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某低品位磷矿石选矿工艺的试验研究

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磷矿石资源在自然界中的储量丰富,具有很好的开发利用价值。随着近几年磷矿资源的日益枯竭及品位的贫化,导致磷矿的回收困难,因此,对低品位磷矿资源进行选矿工艺的试验研究具有重要的现实意义。

一、原矿性质及选矿工艺流程的确定

1、原矿性质

某磷矿石为白云质沉积型磷块岩,属硅钙质碳酸盐矿物。有用矿物主要为胶磷矿,杂质主要为白云石、方解石等碳酸盐矿物以及石英,玉髓等硅质物和硅酸盐矿物,还有少量电气石、白云母。矿石整体呈灰黑色,矿石构造主要有块状构造、似层状构造、条带状构造。原矿中P2O5含量为19.18%,MgO含量高达7.31%,高含量的镁会导致磷酸黏性增加,使泵送成本上升,影响某些特级磷酸盐的生产。因此,选矿过程需提高P2O5品位,降低精矿中MgO含量。该磷矿选矿厂原采用焙烧—消化工艺,通过焙烧碳酸盐矿物受热分解,生成MgO和CaO的固体产物并析出CO2气体。焙烧后的矿石用水消化,所含的矿物晶格及其物理化学特性发生突变,加速热裂解,并使MgO、CaO形成氢氧化物微粒,消化后产物经脱泥,除去钙、镁杂质,获得磷精矿。但焙烧—消化工艺能耗高,尾矿pH值高,不利于低碳环保的生产要求。更重要的是,焙烧过程中碳酸盐裂解不充分,同时焙烧矿物的凝结和消化时石灰乳的胶结,导致精矿中含镁较高。

2、选矿工艺流程的确定

先将原矿用红星机器系列的颚式破碎机及筛分机破碎筛分至2mm以下,经堆锥混匀后缩分、方格取样,分别作为实验样、化验样及存样。试验过程中每次称取500g实验样进行试验。根据原矿P2O5品位低,MgO含量高的特点,采用反浮选的工艺流程。

颚式破碎机

二、结果与讨论

1、原矿筛析

矿样经破碎至-2mm后,进行原矿筛析试验。根据原矿粒级分布情况,确定是否需要进行脱泥处理试验。-0.019mm粒级含量为7.7%,矿石泥化现象并不严重,P2O5在粗粒级中品位偏高,MgO在各粒级中分布相对均匀,SiO2在细粒级中品位偏高,因此,通过简单的筛分分析法不能获得合格的产品。如果进行预先脱泥,将致使P2O5在脱泥作业中损失,后导致回收率降低。

2、磨矿细度

通过调节球磨机磨矿时间控制磨矿细度,再进行一段反浮选试验。调整剂为混合酸15kg/t,捕收剂为CYH-0013kg/t,以粗精矿中P2O5品位和回收率确定较合理的磨矿细度。随着磨矿细度的增加,粗精矿中P2O5品位和回收率均逐渐增加,当磨矿细度达到-0.074mm含量为85.64%时,粗精矿中P2O5品位达到28.61%,回收率达到74.68%,随着磨矿细度继续上升,P2O5回收率大幅下降,品位变化不大。综合考虑,确定粗选磨矿细度为-0.074mm含量占85.64%。

球磨机

3、混合酸用量

采用磷酸、硫酸的混合酸作为反浮选磷矿物调整剂,其中碳酸盐在酸性介质中其表面会形成CO2微泡,可增加浮选时气泡粒子的附着,有利于反浮选。硫酸可溶解部分碳酸盐,通过化学离解分离出胶磷矿和磷酸盐。在磨矿细度为-0.074mm含量占85.64%的条件下,捕收剂采用CYH-001,用量为3kg/t;抑制剂采用混合酸,用量可变;以粗精矿中P2O5的品位和回收率确定更好的混合酸用量,随着混合酸用量的增加,粗精矿中P2O5品位先上升后下降,P2O5回收率先下降后上升。综合考虑,确定混合酸用量为12kg/t。

4、捕收剂种类

矿石磨矿细度为-0.074mm含量占85.64%;采用磷酸、硫酸混合酸作为反浮选磷矿物抑制剂,用量12kg/t;在捕收剂用量为3kg/t的情况下确定更好的磷矿反浮选捕收剂。由于自配捕收剂CYH能在反浮选作业中选择性浮出白云石,提高粗精矿中P2O5品位,降低MgO含量,有效地实现了胶磷矿的磷、镁分离。因此,确定磷矿反浮选捕收剂为实验室自配捕收剂CYH-001,捕收剂CYH-001用量为3kg/t。时间证明,红星浮选机较为合理。

浮选机

5、闭路试验

根据上述条件试验结果,后确定“1粗1精1扫”的反浮选闭路试验流程,通过闭路试验,获得磷精矿P2O5品位32.15%,回收率72.36%;MgO品位0.77%;SiO2品位10.83%。取得了较好的选矿指标。

通过以上探索性试验,确定了磨矿细度为-0.074mm含量占85.64%;捕收剂为CYH-001,用量3kg/t;抑制剂混合酸用量12kg/t的磷矿反浮选流程。该反浮选工艺流程,有效提高了磷精矿的品位及回收率,实现了磷矿资源的综合回收利用。

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