资源描述：
9 0 有色金属 选矿部分2 0 1 9 年第5 期 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n l 6 7 1 9 4 9 2 ．2 0 1 9 ．0 5 ．0 1 7 硅酸盐型胶磷矿单一反浮选工艺研究及工业化应用 李宁1 ，付磊1 ，王涛1 ，刘丽芬1 ’2 1 ．云南磷化集团有限公司，昆明6 5 0 6 0 0 ； 2 ．国家磷资源开发利用工程技术研究中心，昆明6 5 0 6 0 0 摘要云南某矿区产的硅酸盐型胶磷矿的S i 0 2 含量一般在3 0 ％以上，堆存数量巨大，使用常规的单一反浮选工艺难 以达到要求的精矿指标，但是使用正反浮选工艺或者双反浮选工艺的生产成本又较高，经济效益不理想。从矿石的多元素分 析发现，与C a O P z 0 5 大于1 ，7 9 的碳酸型磷块岩配矿后使用单反浮选工艺可以获得合格的精矿指标。在此思路上，对两种 矿石进行配合比、解离度、磨矿细度和药剂制度的探索研究。当配合比为1 3 ，磨矿细度为9 2 ％，药剂制度为抑制剂1 ．5k g ／ t 、调整剂1 8k g ／t 、捕收剂3 ．0k g ／t 的情况下，最终可以获得P z O s 品位为2 8 ．8 9 ％，M g O 品位为0 ．9 1 ％，产率6 2 ．7 3 ％，回收率 8 5 ．2 4 ％的精矿指标。 关键词胶磷矿；浮选；硅酸盐型；碳酸盐型；配矿 中图分类号T D 9 7 1文献标志码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 1 9 0 5 0 0 9 0 0 5 S t u d yo nS L RF l o t a t i o nT e c h n o l o g yo fS i l i c a t eT y p eP h o s p h a t e O r ea n dI t sI n d u s t r i a lA p p l i c a t i o n L IN i n 9 1 ，F U L e i l ，W A N GT a 0 1 ，L J U L i f e n l ’2 1 ．Y u n n a nP h o s p h a t eC h e m i c a lG r o u pC o ．，L t d ．，K u n m i n g6 5 0 6 0 0 ，C h i n a ； 2 ．N a t i o n a lE n g i n e e r i n ga n dT e c h n o l o g i c a lR e s e a r c hC e n t r ef o rP h o s p h a t eR e s o u r c e s D e v e l o p m e n ta n dU t i l i z a t i o n ，K u n m i n g6 5 0 6 0 0 ，C h i n a A b s t r a c t T h eS i 0 2c o n t e n to fs i l i c a t ec o l l o i d a lp h o s p h a t eo r ep r o d u c e di nam i n i n ga r e ao fY u n n a ni s g e n e r a l l ym o r et h a n3 0 ％，t h ea m o u n to fs t o r a g ei sh u g e ，t h ec o n v e n t i o n a ls i n g l er e v e r s ef l o t a t i o np r o c e s si s d i f f i c u l tt oa c h i e v et h er e q u i r e dc o n c e n t r a t ei n d e x ，b u tt h ep r o d u c t i o nc o s to fu s i n gt h ep o s i t i v er e v e r s e f l o t a t i o np r o c e s so rt h ed o u b l er e v e r s ef l o t a t i o np r o c e s si sr e l a t i v e l yh i g h ，a n dt h ee c o n o m i cb e n e f i ti sn o t i d e a l ．I nt h i sp a p e r ，t h r o u g ht h es t u d ya n da n a l y s i so ft h em u l t i p l ee l e m e n t so fo r e ，i ti sf o u n dt h a tt h e q u a l i f i e dc o n c e n t r a t ef i n g e r sc a nb eo b t a i n e db yt h es i n g l er e v e r s ef l o t a t i o np r o c e s sa f t e rt h eo r eb l e n d i n g w i t hC a O P 2 0 5 ，w h i c hi s1 a r g e rt h a n1 ．7 9 ．I nt h i sw a y ，t h em i x t u r er a t i o ，d i s s o c i a t i o nd e g r e e ，g r i n d i n g f i n e n e s sa n dr e a g e n ts y s t e mo ft w oo r e sw e r es t u d i e d ．F i n a l l y ，t h ec o n c e n t r a t ei n d i c a t o r so fP 20 5 2 8 ．8 9 ％ ，M g O 0 ．9 1 ％ ，y i e l d 6 2 ．7 3 ％ a n dr e c o v e r y 8 5 ．2 4 ％ w e r ed e t e r m i n e dw h e nt h em i x t u r e r a t i ow a s1 3 ，g r i n d i n gf i n e n e s s 9 2 ％ ，p h a r m a c e u t i c a ls y s t e m 1 ．5k g ／t ，r e g u l a t o r 1 8k g ／t a n d c o l l e c t o r 3 ．0k g ／t ． K e yw o r d s c o l l o p h a n i t e ；f l o t a t i o n ；s i l i c a t et y p e ；c a r b o n a t et y p e ；o r em a t c h i n g 磷矿是一种不可再生的战略性矿产资源，广泛 应用于工、农、医、食品等领域。截至2 0 1 4 年底，我 国查明磷矿资源储量2 1 4 ．5 亿t [ 1 ] ，约占全球的 5 ．5 ％，而摩洛哥和西撒哈拉占全球的7 5 ％。世界上 约6 6 ％的磷矿石用于生产磷肥，剩余的用于其他领 域，而中国的8 0 ．5 ％用于生产磷肥[ z - 4 ] ，由此可见磷 基金项目云岭产业技术领军人才项目资助 云发改人事 2 0 1 4 7 9 5 收稿日期2 0 1 9 0 3 2 1修回日期2 0 1 9 - 0 6 2 6 作者简介李宁 1 9 9 0 一 ，男，学士，工程师，从事磷矿选矿研究。 矿对中国的农业影响更大，所以中国更要合理高效 利用仅有的磷矿资源。 中国磷矿资源富矿少，贫矿多，其中富磷矿 P 。O 。品位 3 0 ％ 占探明总资源储量的2 2 ．5 ％， 而P 。0 。品位 1 8 ％的贫磷矿储量约5 0 ％[ 5 ] ，由于占 比大，即使该类矿石分选难度大也应想办法合理利 万方数据 2 0 1 9 年第5 期李宁等硅酸盐型胶磷矿单一反浮选工艺研究及工业化应用 9 l 用。而选矿就成为利用中低品位磷矿的最有效的方 法，其中浮选又是目前所有选矿方法里应用最广泛、 最有效的方法。磷矿浮选方法有直接正浮选、单一 反浮选、两步浮选法 正反、反正、双反浮选 [ 6 ] ，直接 正浮选和单一反浮选的选矿成本较低，而两步浮选 法较高。 云南磷化集团有限公司使用的是单一反浮选工 艺，选矿试剂成本约为2 8 ．5 元／t 精矿，经济效益较 好。但A 矿区产的硅酸盐型胶磷矿的S i O 。含量一 般在3 0 ％以上，使用单一反浮选工艺难以达到要求 的精矿指标，经正反浮选工艺试验可以获得合格的 精矿指标，但是选矿试剂成本高，约为7 6 ．儿元／t 精 矿，经济效益不理想。为获得合格的精矿指标，同时 兼顾经济效益，特做此研究。 1 原矿性质分析及试验仪器 1 ．1 原矿性质分析 A 矿区矿石属海相沉积大型层状磷块岩矿床， 矿石主要矿物成分为胶磷矿，次为微晶磷灰石，脉石 矿物以石英、玉髓为主，白云石、水白云母次之，矿石 中主要化学成分有P O 。、C a O 、S i O 。，其次为C O 。、 M g O 及F e 。O 。、A l 。O 。、F 等，多元素分析见表1 ，按 照矿石化学组分划分矿石工业类型为硅钙质磷块 岩。按照矿石结构、构造和物质组分划分胶磷矿为 非晶质、隐晶质、超显微粒磷灰石微晶集合体与微粒 脉石的机械混合物。大部分为不规则粒状、凝胶状、 团粒状、鲡粒与脉石矿物呈内碎屑结构，变胶状结 构、磷片状结构，形成块状、次块状、浸染状结构，层 状一层纹状结构。石英、白云母、黏土、玉髓、绿泥石 呈微粒胶结与胶磷矿块或鲕粒中，或者形成基质，而 使胶磷矿呈密状或稀疏嵌布于其中。目前堆存矿量 有上千万吨，使用现有的设备和工艺技术难以得到 合格的精矿指标。 表1硅酸盐型磷矿石多元素分析 T a b l e1M u l t i e l e m e n ta n a l y s i so fs i l i c a t e p h o s p h a t eo r e s ／％ 含量 2 0 ．2 33 ．2 93 0 ．0 61 ．3 51 ．9 63 0 ．0 9 B 矿区矿石属海相沉积大型层状磷块岩矿床， 储量丰富。矿石主要矿物成分为胶磷矿，次为微细 晶磷灰石、白云石及少量陆源碎屑。磷矿物以胶磷 矿、细晶磷灰石为主，脉石矿物主要有白云石、石英、 次为方解石、玉髓、褐铁矿、软锰矿、长石、白云母、水 白云母、海绿石、高岭石、金红石、锆石等。矿石中主 要化学成分为P O 。、C a O 、S i O ，其次为C O 、M g O 及F e 。O 。、A l 。O 。、F 等，多元素分析见表2 。按照矿 石化学组分划分矿石工业类型为钙 镁 质磷块岩。 按照矿石结构、构造和物质组分划分上层矿主要矿 石自然类型有白云质鲕状磷块岩、白云质条带状磷 块岩、致密状磷块岩、白云质硅质条带状磷块岩、硅 质磷矿块岩及生物碎屑磷块岩。下层矿主要矿石自 然类型为白云质鲕状、条带状、砾屑状磷块岩、硅质 及硅质条带状磷块岩、生物碎屑磷块岩和白云质硅 质砂屑状磷块岩。 表2碳酸盐型磷矿石多元素分析 T a b l e2M u l t i e l e m e n ta n a l y s i so f c a r b o n a t ep h o s p h a t eo r e ％ 成分 P 2 0 s M g O C a OF e 2 0 3 A l z 0 3S i O z 含量 2 1 ．6 37 ．6 2 4 6 ．8 5 0 ．8 8 0 ．6 8 8 ．2 8 1 ．2 试验仪器 试验设备主要有R K ／F D 单槽浮选机，D H G 一 9 1 0 1 1 S A 电热恒温鼓风干燥箱，H J 一2 A 双头磁力搅 拌器，X M Q 甲2 4 0 9 0 锥形球磨机，R K ／Z L Q 2 6 0 2 0 0 多功能真空过滤机，S X H F 2 3 湿式分样机，H H S 6 数显恒温水浴锅。 试验试剂为该公司自主研发的Y P 6 型捕收剂 常温下为固状塑性脂肪，含固量2 5 ％左右，呈弱碱 性，凝固点4 0 ℃ ，Y P 3 型抑制剂 主要成分为浓度 2 5 ％左右的磷酸 、Y P 4 型调整剂 主要成分为浓度 9 8 ％的浓硫酸 。从2 0 0 7 年该公司陆续建成三套浮 选装置至2 0 1 8 年底，共使用该试剂生产了35 0 0 万t 左右的浮选磷精矿。 2 试验部分 试验采用常用的单一反浮选流程，浮选流程图 如图1 所示。 位趴； 时间单位r a i n ，下同 磷尾矿磷精矿 图1 试验工艺流程图 F i g ．1 T e s tp r o c e s sf l o wc h a r t 2 ．1 两种原矿单独浮选试验 对两种原矿单独进行浮选试验，并对磨矿细度、 调整剂和捕收剂两种药剂做了验证性试验，最终确 定参数和在这个参数下的浮选指标如表3 所示。从 万方数据 9 2 有色金属 选矿鄯分2 0 1 9 年第5 期 表3 中可以看出，A 矿区的浮选精矿P 。0 。很低，难 以达到下游用户需求，但是优点在于产率高、M g O 含量很低。B 矿区的浮选精矿优点是P 。O 。很高， 表3 T a b l e3 M g O 含量偏高，但是产率很低。由此可以看出，若 把两种原矿进行配矿后再浮选，则有可能获得较好 的选矿指标。 两种原矿单独单一反浮选试验结果 S i n g l er e v e r s ef l o t a t i o nt e s tr e s u l t so ft w o r a wo r e s 精矿 碳酸盐型尾矿 原矿 3 3 ．2 2 8 ．5 6 2 1 ．3 3 2 ．2 不同比例配矿浮选试验 把硅酸盐型与碳酸盐型磷矿石按照1 1 、1 2 、 1 3 、1 4 、1 5 进行配矿，配矿后原矿性质如表4 所示。 表4不同配比配矿后的原矿性质 T a b l e4R a wm i n e r a lp r o p e r t i e s o fd i f f e r e n tp r o p o r t i o n s ／％ 。硅酸嚣嚣㈣即s M g 。c a 。№。s 蚍s i 。z 把配制好的原矿进行磨矿、浮选，药剂制度参照 工业生产，捕收剂2 ．0k g ／t ，调整剂2 8k g ／t ，抑制剂 1 ．5k g ／t ，细度也参照工业实际的一O ．0 7 4m m 含量 为9 0 ％，得到指标情况见图2 。从图2 可以看出，随 着碳酸盐型磷矿石配比增加，精矿指标P 0 。逐渐升 高，M g O 逐步降低，在碳酸盐型与硅酸盐型磷块岩 配比为1 3 时，精矿已达到下游用矿指标，且在此 时精矿产率较高，因此，选择碳酸盐型与硅酸盐型磷 块岩配比为1 3 的配矿比例进行后面的条件试验。 2 ．3 磨矿细度试验 配合比按照硅酸盐型与碳酸盐型磷块岩配比为 1 3 进行配矿，分次取样1k g 磨成不同细度，分别 为一0 ．0 7 4m m 占8 3 ％、8 6 ％、8 9 ％、9 2 ％、9 5 ％，并 分别进行浮选试验，试剂制度及浮选时间为6m i n 。 试验结果见图3 。从图3 中可以看出，随着磨矿细度 的增加，精矿指标的P 。0 。逐渐升高，M g O 逐渐降 低，尾矿的P 。O ；缓慢升高，精矿产率逐渐降低，细度 为9 2 ％时，精矿指标达到下游用户需求，确定磨矿细 度为9 2 ％。 图2 不同配合比的选矿指标 F i g ．2 M i n e r a lp r o c e s s i n gi n d i c a t o r so f d i f f e r e n tm i x t u r er a t i o s 3 5 冰3 0 嚣z s 莹2 0 二1 5 o ≤1 0 辩5 O 8 38 68 99 29 5 0 ．0 7 4m m 含量，％ 冰 姗 擎 回 o d ， 奄l L { L 奄 蜒 9 5 9 0 冰 s s 墼 8 0 弓 o 7 5 7 0 僻 s s 冬 6 0 瓣 5 5 图3 不同磨矿细度选矿指标 F i g ．3M i n e r a lp r o c e s s i n gi n d e x e so f d i f f e r e n tg r i n d i n gf i n e n e s s 2 ．4 解离度分析 对磨矿细度为9 2 ％的矿样进行解离度分析， 0 ．0 7 4m m 粒级矿样中，胶磷矿的解离度较低，胶 磷矿主要和白云石连生，其次和石英、玉髓连生， - - 0 ．0 7 4m m 粒级矿样中，胶磷矿解离度较好，整个 矿样中胶磷矿的解离度为9 1 ．0 4 ％，解离度良好，见 表5 和图4 。白云石在 0 ．0 7 4m m 粒级解离度低， 矿样中自云石总体解离度一般见表6 和图5 。 万方数据 2 0 1 9 年第5 期李宁等硅酸盐型胶磷矿单一反浮选工艺研究及工业化应用 9 3 表6白云石单体解离度测定结果 T a b l e6R e s u l t so fd e t e r m i n a t i o no ft h e d i s s o l u t i o no fd o l o m i t em o n o m e r f ％ 图4 胶磷矿和石英、玉髓连生 F i g ．4C o l l o p h a n i t ea s s o c i a t e dw i t hq u a r t z a n dc h a l c e d o n i t e 图5白云石和胶磷矿连生 F i g ．5 D o l o m i t ea s s o c i a t e dw i t hc o l l o p h a n i t e 2 ．5 抑制剂试验 确定磨矿细度9 2 ％，捕收剂3 ．0k g ／t ，调整剂 1 8k g ／t ，抑制剂为变量进行用量试验 刮泡6r a i n ，试 验结果如图6 。从图6 中可以看出，抑制剂用量对精 矿指标有影响，但是影响不大，当用量为1 ．5k g ／t 时， 精矿的各指标相对较好，因此选抑制剂用量 为1 ．5k g ／t 。 辞 a Ⅱ暑 o ∞ ， 子 d b 蜒 抑制剂／ k g ’t 。 图6 抑制剂变量选矿指标 F i g ．6 M i n e r a lp r o c e s s i n gi n d i c a t o r s o fi n h i b i t o rv a r i a b l e s 2 ．6 调整剂试验 确定磨矿细度9 2 ％，抑制剂1 ．5k g ／t ，捕收剂 3 ．0k g ／t ，调整剂为变量进行用量试验 刮泡6m i n ， 试验结果见图7 。从图7 中可以看出，调整剂为 1 8k g ／t 时，精矿质量较好，且产率回收率较好，所以 确定调整剂用量为1 8k g ／t 。 零 芥 擎 互 q 山 ， ．9 L { L 捂 鼙 调整剂／ k g ‘t 。1 图7 调整剂变量选矿指标 F i g ．7 M i n e r a lp r o c e s s i n gi n d i c a t o r so ft h e a d ju s t m e n ta g e n tv a r i a b l e s 2 ．7 捕收剂试验 确定磨矿细度9 2 ％，抑制剂1 ．5k g ／t ，调整剂 1 8k g ／t ，捕收剂为变量进行用量试验 刮泡6m i n ， 试验结果见图8 。从图8 中可以看出，捕收剂为 3k g ／t 时，精矿质量较好，且产率回收率较好，所以确 定捕收剂用量为3k g ／t 。 万方数据 9 4 有色金属 选矿部分2 0 1 9 年第5 期 捕收剂／ k s ‘t “ 图8 捕收剂变量选矿指标 F i g ．8 M i n e r a lp r o c e s s i n gi n d i c a t o r so f c o l l e c t o rv a r i a b l e s 2 ．8 验证试验 根据以上试验结果，确定配矿比为1 3 ，磨矿细 度9 2 ％，捕收剂3 ．0k g ／t ，调整剂1 8k g ／t ，抑制剂 1 ．5k g ／t ，工艺流程为图1 所示，进行验证试验，结果 见表7 ，结果表明，在确定的试验参数下可以获得 P 2 0 5 为2 8 ．8 9 ％，M g O 为0 ．9 1 ％，产率6 2 ．7 3 ％，回 收率8 5 ．2 4 ％的精矿指标，满足下游用户需求。 3工业生产 根据小实验确定的工艺参数，指导工业生产，工 业生产流程图如图9 所示。具体生产数据如表8 所 表8 T a b l e8 示，2 0 1 7 年1 月到2 0 1 8 年8 月，总共配入硅酸盐型 磷块岩1 5 ．1 6 万t 、碳酸盐型磷块岩3 9 ．5 8 万t ，生产 总精矿3 5 ．4 8 万t ，产率为6 4 ．8 0 ％，精矿综合指标 P 0 。2 8 ．7 7 ％、M g O0 ．9 8 ％，满足下游化肥用矿要 求。按照此产率计算，硅酸盐型磷块岩产生的精矿 为9 ．8 3 万t ，使其得到了合理的利用。 表7参数验证试验结果 T a b l e7 E x p e r i m e n t a lr e s u l t so f p a r a m e t e rv a l i d a t i o n 原矿 图9 工业生产流程图 F i g ．9 I n d u s t r i a lp r o d u c t i o nf l o w c h a r t 工业生产统计 I n d u s t r i a lp r o d u c t i o ns t a t i s t i c s 4结论 1 在硅酸盐型与碳酸盐型磷矿石配矿比为 1 3 ，磨矿细度9 2 ％，捕收剂3 ．0k g ／t ，调整剂1 8 k g ／t ，抑制剂1 ．5k g ／t 的条件下，试验原矿P 2 0 s 为 2 1 ．2 6 ％，M g O 为6 ．5 4 ％，精矿指标为P 。O 。为 2 8 ．8 9 ％，M g O 为0 ．9 1 ％，产率6 2 ．7 3 ％，回收率 8 5 ．2 4 ％；工业生产原矿P O 。为2 1 ．6 7 ％，M g O 为 6 ．2 1 ％，精矿指标P 2 0 。为2 8 ．7 7 ％、M g O0 ．9 8 ％，产 率6 4 ．8 0 ％，回收率8 6 ．0 4 ％，试验和工业生产都可 以获得较好的精矿指标。 2 与正反浮选相比，通过此方法使用硅酸盐型 胶磷矿，可以降低药剂成本4 7 ．6 1 元／t 精矿，产率提 高1 0 ．8 2 个百分点，可以极大提高使用该类矿石的 经济效益。 3 找到了一条低成本利用低品位硅酸盐型胶磷 矿的途径，一定程度上解决了低品位硅酸盐型胶磷 矿使用难的问题，缺点是要求配入的碳酸盐型磷块 岩量大，品质要求较严格。 参考文献 [ 1 ] 中华人民共和国国土资源部．2 0 1 5 中国矿产资源报告 [ M ] ．北京地质出版社，2 0 1 5 1 - 4 6 ． [ 2 ] 李维，高辉，罗英杰，等．国内外磷矿资源利用现状、趋势 分析及对策建议[ J ] ．中国矿业，2 0 1 5 ，2 4 6 6 - 1 0 ． [ 3 ] 孙小虹，陈春琳，王高尚，等．中国磷矿资源需求预测口] ． 地球学报，2 0 1 5 ，3 6 2 2 1 3 2 1 9 ． [ 4 ] 靳利飞，周海东．中国磷矿资源开发利用形势分析及可持 续发展对策研究[ J ] ．中国人口资源与环境，2 0 1 6 ， 2 6 5 4 1 7 - 4 2 0 ． [ 5 ] 韩豫川，夏学惠，肖荣阁，等．中国磷矿床[ M - I ．北京地质 出版社，2 0 1 2 1 7 2 3 ． [ 6 ] 杜令攀，陈赐云，钟晋，等．浅析磷矿选矿技术进展与问题 对策[ J ] ．化工矿物与加工，2 0 1 6 ，3 6 7 1 5 7 6 1 ． 万方数据
展开阅读全文
