湖北某高镁质磷矿反浮选试验研究.pdf

1 3 6 有色金属 选矿部分2 0 2 1 年第2 期 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 6 7 1 9 4 9 2 ．2 0 2 1 ．0 2 ．0 2 2 湖北某高镁质磷矿反浮选试验研究 齐越超1 ’2 ’3 ’4 ，韩兆元1 ’2 ’3 ’4 ，张发明1 ’2 ’3 ’4 ，张辉1 ’2 ’3 ’4 蒋海勇1 ’2 ’3 ’4 ，罗云波1 ’2 ’3 ’4 1 ．广东省科学院资源综合利用研究所，广州5 1 0 6 5 0 ； 2 ．广州粤有研矿物资源科技有限公司，广州5 1 0 6 5 0 ； 3 ．稀有金属分离与综合利用国家重点实验室，广州5 1 0 6 5 0 ； 4 ．广东省矿产资源开发与综合利用重点实验室，广州5 1 0 6 5 0 摘 要湖北某高镁质磷矿为硅钙质沉积型磷矿石，M 9 0 含量较高，选别难度较大。本文主要研究浮选矿浆p H 值，捕 收剂种类和混合酸比例对胶磷矿、白云石分离效果的影响。结果表明，在p H 一4 ．8 时，采用选择性更好的G Y P 捕收剂，混合 酸 硫酸磷酸一1 2 作为抑制剂，闭路试验可以获得P 2 0 5 品位为3 3 ．2 6 ％，P 2 0 5 回收率为9 6 ．7 9 ％，M 9 0 含量为o ．7 4 ％的 优质磷精矿，抑制剂成本降低约3 0 ％。 关键词胶磷矿；高镁；反浮选；捕收剂 中图分类号T D 9 2 3 ．1 3文献标志码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 2 1 0 2 一0 1 3 6 一0 4 S t u d yo nR e V e r s eF l o t a t i o no fH i g hM a g n e s i u mP h o s p h a t eO r ei nH u b e iP r o v i n c e Q 工№P 以以o2 ’2 而4 ，H A N Z 矗n o y z ￡口他2 2 点4 ，Z H A N G F n m i 行9 1 ，2 3 一， Z H A N G H “i 1 忍3 ”，J m N GH n i y o 咒g Ⅲ，3 一，L U 0h 咒6 0 1 正3 ，4 工．工7 2 5 ￡i ￡甜￡Po 厂R g s o “r c P 5C 0 7 7 2 乡r P 九g 行5 i 口gU i i Z i z 以f i o 咒， G “倪7 2 9 d o 咒gA c 以d e 7 ”y o 厂S c i 8 咒c e 5 ，G 乱口咒g z 矗。乱5 】0 6 5 0 ， C i 咒口； 2 ．G 甜n 7 2 9 z 矗。甜Y 矗8 y o “y n 7 2M i 卵P r 口ZR P s o 甜r c P sT 已c 五咒o Z o g yC o ．，L ￡正， G “口咒g z 五o “5 工0 6 5 0 ， C 九i 咒n ； 3 ．S ￡n ￡PK 9 3 ，L n 6 0 r n ￡0 7 一yo 厂R n r PM g f 口Z 5S e 乡n r n ￡i o ，z 盘咒dC 0 7 咒夕r g 矗8 咒s i u P U i i Z i z 口f i o 咒，G “以咒g z 矗。甜5 】0 6 5 0 ， C i 旭口； 4 ．G “口咒g d o 咒gK P yL n 6 0 r 以￡o r yD 厂M i 咒P r a ZR P s o 甜r c g sD 已口已Z o 夕”z P 咒￡n 7 2 矗 C 0 7 咒p r P 五P 咒5 i 口PL k i Z i z 口￡i o 咒，G 甜n 咒g z 矗o “5 j0 6 5 0 ，C 五i 咒口 A b s t r a c t Ah i g h m a g n e s i u mp h o s p h a t eo r ei nH u b e ii sas i l i c o n c a l c i u ms e d i m e n t a r yp h o s p h a t eo r e w i t hh i g hM g Oc o n t e n t ，w h i c hi sd i f f i c u l tt os e p a r a t e 。I nt h i sp a p e r ，t h ee f f e c t so fp Hv a l u eo ff l o t a t i o n p u l p ， t h et y p eo fc o l l e c t o ra n dt h er a t i oo fm i x e da c i do nt h es e p a r a t i o no fc 0 1 l o p h a n i t ea n dd 0 1 0 m i t ew e r e s t u d i e d ．T h er e s u l t ss h o wt h a tw h e np H 一4 ．8 ， u s i n gG Y Pc o l l e c t o rw i t hb e t t e rs e l e c t i v i t ya n dm i x e da c i d s u l f u r i ca c i d p h o s p h o r i ca c i d 一1 2 a sd e p r e s s a n t ，t h eh i g h q u a l i t yp h o s p h a t ec o n c e n t r a t ew i t hP 20 5 g r a d eo f3 3 ．6 ％，P 20 5r e c o v e r yo f9 6 ．7 9 ％a n dM g O c o n t e n to fo ．7 4 ％c a nb eo b t a i n e di nt h ec l o s e d c i r c u i t t e s t ，a n dt h ed e p r e s s a n tc o s ti sr e d u c e db ya b o u t3 0 ％． K e yw o r d s c o l l o p h a n i t e ；h 培hm a g n e s i u m ； r e v e r s ef l o t a t i o n ；c o l l e c t o r 磷矿是我国不可替代的战略资源之一，资源储 量高居世界第二位，但富矿 磷矿P 。O 。品位大于 3 0 ％ 只占我国磷矿资源总储量的7 蝌卜2 | 。硅钙质沉 积型磷矿可浮选性较差，当含有较多白云石类矿物 收稿日期2 0 2 0 0 4 2 8 基金项目广州市科技计划资助项目 2 0 1 8 0 7 0 1 0 0 7 6 作者简介齐越超 1 9 9 2 一 ，男，内蒙赤峰人，硕士，助理工程师，主要从事有色金属矿、非金属矿选矿工艺及药剂研究。 万方数据 2 0 2 1 年第2 期齐越超等湖北某高镁质磷矿反浮选试验研究 1 3 7 时，较难分离口] 。白云石等脉石矿物中的M g O 是制 取磷酸、磷肥时的主要有害杂质，对磷酸、磷铵及其他 酸法磷肥生产都会带来退肥效应、过滤困难、磷肥吸 潮等不良影响[ 4 ] 。针对湖北某P 0 5 品位为2 7 ．5 8 ％， M g O 品位为3 ．2 9 ％的高镁质磷矿，根据目的矿物胶 磷矿与脉石矿物的共生关系，研制新型磷矿脱镁捕收 剂G Y P ，采用反浮选工艺对该矿物进行试验研究[ 5 ] ， 考察了矿浆p H ，捕收剂种类及用量，以及混合酸比例 对该矿石分选指标的影响，在条件试验确定的最佳工 艺条件下，闭路试验取得良好的选矿指标。 1 试验样品性质、试剂及设备 1 ．1 试验样品性质 试验样品采自湖北某地区相沉积型磷矿区，经 表2 T a b l e2 破碎、筛分至一2m m 。矿石中主要矿物为胶磷矿， 脉石矿物主要为白云石、绢云母等，样品化学多元素 分析结果见表1 。 表l试验样品化学多元素分析结果 T a b l e1C h e m i c a lm u l t i e l e m e n ta n a l y s i s r e s u l t so fo r es a m p l e ／％ 将破碎后的试验样品磨细至一o ．0 7 4m m 占 7 2 ．3 4 ％，对其进行筛分，结果可知，在 o ．0 4 3m m 粒级中P 。O 。品位较高，而M g O 在一o ．0 7 4m m 粒级 中品位较高，试验样品粒度组成见表2 。 试验样品粒度组成 P a r t i c l es i z ec o m p o s i t i o no fo r es a m p l e ／％ 粒级／m m 个别 3 ．6 7 1 2 ．6 7 1 1 ．9 6 5 1 ．2 1 2 0 ．4 9 1 0 0 ．0 产率 累计P z 。s 品位i ≤} 壁兰等M g 。品位 M g O 分布率 个别累计 O ．1 6 一O ．1 6 O ．1 一O ．1 O ．0 7 4 0 ．0 7 4 0 ．0 4 3 一O ．0 4 3 合计 1 ．2 试剂及设备 所需试剂硫酸、磷酸均为分析纯，F A 为湖北某 磷矿选厂目前所用捕收剂，G Y P 为广州粤有研矿物 资源科技有限公司自主研发新型磷矿反浮选脱镁捕 收剂，是一种通过脂肪酸改性制备而成的官能团阴 离子表面活性剂，对白云石等碳酸盐矿物均具有高 效的捕收性能，具有易溶于水、选择性好、捕收力强 等特点，还具有抗低温性能。 试验设备分别为颚式破碎机1 5 0 1 2 5 ，密封对 辊破碎机西2 0 0 1 2 5 ，锥形球磨机X M Q _ 西2 4 0 9 0 ， o ．5L 单槽浮选机X F DI V o ．5 ，多用真空过滤机 X T L Z 一西2 6 0 ／西2 0 0 ，电热鼓风干燥箱1 0 1 4 ，W F X l l O B 原子吸收分光光度计。 2 试验方法 每次称取2 5 0g 矿石样品 磨细至一o ．0 7 4m m 占7 2 ．3 4 ％ 置于o ．5L 单槽浮选机中，加实验室的 自来水将矿浆浓度调至3 8 ．4 5 ％，加入磷酸 或硫酸 作为p H 调整剂和胶磷矿抑制剂搅拌3m i n ，再添加 捕收剂搅拌3m i n 后进行浮选，将得到的泡沫产品 尾矿 和槽内矿浆 精矿 产品分别过滤，烘干，称重， 化学分析后计算得到各选矿指标，试验流程见图1 。 试样一O ．0 7 4m m 占7 2 | 3 4 ％ 药剂用量单位虮 ～搅拌、浮选时间单位m i n 下同 尾矿精矿 图1单一反浮选试验流程 F i g ．1 F l o w s h e e to fs i n 9 1 er e v e r s ef l o t a t i o nt e s t s 3结果与讨论 3 ．1 p H 试验 根据胶磷矿和白云石的矿石性质，在弱酸性介 质中，有利于两者的有效分离[ 6 ] ，试验捕收剂G Y P 用量为6 0 0g ／t ，用磷酸调整矿浆p H 值，考察p H 值 对反浮选磷矿的影响，试验结果见图2 。由图2 结果 可知，p H 对分离胶磷矿和白云石有较大影响，随p H 降低P 。O 。回收率呈上升趋势，精矿中M g O 含量呈 下降趋势，当p H 降至4 ．8 后，P 。O 。回收率和精矿 M 9 0 品位变化幅度明显降低；考虑生产成本以及设 备腐蚀等问题，确定浮选最佳p H 为4 ．8 ，此时精矿 P O 。品位为3 1 ．9 3 ％，P 0 。回收率为8 7 ．0 1 ％，M g O 含量为O ．8 0 ％。 一 ∞盯他Ⅶ 一 乳“ ”加 约叮“Ⅲ罟罨㈨ L n。；明毖加吼龇雅龇甜班 L L 互文文文 7 7 4 O 4 9 6 ．口互“∞ 1 3 0 0 1 弛m朋朋脚㈣ 色M n 阻加蛳朝K 雕艇雕 文互L L m 凡 万方数据 1 3 8 有色金属 选矿部分2 0 2 1 年第2 期 图2p H 试验结果 F i g ．2 R e s u l t s 。fp Hv a l u et e s t s 3 ．2 捕收剂种类及用量试验 对比两种磷矿反浮选捕收剂G Y P 和F A 对胶 磷矿和白云石的分离效果，采用磷酸做为调整剂和 抑制剂，浮选p H 值为4 ．8 ，考察捕收剂种类及用量 对两种矿物浮选行为的影响，试验结果见图3 。 图3捕收剂种类及用量试验结果 F i g ．3 R e s u l t so fc 0 1 1 e c t o rt y p ea n dd o s a g et e s t s 由图3 结果可知，在相同浮选条件以及药剂用 量条件下，G Y P 与F A 作为捕收剂，白云石的上浮效 果十分接近，采用G Y P 作为捕收剂的精矿P O 。回 收率明显高于后者，在药剂用量均为6 0 0g ／t 时， G Y P 精矿P O 。品位为3 1 ．9 3 ％，P 。O 。回收率为 8 7 ．0 1 ％，M g O 含量为o ．8 0 ％，F A 精矿P O 。品位为 3 2 ．1 5 ％，P 20 5 回收率为7 7 ．3 3 ％，M g O 含量为 o ．7 9 ％；可知G Y P 降低精矿中M g O 含量的同时，对 P O ；回收率影响更小，G Y P 精矿中P 。O 。回收率较 F A 高9 ．6 8 个百分点。因此，G Y P 对胶磷矿和白云 石的分离效果明显优于F A 。 3 ．3 混合酸比例试验 磷酸、硫酸均为磷矿反浮选抑制剂[ 7 ] ，磷酸抑制 磷矿效果更好但价格较高，以目前市场价格而言，硫 酸价格约为磷酸价格1 0 ％，若用硫酸替代部分磷酸， 可降低抑制剂成本，试验采用G Y P 作为反浮选捕收 剂，磷酸、硫酸混合使用作为抑制剂，在p H 为4 ．8 时，考察混合酸中硫酸比例对反浮选磷矿的影响，试 验结果见图4 。由图4 结果可知，磷酸对胶磷矿的抑 制作用明显强于硫酸，利用G Y P 捕收剂高效分离磷 矿、白云石的优势，用硫酸替代3 3 ％的磷酸用量时， 浮选指标变化较小，抑制剂经济成本可降低约3 0 ％； 混合酸中硫酸占3 3 ％时，精矿P 。O 。品位为3 2 ．0 2 ％， P O j 回收率为8 6 ．2 1 ％，M 9 0 含量为o ．8 3 ％。 图4混合酸比例试验结果 F i g ．4 R e s u l t so fm i x e da c i dr a t i ot e s t s 3 ．4 闭路试验 分别采用G Y P 和F A 做为捕收剂，磷酸和混合 酸 硫酸占3 3 ％ 作抑制剂时，对高镁质磷矿样品进 行一粗一精一扫的闭路试验，浮选p H 值为4 ．8 ，闭 路试验流程见图5 ，试验结果见表3 。 由表3 结果可知，浮选条件相同时，与F A 相 比，G Y P 精矿中P 。O 。回收率提高1 ．0 9 个百分点， M g O 品位降低o ．1 4 个百分点，G Y P 较F A 而言具 有更出色的选择性，反浮选胶磷矿时脱镁效果更好， 对P 。O j 回收率影响更小。 原矿 尾矿精矿 图5闭路试验流程 F i g ．5 F 1 0 w s h e e to fc l 。s e d c i r c u i tt e s t s 万方数据 2 0 2 1 年第2 期齐越超等湖北某高镁质磷矿反浮选试验研究 1 3 9 G Y P 作捕收剂，抑制剂采用混合酸 硫酸占 3 3 ％ 时，与F A 作捕收剂，磷酸作抑制剂的浮选指 标相近，利用G Y P 更好的选择性，在闭路试验中可 减少磷酸用量，大幅度降低抑制剂药剂成本。 4结论 1 湖北某高镁质磷矿为硅钙质沉积型磷矿石， 主要有价矿物为胶磷矿，主要脉石矿物为白云石，胶 磷矿主要分布在粗颗粒中，原矿P 。O 。品位为 2 7 ．5 8 ％，M g O 含量为3 ．2 9 ％； 2 最佳浮选p H 值为4 ．8 ；G Y P 捕收剂选择性 优于F A ，闭路试验获得P 。O 。品位3 2 ．9 8 ％，P zO 。回 收率9 7 ．8 9 ％，M g O 含量o ．6 4 ％的优质磷精矿。与 F A 相比，G Y P 精矿P O 。回收率提高1 ．0 9 个百分 点，M g O 含量降低o ．1 4 个百分点。 3 利用G Y P 选择性好的优势，可采用硫酸替代 3 3 ％磷酸，抑制剂成本大幅度降低，闭路试验获得磷 精矿P O 。品位为3 3 ．2 6 ％，P 。O 。回收率为9 6 ．7 9 ％， M g O 含量为0 ．7 4 ％。 参考文献 [ 1 ] 李成秀，文书明．我国磷矿选矿现状及其进展[ J ] ．矿产 综合利用，2 0 1 0 2 2 22 5 ． L IC h e n g x i u ，W E NS h u m i n g ．S t a t u sq u oa n dp r o g r e s s i nm i n e r a lp r o c e s s i n gt e c h n o l o g yo fp h o s p h o r u so r e si n C h i m [ J ] ．M u l t i p u r p o s eU t i l i z a t i o no fM i n e r a lR e s o u r c e s ， 2 0 1 0 2 2 2 2 5 ． [ 2 ] 刘建雄．我国磷矿资源特点及开发利用建议[ J ] ．化工 [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] 矿物与加工，2 0 0 9 ， 3 3 6 3 9 ． L I UJ i a n x i o n g ．P h o s p h a t er o c kr e s o u r c ec h a r a c t e r i s t i c a n ds u g g e s t i o no ni t se x p l o i t i o na n du t i l i z a t i o n [ J ] ． I n d u s t r i a lM i n e r a l s P r o c e s s i n g ，2 0 0 9 3 3 6 3 9 ． 吴彩斌，段希祥．我国磷矿石的处理工艺研究[ J ] ．云南 冶金，2 0 0 0 4 1 9 2 2 ． W UC a i b i n ，D U A N X i x i a n g ． S t u d i e so np r o c e s s i n g p h o s p h o r u so r e si nC h i m [ J ] ．1 Y u n m nM e t a l l u r g y ，2 0 0 0 4 1 92 2 ． 罗廉明，刘鑫．磷矿中M 9 0 的赋存状态及其浮选脱除 的关系[ J ] ．武汉工程大学学报，2 0 1 1 ，3 3 3 2 0 一2 5 ． L U 0L i a n m i n g ，L I UX i n ． R e l a t i o n sb e t w e e nM 9 0 o c c u r r e n c eo fp h o s p h o r i t ea n di t sr e m o v a lb yf l o t a t i o n p r o c e s s [ J ] ．J o u r n a lo fw u h a nI n s t i t u t eo fT e c h n o l o g y ， 2 0 1 1 ，3 3 3 2 0 一2 5 ． 贾建业，汤艳杰，王辅亚，等．活性白云石粉生产工艺及 其物化性能研究[ J ] ．矿物学报，2 0 0 1 ，2 1 3 4 3 9 4 4 2 ． J I AJ i a n y e ，T A N GY a 面i e ，W A N GF u y a ，e ta 1 ． T e c h n o l o g yf o rp r o d u c i n ga c t i v eb a i y u np o w d e r A B P a n ds t u d yo ni t sp h y s i c a l - c h e m i c a lp e r f o r m a n c e [ J ] ．A c t a M i n e r a l o g i c aS i n i c a ，2 0 0 l ，2 1 3 4 3 9 4 4 2 ． 钟康年，韩英．磷灰石与白云石的浮选分离[ J ] ．有色金 属，1 9 9 4 ，4 6 2 3 13 7 ． Z H O N GK a n g n i a n ，H A NY i n g ．S e p a r a t i o no fa p a t i t i e a n dd o l o m i t e [ J ] ．N o n f e r r o u sM e t a l s ，1 9 9 4 ，4 6 2 3 1 3 7 ． 郑其．胶磷矿的反浮选[ J ] ．中国矿业，1 9 9 8 2 5 9 6 2 ． z H E N GQ i ．R e v e r s en o t a t i o no fc o l l o p h a n i t e [ J ] ．C h i n a M i n i n gM a g a z i n e ，1 9 9 8 2 5 9 6 2 ． 万方数据