王集Ph1 層膠磷礦單一反浮選實驗研究及工業化應用

劉亭，何新建，安平，時承東

（湖北大峪口化工有限責任公司，湖北 荊門 431911）

磷礦作為不可再生的礦產資源，在國民經濟和社會發展中發揮著重要作用[1]。我國磷礦資源豐富，但是富礦少，大部分為中低品位微細粒嵌布磷塊巖，又稱膠磷礦，必須通過分選富集后才能滿足濕法磷酸工藝生產要求[2-5]。因此，合理開發利用低品位膠磷礦已成為促進我國磷化工產業可持續發展的必要途徑。王集Ph1 層膠磷礦浮選工藝是正反浮選，在生產過程中一直存在尾礦品位偏高的問題，這直接導致了精礦產率和回收率偏低[6]。為此，本實踐通過實驗室研究、工藝改造，采用單一反浮選工藝代替正反浮選工藝，不但縮短了流程，減少了生產成本，而且磷精礦回收率由原來的79.51%提高到89.29%。

1 原 礦

實驗礦樣取自王集Ph1 層膠磷礦，礦物中以均質膠磷礦為主，微晶碳磷灰石和氟磷灰石次之，脈石礦物以白云石、石英和黏土礦物為主，其次有長石、云母、碳酸鹽礦物。碳酸鹽類脈石礦物為白云石、方解石、多呈細粒狀集合體和脈狀組成的白云條帶，有的呈不規則集合體散布于膠磷礦集合體中，選礦難度較大。礦物多元素分析結果見表1。

表1 礦物多元素分析結果/%Table 1 Analysis results of mineral multi-elements

2 實驗室實驗

研究人員嘗試采用單一反浮選工藝選別該膠磷礦，實驗流程見圖1，數質量流程圖見圖2，實驗結果見表2。

圖1 閉路實驗流程Fig.1 Flow chart of closed circuit test

圖2 數質量流程Fig.2 Flow chart of digital quality

表2 結果表明，經過一次粗選、一次掃選反浮選脫鎂閉路流程后，能獲得精礦P2O5含量30.66%、回收率87.63%、MgO 含量0.42%的指標，初步判斷采用單一反浮選工藝流程是可行的。

表2 實驗室實驗結果Table 2 Results of laboratory test

3 工業化實驗

實驗室實驗完成后，研究人員對一套浮選系統進行了改造，將正反浮選流程改為單一反浮選流程，并組織工業化實驗。磨礦和浮選工藝調試穩定運行后，開始取72 h 流程樣后，每小時取一次原礦樣、精礦樣（即反浮選粗選精礦）、尾礦樣，共計72 h，分別合并為72 h 的樣品，經稱重、烘干、縮分、制樣后送化驗室化驗分析。其多元素分析結果見表3。

表3 產品多元素化學分析結果/%Table 3 Multi-element chemical analysis results of products

根據72 h 流程樣實驗結果，計算各個作業產品的產率及回收率，數質量流程見圖3：

圖3 浮選數質量流程Fig.3 Flow chart of flotation quantity and quality

經一次粗選、一次掃選單一反浮選作業后，在原礦P2O5品位22.73%，MgO 含量4.39%，礦漿細度均值為90.50%（-0.074 mm）條件下，可獲得精礦 P2O5品位29.13%、回收率 89.30%，MgO 含量1.15%的選礦指標。工業實驗結果表明，改造后的浮選工藝流程是可行的、有效的。

4 工藝對比

4.1 正反浮選工藝

正反浮選工藝流程和藥劑制度見圖4。

圖4 正反浮選工藝流程和藥劑制度Fig.4 Process flow and reagent system of positive and reverse flotation

4.2 單一反浮選工藝

單一反浮選工藝流程和藥劑制度見圖5。

圖5 單一反浮選工藝流程和藥劑制度Fig.5 Single reverse flotation process and reagent system

4.3 結果分析

采用優化前的工藝流程（正反浮選）與優化后的工藝流程（單一反浮選）分別進行了72 h 流程樣取樣分析。分析結果見表4、5。

表4 正反浮選工藝指標Table 4 Process indexes of direct-reverse flotation

表5 單一反浮選工藝指標Table 5 Process index of single reverse flotation

由表4、5 知，優化為單一反浮選工藝后，其精礦P2O5品位比正反浮選工藝的降低了0.75%，精礦MgO 品位比優化前的升高0.07%，仍滿足磷酸二銨生產所需的濕法磷酸要求的磷精礦工藝指標(即精礦P2O5品位≥29.00%、MgO＜1.2%)。優化后的浮選工藝流程精礦P2O5回收率比優化前的浮選工藝流程提高約9.79%。

4.4 藥劑成本對比

根據72 h 流程樣分析結果，正反浮選和單一反浮選工藝的精礦藥劑單耗量及成本見表6。

由表6 可知，優化為單一反浮選工藝后，噸精礦藥劑成本減少27.10 元。

表6 正反浮選和單一反浮選工藝藥劑消耗對比Table 6 Reagents consumption comparison between reverse flotation and single reverse flotation processes

5 小 結

（1）工業實踐表明，優化后的單一反浮選工藝流程是可行的、有效的；

（2）優化前的浮選工藝流程長，且精礦泡沫較黏，造成后續作業操作困難，影響最終精礦回收率只能在79%左右，優化后的浮選工藝流程縮短，浮選操作簡單，精礦回收率可提高至89%以上，且藥劑消耗減少；

（3）正反浮選工藝經過多年研究，目前已比較成熟，穩定性較好，對入選礦石的適應性較強，可根據需要分別獲得P2O5品位30%和32%以上的高質量磷精礦；單一反浮選流程具有工藝簡單，藥劑耗量少，而且受溫度影響小，選礦成本相對較低等優點，但其僅能較好地脫除碳酸鹽脈石礦物，難以獲得更高質量的磷精礦，最終采用何種分選工藝可根據生產實際需求靈活選擇。