内蒙古某低品位磷矿浮选工艺研究.pdf

2 0 1 9 年第3 期有色金属 选矿部分 1 7 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 3 ．0 0 4 秦玉 内蒙古某低品位磷矿浮选工艺研究 芳1 ’2 ⋯，王其伟1 ’2 ’3 ，李娜1 ’2 ～，刘章1 ’2 ⋯，李 强1 ’2 ⋯， 李二斗1 ’2 ⋯，金海龙1 ’2 ’3 1 ．包头稀土研究院，内蒙古包头0 1 4 0 3 0 ；2 ．白云鄂博稀土资源研究与综合利用国家 重点实验室，内蒙古包头0 1 4 0 3 0 ；3 ．北方稀土集团高科技股份有限公司，内蒙古包头0 1 4 0 3 0 摘要内蒙古某磷矿为变质型磷矿石，品位 P 2 0 5 15 ．9 4 ％，主要杂质元素s i 2 ．含量3 1 ．9 7 ％。磷矿物主要为磷灰 石，少量胶磷矿；脉石矿物主要有石英、云母。根据该磷矿石的矿石性质，进行了浮选试验研究。采用碳酸钠为矿浆p H 调整 剂，水玻璃为脉石矿物抑制剂，油酸钠为含磷矿物捕收剂，可以实现磷的有效回收。在条件试验及开路试验的基础上进行了 一次粗选、二次精选小型闭路试验，可获得磷精矿品位 P 2 5 3 0 ．2 l ％，回收率 P 2 【 5 7 0 ．8 1 ％的选别指标。 关键词低品位；磷矿；浮选 中图分类号T D 9 7文献标志码A文章编号16 7 1 9 4 9 2 2 0 l9 0 3 一0 0 1 7 一0 6 S t u d yo nF l o t a t i o nP r o c e s so faL o wG r a d eP h o s p h a t eR o c ki nI n n e rM o n g o l i a Q ”、，Y “厂＆扎gh 厶3 ，W A N GQ i 硼P ih 扎3 ，L IN 以h 厶3 ，L 儿，，Z 口柙gh 2 ’3 l 。IQ i a n 9 1 ’23 ，L 1E r d o H l l2 ～，Jl NH a n o n g l 点3 j ．S ￡n f PK P yL n 6 0 ，．a ￡o ，．yo 厂B ＆；∥“行 6 0R n ，- eE n r f 矗R 9 5 0 “r f g sR 已s P “r f 矗以挖dC 0 7 ，z p ，．P 矗g 卵5 i u P L k i ￡波“￡i o 视，B n o ￡o “工订订e rM J ”g o Z i nO I4 0 3 0 ，C i 订n ； 2 ．B n o ￡o “R g s P 以，．f J 胛s f i ￡“￡Po 厂R a r 已E 口，．￡矗s ，B n o ￡o “f 行狸g rM o 行g o Z i 以D j4 0 3 0 ，C 幻 口； 3 ．C 矗i 理以N o r f P ，一卵R a ，一PE “r ￡ G r o “户 H i g 肛f P f 矗C o ．，L f d ．，B 口o ￡o “J ””P rM o 行g o Z i “0 j 4 0 3 0 ，C 矗i 行“ A b s t r a c t Ap h o s p h a t eo r ei nI n n e rM o n g o l i ai sam e t a m o r p h i cp h o s p h a t eo r ew i t hag r a d e P 2 j 。f 1 5 ．9 4 ％a n dam a i ni m p u r i t ye l e m e n to fS i 0 2w i t hac o n t e n to f3 1 ．9 7 ％． P h o s p h o r u sm i n e r a l sa r em a i n I y a p a t i t e ，as m a l la m o u n to fc o l l o i d a lp h o s p h a t e ；g a n g u em i n e r a l sm a i n l yi n c I u d eq u a r t za n dm i c a ．A c c o r d i n g t ot h ep r o p e r t i e so ft h ep h o s p h a t eo r e ，t h ef l o t a t i o nt e s ts t u d yw a sc a r r i e do u t ．T h ee f f e c t i v er e c o v e r yo f p h o s p h o r u sc a nb ea c h i e v e db yu s i n gs o d i u mc a r b o n a t ea ss l u r r yp Hr e g u l a t o r ，s o d i u ms i l i c a t ea sg a n g u e m i n e r a li n h i b i t o ra n ds o d i u m0 1 e a t ea sp h o s p h a t em i n e r a lc 0 1 1 e c t o r ．O nt h eb a s i so ft h ec o n d i t i o nt e s ta n dt h e o p e nc i r c u i tt e s t ，as m a l lc I o s e dc i r c u i tt e s tw i t ho n er o u g h i n ga n dt w oc l e a n i n g sw a sc a r r i e do u t ，a n dt h e s e p a r a t i o ni n d e x e so fp h o s p h a t ec o n c e n t r a t eg r a d e P 20 5 3 0 ．2 l ％a n dr e c o v e r yr a t e P 2 5 7 0 ．8 1 ％w e r e o b t a i n e d ． K e yw O r d s l o wg r a d e ；p h o s p h a t e ；f l o t a t i o n 磷矿是重要的战略性矿产资源，被广泛用于磷 肥、化工、轻工、医学、国防等领域[ 1 ] 。我国磷矿资源 储量虽大，但富矿少，主要为中低品位磷矿[ 2 川，磷矿 石平均品位P 2 。仅1 6 ．9 ％[ 5 ] ，M g O 、C 等有害杂 质含量高，需经过选矿富集才能满足磷化工和磷肥 工业的需求；同时矿物颗粒细、磷矿物与脉石矿物嵌 布关系复杂，分选难度大[ 6 。1 “，属较难利用矿产资源。 磷矿石主要采用浮选工艺技术进行分选。 据预测，我国富矿能维持1 0 ～15 年，经济储量 也仅能维持4 0 年左右，国家已将磷矿列为我国2 0 1 0 年以后不能满足国民经济发展需要的2 0 种矿产品 之一[ 】2 I 。随着高中品位磷矿资源的快速消耗，低品 位磷矿的利用越来越受到关注[ 13 “] 。因此，加强中 低品位磷矿开发利用具有十分重要的意义。 本研究针对内蒙古某低品位磷矿石进行了浮选 试验，以碳酸钠作为调整剂、水玻璃作为抑制剂、油 酸钠作为捕收剂，采用一次粗选、二次精选的选别流 程，获得了较好的试验指标。 基金项目内蒙古自治区自然科学基金项目 2 0 1 6 M S 0 2 1 5 收稿日期2 0 1 8 12 2 1修回日期2 0 19 一0 1 1 3 作者简介秦玉芳 1 9 8 6 一 ，女，山西人．硕士，工程师；研究方向为矿产资源综合利用。 万方数据 1 8 有色金属 选矿部分2 0 1 9 年第3 期 1 矿石性质 1 ．1 矿石多元素分析 矿石多元素分析结果见表1 。 表1 T a b l e1 试验磷矿品位 P 。O 。 1 5 ．9 4 ％。该矿石品位达 到磷矿工业品位，主要杂质为S i O 。，其次为C a O 、 T F e 、A 1 2 0 3 等。 1 ．2 矿物组成 试样中磷矿物主要为磷灰石，少量胶磷矿。脉 石矿物主要有石英、云母、赤、褐铁矿、锰铁榴石，有 表2 T a b l e2 少量长石、萤石、方解石，无定形碳。矿石矿物组成 见表2 。 矿石矿物组成结果 M i n e r a lc o m p o s i t i o no ft h eo r e ／％ 1 ．3矿石结构构造及矿物嵌布特征 矿石构造片状构造。矿物结构细粒变晶结 构。嵌布特征矿石风化严重。磷灰石结晶粒度细， 大多在2 5 肚m 以下，以细粒集合体形态分布于石英、 石榴石等矿物颗粒之间；铁主要以褐铁矿形式充填 于矿物裂隙及矿物颗粒之间；主要脉石矿物石英，石 榴石，云母等定向排列，粒度粗于磷灰石。矿石显微 照片见图1 。 图1磷矿石显微照片 单偏光1 0 0 F i g ．1P h o s p h a t eo r em i c r o s c o p i cp h o t o g r a p h s s i n g l ep o l a r i z a t i o n1o o 2结果与讨论 2 ．1 磨矿试验 2 ．1 ．1 磨矿时间与磨矿细度关系 采用实验室用R K ／Z Q M B M 系列球磨机，矿 浆浓度6 6 ．7 ％，考查磨矿时间与磨矿细度的关系。 磨矿时间与磨矿细度试验结果见图2 。结果表明，该 矿石属较易磨矿石。 2 ．1 ．2 磨矿产品筛分分析 磨矿产品筛分分析结果见表3 。由表3 结果可 知，一2 5 肚m 产率为6 4 ．9 1 ％，磷分布率为6 5 ．4 6 ％。 表明磷主要分布于一2 5 肚m 磨矿产品粒级中。 零 删 圮 E i 寸 卜 上 划 捌 图2 磨矿时间与细度的关系 F i g ．2 R e l a t i o n s h i pb e t w e e ng r i n d i n gt i m e a n dg r a i ns i z e ％叫出 果斫 结．惜 析”鼢删 化毗怖_ 萋坨“M 万方数据 2 0 1 9 年第3 期秦玉芳等内蒙古某低品位磷矿浮选工艺研究1 9 ． 表3磨矿产品筛分分析结果 T a b l e3S i e v ea n a l y s i sr e s u l t so fg r i n d i n gp r o d u c t s ／％ 2 ．1 ．3 磨矿产品中磷灰石粒度分布 磨矿产品中磷灰石粒度分布结果见表4 。由表 中数据可以看出，磷灰石粒度较细，主要集中在5 ～ 3 0 “m 之间。 表4磷灰石粒度分布 T a b l e4 P a r t i c l es i z ed i s t r i b u t i o no fa p a t i t e 2 ．1 ．4 磷灰石单体解离度 磨矿产品磷灰石单体解离度分析结果见表5 。 磷灰石单体解离度为6 9 ．5 2 ％，主要与石英、锰铁榴 石及赤、褐铁矿等矿物连生。 表5磨矿产品磷灰石单体解离度分析结果 T a b l e5 A n a l y s i s r e s u l t so f a p a t i t e m o n o m e r d i s s o c i a t i o ni ng r i n d i n gp r o d u c t s 2 ．2 粗选试验 2 ．2 ．1 磨矿细度 为确定合理的磨矿细度，固定浮选温度，矿浆浓 度，抑制剂、捕收剂用量等条件，开展浮选粒度试验， 粗选试验结果如图3 所示。 图3 磨矿细度与浮选指标关系 F i g ．3 R e l a t i o n s h i pb e t w e e ng r i n d i n gf i n e n e s s a n df l o t a t i o ni n d e x e s 由图3 可知，磷灰石精矿回收率在磨矿细度在 一7 4 肚m8 4 ．o ％～9 6 ．8 ％区间呈上升趋势，当一 7 4 肛m 9 6 ．8 ％粒度，P 。回收率最高为8 8 ．1 0 ％，继 续提高磨矿细度，回收率逐渐减小。精矿品位可通 过进一步的精选试验来提高，为保证浮选试验总回 收率，选择磨矿细度为一7 4 “m9 6 ．8 ％。 2 ．2 ．2 浮选p H 值试验 磷灰石浮选通常使用阴离子捕收剂在碱性条件 下进行，最常用的阴离子捕收剂是长碳链脂肪酸及 其盐类，此次试验采用的捕收剂是浮选磷灰石常用 的油酸钠。油酸钠在不同p H 值条件下捕收磷矿物 能力不同。本试验调节矿浆p H 值分别为8 、8 ．5 、9 、 9 ．5 、1 0 。粗选磷精矿的选别指标见图4 。 图4矿浆p H 试验结果 F i g ．4 R e s u l t so fp u l pp Ht e s t 从图4 可知，在p H 值为8 时，品位、回收率均较 低，分选效果较差。当p H 值为9 左右时．粗选磷精 矿品位、回收率均有所提高，分别为19 ．6 7 ％、 8 7 ．4 6 ％，p H 值为l o 左右时，品位有所提高，但回收 率急剧下降。因此，用油酸钠作为捕收剂浮选磷灰 石试验较适宜的p H 值为9 。 万方数据 2 0 有色金属 选矿部分 2 0 19 年第3 期 2 ．2 ．3 矿浆浓度 矿浆浓度作为浮选过程的重要因素之一，会影 响回收率、精矿质量及药剂用量等技术经济指标。 本试验在矿物粒度一7 4M m9 6 ．8 ％，药剂用量、浮选 温度等条件一定前提下，考察矿浆浓度对浮选效果 的影响。试验结果见图5 。 图5矿浆浓度试验结果 F i g ．5 R e s u l t so fp u l pd e n s i t yt e s t 从图5 可以看出，在较稀的矿浆中浮选时，精矿 质量较高．随着矿浆浓度的逐渐增加，回收率也逐渐 增加。当矿浆浓度降低至3 0 ％时，粗选精矿品位、回 收率分别为2 1 ．4 4 ％、8 4 ．6 5 ％。鉴于试验用矿粒度 较细，泥化严重的情况，本试验选取矿浆浓度3 0 ％， 从而减轻由于细粒级矿泥质量小、比表面积大、不同 矿物微粒之间容易发生互凝而形成非选择性团聚影 响浮选指标的危害。 2 ．2 ．4 调整剂用量 由于试样中磷灰石粒度细，主要富集在一3 0 肚m 粒级，且泥化严重，浮选中加入碳酸钠能一定程度分 散矿泥，减轻矿泥对浮选的不利影响，同时还可以消 除矿浆中的C a 2 上、M 9 2 等的有害作用，因此选用碳 酸钠作为浮选p H 值调整剂。在浮选温度、磨矿细 度、矿浆浓度等因素一定条件下，调整碳酸钠用量试 验结果见图6 。 图6 碳酸钠用量试验结果 F i g ．6 R e s u l t so fs o d i u mc a r b o n a t ed o s a g et e s t 从图6 中得出，随着碳酸钠用量的增加，粗选精 矿品位逐渐升高，回收率下降，当碳酸钠用量为 o ．8k g ／t 时，继续增加碳酸钠用量，精矿品位有所下 降。因此，选定粗选碳酸钠用量为o ．8k g ／t 。 2 ．2 ．5 抑制剂剂用量 在浮选温度、磨矿细度、矿浆浓度等因素一定条 件下，调整抑制剂水玻璃用量，试验结果见图7 。 水玻璃用量／ k g t 。 9 0 8 5 8 0 7 5 堡 7 0 料 6 5 蔷 6 0 5 5 5 0 4 5 图7 水玻璃用量试验结果 F i g ．7 R e s u l t so fs o d i u ms i h c a t ed o s a g et e s t 从图7 中得出，随着水玻璃用量增加，精矿品位 升高，回收率先升高后降低。当水玻璃用量为 1 ．5k g ／t 时回收率达到最大，继续增加水玻璃用量， 回收率大幅下降。综合考虑品位与回收率指标，选 择粗选水玻璃用量为1 ．5k g ／t 。 2 ．2 ．6 捕收剂用量 在浮选温度、磨矿细度、矿浆浓度等因素一定条 件下，调整捕收剂油酸钠用量，试验结果见图8 。 图8 油酸钠用量试验结果 F i g ．8 R e s u l t so fs o d i u m0 1 e a t ed o s a g et e s t 从图8 得出，油酸钠用量增加，粗选精矿品位、 回收率均略有提高。当油酸钠用量为1 ．ok g ／t 时， 继续增加油酸钠用量，精矿品位继续升高，而回收率 迅速下降，综合考虑品位与回收率指标，选择粗选油 酸钠用量为1 ．Ok g ／t 。 万方数据 2 0 1 9 年第3 期秦玉芳等内蒙古某低品位磷矿浮选工艺研究 2 1 2 ．3 精选试验下，水玻璃的用量对浮选指标有显著影响，随着水玻 在粗选试验基础上，变化水玻璃、油酸钠用量进璃用量的增加，精矿品位有提高趋势，而回收率随之 行精选药剂用量试验，试验结果见表6 。会明显降低。综合考虑，精选水玻璃用量为o ．8 3 分析表6 中数据可知，精选过程不加捕收剂油k g ／t ，油酸钠用量为Ok g ／t ，该条件下得到的精矿品 酸钠，品位有明显提高。在不加捕收剂油酸钠条件位为3 0 ．4 6 ％，回收率为4 6 ．8 9 ％。 表6精选药剂用置试验结果 T a b l e6R e s u l t so fc l e a n i n gd o s a g et e s t 编号 药剂用量／ h t _ 1 试验指标 水玻璃油酸钠产率／％品位／％回收率／％ 2 ．4 开路试验 在浮选温度4 0 ℃，给矿粒度一7 4 “m9 6 ．8 ％， 矿浆浓度4 0 ％，矿浆p H 值为9 时，经一次粗选、二 次精选的开路试验，可得到品位 P O 。 为3 0 ．4 6 ％， 回收率 P 。O 。 为4 6 ．8 9 ％的磷精矿。浮选开路试验 工艺流程图见图9 。 图9开路试验工艺流程图 F i g ．9 P r o c e s sf l o w c h a r to fo p e nc i r c u i tt e s t 2 ．5 闭路流程试验 在开路试验最优条件基础上进行一次粗选、二 次精选的闭路试验，试验流程见图1 0 ，试验结果见 表7 。 闭路试验结果表明，采用一次粗选、二次精选， 中矿逐级返回的闭路循环试验流程，可获得磷精矿 品位 P O 。 3 0 ．2 1 ％，回收率 P 20 5 7 0 ．8 1 ％的试验 指标。精矿品位达到酸法加工用磷矿石产品标准 要求。 给矿 精矿 图1 0闭路试验工艺流程图 F i g ．10 P r o c e s sf l o w c h a r to fc l o s e dc i r c u i tt e s t 表7 浮选试验结果 T a b l e7R e s u l t so fc l o s e d c i r c u i tt e s t ／％ 2 ．6 试验产品分析 由一次粗选、二次精选闭路循环试验得到精矿 的成分分析结果见表8 。 据行业标准 H G ／T 2 6 7 3 1 9 9 5 ，浮选闭路试 验产品P 。O 。3 0 ．2 1 ％，M g O ／P 。O ； ％ 一o ．5 ％， R O 。／P O 。 ％ 一5 ．2 ％，C O ％ 一1 ．2 9 ％，达到酸 法加工用磷矿石一等品I 类产品标准要求口5 | 。 万方数据 2 2 有色金属 选矿部分2 0 1 9 年第3 期 3结论 通过工艺矿物学及浮选试验研究，获得了如下 的试验结果 1 试验样品磷品位 P 。O 。 1 5 ．9 4 ％。主要杂质 元素为S i O 。，其次为C a O 、T F e 、A 1 。O 。等。磷矿物 主要为磷灰石，少量胶磷矿。脉石矿物主要有石英、 云母、赤、褐铁矿、锰铁榴石，有少量长石、萤石、方解 石，无定形碳。 2 矿石风化严重。磷灰石以集合体形态分布于 石英，石榴石等矿物颗粒之间，结晶粒度小，大多集 中在2 5 ”m 以下，部分结晶程度差。 3 经过浮选开路试验，一次粗选、二次精选得到 的磷精矿品位 P O j 3 0 ．4 6 ％，回收率 P 。0 5 4 6 ．8 9 ％。其闭路循环试验得到的磷精矿品位 P 。O 。 3 0 ．2 1 ％，回收率 P 0 5 7 0 ．8 1 ％。磷精矿产品质量达 到酸法加工用磷矿石一等品I 类产品标准要求。 参考文献 [ 1 ] 刘鸣，葛英勇，孟雨，等．湖北某磷矿反浮选钾长石试验研 究[ J ] ．硅酸盐通报，2 0 1 8 ，3 7 2 6 4 4 6 4 8 ． [ 2 ] 蒋俊．中低品位磷矿的开发利用途径[ J ] ．矿产综合利用， 2 0 1 4 4 91 6 ． [ 3 ] 卓小雄，蒙永坚．广西壮族自治区锰矿资源潜力评价成果 报告[ R ] ．南宁广西矿产资源潜力评价项目办公 室，2 0 1 2 ． [ 4 ] 张周位，陈文祥，黄苑龄．贵州某胶磷矿反浮选试验[ J ] ． 现代矿业，2 0 17 1 2 8 6 8 9 ． [ 5 ] 万丽，曾克文，孙志健，等．云南某低品位磷矿浮选试验研 究[ J ] ．I M ＆P 化工矿物与加工，2 0 1 8 2 1 4 ． [ 6 ] 郑基．胶磷矿的反浮选[ J ] ．中国矿业，1 9 9 8 2 5 9 6 2 ． [ 7 ] 卯松，何晓太．张覃．钙离子对胶磷矿和白云石可浮性的 影响研究[ J ] ．矿冶工程，2 0 1 3 ，3 3 4 5 6 5 8 ． [ 8 ] 张国松，葛英勇，曾李明，等．新型药剂M p 7 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