云南某難選高碳酸鹽型膠磷礦浮選實驗研究

張 華，何海濤，蔡忠俊，楊穩(wěn)權，楊明芳

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

云南磷礦資源儲量位居全國前列，是國家重要的磷復肥和磷化工基地。云南磷礦資源類型齊全，其中碳酸鹽型磷塊巖占10%，混合型磷塊巖占80%，硅質及硅酸鹽型磷塊巖占10%［1］。經(jīng)過60多年的大規(guī)模開采，云南膠磷礦富礦資源已消耗殆盡，目前利用的主要是經(jīng)浮選處理后的中低品位膠磷礦。浮選工藝流程主要以反浮選脫除碳酸鹽礦物富集磷精礦，大部分浮選裝置用礦中w（MgO）在5.5%左右，通過一次粗選一次精選一次掃選作業(yè)即可獲得較滿意的選礦指標［2］。隨著開采向深部礦區(qū)進行，膠磷礦中碳酸鹽礦物含量明顯升高，常規(guī)浮選工藝流程已無法適應生產(chǎn)需要。為此，筆者針對云南某高碳酸鹽型膠磷礦的礦石性質重新設計更合理的工藝流程，以提高精礦品質和選別指標。

1 礦石性質

1.1 礦樣化學元素組成

礦樣多元素分析結果如表1所示。

由表1可知，該礦樣MgO含量高，P2O5含量較低，w（CaO）/w（P2O5）為1.77（＞1.75），屬于低品位碳酸鹽型磷塊巖。

1.2 礦樣礦物組成

利用礦物自動分析儀（MLA）對礦樣的主要礦物組成及質量分數(shù)進行測定，礦石的礦物組成測定結果見表2。

表2 樣品中主要礦物的組成及質量分數(shù) %

根據(jù)MLA 測定結果可知，礦樣中主要有用礦物為碳氟磷灰石（膠磷礦），主要脈石礦物為碳酸鹽礦物白云石，還含有石英、玉髓、褐鐵礦、白云母、長石等其他脈石礦物。

1.3 碳氟磷灰石嵌布特征

利用掃描電子顯微鏡/能量色散X 射線光譜儀（SEM/EDX）對樣品進行測定，其SEM 圖及元素含量見圖1。主要有用礦物碳氟磷灰石在磷塊巖中主要呈碎屑狀、鮞粒狀、假鮞粒狀及凝膠狀形式存在。鮞粒有次圓狀薄皮鮞、少量呈同心層（9～13層）的高能鮞，粒徑為0.2～0.6 mm；內碎屑以砂屑為主，其次為礫屑，有少量粉屑，常呈次圓至橢圓狀，個別呈長條狀，粒徑為0.05～1.50 mm，多在0.1～0.2 mm，呈凝膠狀存在時，構成特有的凝膠狀結構。

圖1 碳氟磷灰石嵌布特征

1.4 白云石嵌布特征

利用SEM/EDX 對樣品進行測定，其SEM 圖及元素含量見圖2。主要脈石礦物白云石呈粉晶凝粒狀或微粒狀，粒徑為0.1～0.3 mm，多嵌于膠磷礦粒屑間，略呈條帶，有的被包圍在膠磷礦粒屑內部。另外有許多微晶白云石圍繞膠磷礦顆粒邊緣，成為膠結物，不規(guī)則充填于膠磷礦間，它們相互間形成砂礫狀結構或假鮞狀結構。鏡下多呈它形、半自形粒狀鑲嵌結構，與膠磷礦碎屑相間分布，構成條帶狀構造，形成條帶（紋）狀白云質磷塊巖。

圖2 白云石嵌布特征

2 實驗藥劑

反浮選捕收劑YP6-6（云南磷化集團有限公司，配制成質量分數(shù)2%使用）；反浮選抑制劑硫酸（云南磷化集團有限公司磷酸鹽廠，配制成質量分數(shù)40%使用）；反浮選抑制劑磷酸（云南磷化集團有限公司磷酸鹽廠，配制成質量分數(shù)10%使用）。

3 反浮選粗選實驗研究

反浮選粗選礦漿w（固）為25%，采用硫酸、磷酸作為磷礦物抑制劑，YP6-6為反浮選礦物捕收劑，反浮選粗選工藝流程見圖3。

圖3 反浮選粗選工藝流程

3.1 磨礦細度對浮選指標影響

在硫酸用量為18 kg/t、磷酸用量1 kg/t、捕收劑YP6-6用量3.75 kg/t條件下，研究磨礦細度對浮選指標的影響，結果見圖4。

圖4 磨礦細度對浮選指標的影響

從圖4可知，隨著磨礦細度增加，精礦w（P2O5）逐漸增加，精礦中MgO 含量越來越低。磨礦細度為＜0.075 mm 顆粒占比77.85%時，精礦w（MgO）脫除至0.8%。再增大磨礦細度會造成磨礦能耗增加。因此，綜合考慮確定入選細度為＜0.075 mm顆粒占比77.85%比較合理。

3.2 藥劑用量對浮選指標影響

反浮選粗選采用磷硫混酸作為抑制劑，固定磷酸用量為1 kg/t，硫酸及捕收劑YP6-6 用量采用均勻實驗法確定用量（見表3），實驗結果見圖5。

圖5 藥劑用量實驗結果

表3 藥劑用量均勻實驗方案

從圖5 可以看出，第5 組實驗反浮選粗選精礦產(chǎn)率和回收率都最高，所以硫酸用量為14 kg/t，捕收劑YP6-6用量為2.5 kg/t較為合適。

3.3 粗選浮選時間

在磨礦細度＜0.075 mm 顆粒占比77.85%、磷酸用量1 kg/t、硫酸用量14 kg/t、捕收劑YP6-6 用量2.5 kg/t 條件下進行粗選刮泡時間實驗，確定反浮選粗選浮選時間，結果見圖6。

圖6 粗選累計浮選時間實驗結果

從圖6可知，當粗選累計時間為5 min時，即可獲得w（P2O5）30.44%、w（MgO）0.86%的合格精礦。再增大浮選時間會造成精礦P2O5損失，所以最佳粗選刮泡時間為5 min。

4 尾礦掃選實驗研究

反浮選粗選刮泡0.5 min 的尾礦產(chǎn)品中w（P2O5）為6.69%，且隨著時間增加，其尾礦P2O5品位越來越高，不能實現(xiàn)預先拋尾，需要對粗選作業(yè)的尾礦進行掃選以降低尾礦品位。

4.1 尾礦一次掃選實驗

為了降低反浮選粗選的尾礦P2O5品位，對反浮選尾礦進行一次掃選，掃選抑制劑硫酸用量為1 kg/t，掃選時間為2 min，實驗流程見圖7，實驗結果見表4。

圖7 掃選工藝流程

表4 掃選浮選實驗結果

由表4可知，經(jīng)過尾礦掃選可獲得精礦w（P2O5）31.01%、w（MgO）0.76%，尾礦w（P2O5）5.89%的選礦指標。

4.2 中礦再磨后Ⅰ次再選實驗

由表4 可知，中礦產(chǎn)率24.78%，w（P2O5）16.61%，需進一步回收其中有用礦物。將中礦再磨后在硫酸用量4 kg/t、YP6-6 用量1.2 kg/t 條件下進行Ⅰ次再選，實驗結果見表5。

表5 中礦再磨Ⅰ次再選實驗結果

由表5可知，經(jīng)過中礦再磨Ⅰ次再選可將中礦產(chǎn)率由24.78%降低至16.67%，w（P2O5）升高23.48%。

4.3 中礦再磨后Ⅱ次再選實驗

經(jīng)過中礦再磨Ⅰ次再選后，中礦中P2O5含量較高，需進行Ⅱ次再選富集其中有用礦物，實驗結果見表6。

表6 中礦再磨Ⅱ次再選實驗結果

由表6可知，經(jīng)過中礦再磨Ⅱ次再選，可將中礦產(chǎn)率由16.67%降低至11.65%。

5 閉路實驗

中礦產(chǎn)率降低，但w（P2O5）高達23.57%，可將其并入精礦。尾礦1 與尾礦2 中P2O5含量較低，可以合并為尾礦。尾礦3返回Ⅰ次再選進行閉路實驗再回收，閉路實驗流程見圖8，實驗結果見表7。

表7 閉路實驗結果

圖8 閉路實驗工藝流程

由表7 可知，經(jīng)過閉路實驗過程可獲得精礦w（P2O5）29.19%、w（MgO）0.95%，精礦產(chǎn)率62.41%，P2O5回收率89.60%的選礦指標。

6 結論

（1）云南某高碳酸鹽膠磷礦主要有用礦物為碳氟磷灰石，主要脈石礦物為白云石，其次為石英、玉髓，少量的褐鐵礦、白云母、長石等礦物。其中碳酸鹽礦物白云石質量分數(shù)為25.19%，礦物顆粒細小，結構、構造復雜。

（2）礦樣中碳酸鹽礦物含量高，泡沫易夾帶有用礦物，反浮選粗選尾礦經(jīng)過一次掃選，中礦再磨Ⅱ次再選工藝流程能有效降低尾礦品位至5.62%。

（3）通過一次粗選一次掃選，中礦再磨Ⅱ次再選的反浮選工藝流程，閉路流程獲得精礦w（P2O5）29.19%、w（MgO）0.95%，精礦產(chǎn)率62.41%，P2O5回收率89.60%的選礦指標。