實(shí)驗(yàn)流程

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論

2.1 磨礦細(xì)度實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)條件：磨礦細(xì)度為變量、浮選機(jī)轉(zhuǎn)速為1 825 r/min、H2SO4用量為36.46 kg/t、捕收劑HSP用量為0.83 kg/t，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2 磨礦細(xì)度對(duì)浮選指標(biāo)的影響

由圖2 可知，隨磨礦細(xì)度增加，P2O5回收率逐漸下降，精礦品位、選礦效率先上升后下降，當(dāng)磨礦細(xì)度＜0.075 mm 顆粒占比達(dá)到78.62%時(shí)，選礦效率、精礦品位最高，精礦w（P2O5）達(dá)到32.46%，w（MgO）2.25%，P2O5回收率74.38%，因此確定磨礦細(xì)度＜0.075 mm顆粒占比78.62%。

2.2 粗選硫酸用量實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)條件：磨礦細(xì)度＜0.075 mm 顆粒占比78.62%、浮選機(jī)轉(zhuǎn)速為1 825 r/min、H2SO4用量為變量、捕收劑HSP用量為1 kg/t，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3 粗選硫酸用量對(duì)浮選指標(biāo)的影響

由圖3可知，隨硫酸用量增加，精礦品位、選礦效率先升高后降低，回收率逐漸下降，對(duì)比不同硫酸用量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，當(dāng)硫酸用量為36.46 kg/t時(shí)，精礦w（P2O5）達(dá)到33.62%、w（MgO）為1.45%，P2O5回收率達(dá)到68.75%，因此確定粗選硫酸用量為36.46 kg/t。

2.3 粗選捕收劑用量實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)條件：磨礦細(xì)度＜0.075 mm 的顆粒占比78.62%、浮選機(jī)轉(zhuǎn)速1 825 r/min、H2SO4用量36.46 kg/t、捕收劑HSP用量為變量，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 粗選捕收劑用量實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由表2可知，隨著捕收劑HSP用量增大，精礦產(chǎn)率、精礦MgO 含量逐漸下降，精礦品位逐漸上升，選礦效率逐漸下降，綜合考慮藥劑成本，當(dāng)捕收劑用量為1.50 kg/t時(shí)，精礦w（P2O5）為35.11%、w（MgO）為0.60%，P2O5回收率為63.61%，因此確定粗選捕收劑用量為1.50 kg/t。

2.4 掃選硫酸用量實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)條件：磨礦細(xì)度＜0.075 mm 的顆粒占比78.62%、浮選機(jī)轉(zhuǎn)速1 825 r/min、粗選H2SO4用量36.46 kg/t、捕收劑HSP 用量1.50 kg/t、掃選硫酸用量為變量，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖4。

圖4 掃選硫酸用量對(duì)浮選指標(biāo)的影響

如圖4所示，隨著掃選硫酸用量增加，尾礦產(chǎn)率逐漸下降，尾礦品位先下降后升高，因此確定掃選硫酸用量為9.11 kg/t。

2.5 閉路實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)條件：磨礦細(xì)度＜0.075 mm 的顆粒占比78.62%、浮選機(jī)轉(zhuǎn)速1 825 r/min、粗選H2SO4用量36.46 kg/t、捕收劑HSP 用量1.50 kg/t，掃選硫酸用量9.11 kg/t，實(shí)驗(yàn)流程見(jiàn)圖5，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

圖5 閉路實(shí)驗(yàn)流程

表3 閉路實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由表3可知，閉路實(shí)驗(yàn)所得精礦w（P2O5）33.40，w（MgO）0.69%，達(dá)到HG/T 2673—1995 中酸法加工用磷礦石優(yōu)等品的要求。

2.6 數(shù)質(zhì)量流程圖

根據(jù)表3 閉路實(shí)驗(yàn)結(jié)果，繪制數(shù)質(zhì)量流程圖，見(jiàn)圖6。

圖6 浮選工藝數(shù)質(zhì)量流程

3 結(jié)論

（1）經(jīng)一次粗選、一次掃選單一反浮選閉路實(shí)驗(yàn)后，在原礦w（P2O5）19.94%、w（MgO）8.40%，礦漿細(xì)度＜0.075 mm 的顆粒占比78.62%條件下，可獲得精礦w（P2O5）33.40 %、w（MgO）0.69%、P2O5回收率81.47%的選礦指標(biāo)，精礦指標(biāo)達(dá)到HG/T 2673—1995酸法加工用磷礦石中優(yōu)等品的要求。

（2）該礦采用單一反浮選工藝，能夠獲得高品質(zhì)的磷精礦產(chǎn)品，為該類礦石的合理開(kāi)發(fā)利用提供了參考。

（3）閉路實(shí)驗(yàn)尾礦w（P2O5）為7.19%，仍有下降空間，未來(lái)需通過(guò)優(yōu)化藥劑制度等，進(jìn)一步降低尾礦品位，從而提高精礦回收率。