浮选柱在云南胶磷矿选矿中的应用研究.pdf

第 l 8 卷第 1 期 文章编号 1 0 0 5 7 8 5 4 2 0 0 9 0 1 0 0 1 00 5 矿 冶 V o 1 ． 1 8 ． №． 1 Ma r c h 2 0 O 9 M I NI NG M旺TALLURGY 浮选柱在云南胶磷矿选矿中的应用研究 夏敬源， 杨稳权 ， 柏中能 云南磷化集团研发中心， 云南晋宁 6 5 0 6 0 0 摘 要 为推进云南中低品位磷矿开发利用的工业化进程， 云南磷化集团已经相继在云南海口磷矿和 安宁矿业公 司建成了 2 0 o万一 t ／ 年选矿厂 。选矿设备主要采用传统 的槽式浮选机 ， 传统 的槽式 浮选设 备 已经广泛地应用于国内外的磷矿选矿工业生产 。浮选柱是 一种新 型高效的浮选设备 ， 相对槽式 浮选 机 具有结构简单 、 占地面积小、 制造周期短、 能耗低等优点。本文进行了中低品位磷矿浮选柱选矿工艺的 研究 ， 为浮选 柱在磷矿选矿厂的应用提供依据。 关键词 浮选柱； 浮选； 胶磷矿 中图分类号 n 9 7 文献标识码 A APP LI CATI ON RES EARCH ON C OL LOP HANI TE 0F YUNAN B ENEFI CI ATI ON W I TH FL OTATI ON COLUMN XL 4 J g _- 祝 ， 2 g，Y 4 f G V 一 q “ n ，B AJ Z 。 g g Y 盘 P 0 以 f P 咒 7 c n G， -f J “ R D C 已 r ， ． ， 西 2 g 6 5 0 6 O 0 ， y ， z 口 咒， C h 口 A J 【 1R L C TI n o r d e r t o p r _O n 1 o t e t h e i n d u s t r i a l i z a t i o n o f d e v e l O p me n t a n d u t i l i z a t i o n o f 1 0 w g r a d e c O l l o p h a n i t e o f Y u mn ， Yu n n a n P h O s p h a t e G r u p h a s b u i l t t wo p l a n t s o f 2 mi l l i O n t o n s ／ a a t t h e Ha i k 0 u p h o s p h o r u s o r e a n d An n i n g mi n i n g c o mp a n y ，wh e r e t h e t r a d i t i o n a l f l o t a t i o n c e l l i s a p p l i e d，Th e t r a d i t i o n a l f l o t a t i o n c e l l h a s b e e n wi d e l y u s e d i n i n d u s t r i a 1 p md u c t i o n o f p h o s p h a t e o r e p r O c e S s i n g a t h o me a n d a b r 0 a d．F l O t a t i o n c o l u mn i s a n e w k i n d 0 f h i g h e f f i c i e n t f l o t a t i o n e q u i p me n t ， 二 mp a r i n g wi t h f l o t a t i o n c e l l ， i t h a s t h e a d v a n t a g e S o f s i mp l e s t r u c t u r e ， s ma l l n o O r s p a c e ，s h o r t p r c e n g p e r i o d，l o w e n e r g y c 0 n s u mp t i o n ．Th e f l o t a t i 0 n r e s e a r c h o n l o w g r a d e p h o s p h O ms o r e wi t h f l o t a t i o n c o l u mn i s c a r r i e d 0 u t i n t h i s p a p e r ，wh i c h p r O v i d e s t h e b a s i s f 0 r f l o t a t i 0 n c O l u mn a p p l i c a t i o n i n t h e o 。 n c e n t r a t i o n p l a n t o f p h o s p h o r u s o r e ． KEY WoI 江’ sf l o t a t i o n c o l u mn ；b e n e f i c i a t i o n； c o l l 0 p h a n i t e 云南是磷矿资源大省 ， 截止 2 0 0 5年底 ， 云南省 保有磷资源储量 3 8 ． 2 6亿 t ， 其 中， 基础储量 8 ． 4 9 亿 t ， 占保有资源储量的2 2 ． 1 9 ％； 可采储量 3 ． 6 亿 t ， 占保有资源储量的9 ． 4 1 ％， 占基础储量的4 2 ． 4 0 ％； 资源量 2 9 ． 7 7 ％， 占保有资源储量的 7 7 ． 8 1 ％。其中 8 0 ％以上都是中低品位难选胶磷矿。目 前， 云南省 磷化工产业已开始进入持续健康发展的时期， 其主 导产品产量在全国各省市区同类产品产量排位中保 持领先、 移居首位。云南要实现磷化工产业的可持 收稿 日期 2 【 】 8 一O 7 O 2 作者简 介 夏敬源 ， 高级工程师 ， 研究方向 磷矿选矿 。 续发展， 合理开发和有效利用中低品位磷矿资源是 非常重要的。因此必须对云南中低品位胶磷矿进行 集浮选工艺流程 、 药剂、 设备研究于一体选矿技术研 究。传统的槽式浮选工艺设备技术成熟 ， 已经应用 到建成的 2 o 0万 t／ 年选矿工业生产 中； 浮选柱是一 种新型高效的浮选设备 ， 相对槽式浮选机具有结构 简单、 占地面积小、 制造周期短、 能耗低等众多优点。 针对云南中低品位磷矿开发利用， 选择了云南磷化 集团所属昆阳磷矿、 晋宁磷矿以及东川禾祁中品位 高镁磷矿进行了用浮选柱浮选工艺技术的研究。 夏敬源等 浮选柱在云南胶磷矿选矿中的应用研究 1 磷矿矿石类型及工艺矿物学特征 2 浮选柱工作原理 1 ． 1 云南中低品位胶磷矿的 自然类型 云南地区中低品位胶磷矿 自然类型有鲕状或假 鲕状磷块岩 、 条带状磷块岩 、 砂质磷块 岩、 生物碎 屑 磷块岩 、 条纹状磷块 岩、 砾状磷块岩 、 硅质磷块岩。 胶磷矿常呈鲕状 、 假鲕状 、 球粒状或砂屑状 ， 鲕粒有 石英 、 白云石 ， 胶磷 矿边缘重结晶 ， 被纤维状细晶磷 灰石包围成环带状 ， 胶结 为胶磷矿或磷酸 盐、 铁 泥 质。石英、 白云石 、 方解石多呈 自形或半 自形晶粒状 与胶磷矿紧密共生， 它们相互形成砂状结构、 假鲕状 结构 、 胶结状结构 、 胶状结构和生物碎屑状结构 。矿 石构造有块状、 条带状或条纹状 、 角砾状构造。 1 ． 2 工艺矿物学特征 中低品位磷矿石的主要矿物 为胶磷矿、 次为少 量微晶磷灰石 ， 次要矿物以白云石 、 石英、 玉髓 、 方解 石 、 长石为主， 次为少量的电气石 、 海绿石 、 白云母和 碳 泥质 物 等。矿 石 主要 化 学 成分 为 P 2 O 5 、 C a O、 S iO2 ， 其次为 C 02 、 Mg O及 F e 2 03 、 2 O 3 、 F等。 胶磷矿 常呈鲕状、 假鲕状 、 球粒状或砂屑状结 构产出， 晶粒细小 ， 属细粒嵌布。胶磷矿与脉石矿物 相嵌关系较复杂 一是胶磷矿中含有细粒 ， 微细粒杂 质包体， 主要是白云石， 其次为石英， 少量的褐铁矿、 黏土矿物 、 黏土质等； 二是胶磷矿与脉石交代连生现 象较为普遍 ， 其脉石主要是 白云石 、 石英 、 黏 土矿物 等 ； 三是部分胶磷矿被铁质 、 碳泥质等黏土呈微细粒 浸染 ， 或沿胶磷矿粒间边缘混杂。 硅质矿物 主要呈碎屑状石英产出， 被 白云石 、 胶磷矿、 黏土矿物等胶结 ， 在其它类型矿石中多呈分 散状产于基质中， 胶磷矿普遍存在微细粒石英包体， 少数与胶磷矿呈交代连生结构 ， 粒质细小。玉髓少 量多呈纤维状 ， 花瓣状产出； 绢云母 、 黑云母 、 白云母 多呈分散状 ， 粒质细小。 碳酸盐矿物 主要为 白云石 ， 多呈细粒 、 微细粒 聚集体以胶结物形式嵌 布于胶磷矿 中， 与胶磷矿交 代连生 ， 部分 白云石与褐铁 矿、 碳泥质 混杂连在一 起。少量方解石也与白云石聚集胶结于胶磷矿中， 结晶粒度细小。 磷矿石物相分析表 明 胶磷矿为主要的磷酸盐 矿物 ， 占磷 总量的绝大部分 ， 胶磷矿是选 矿要 回收 P 2 5 的主要 矿物。其 它脉石矿物 占磷 总量 的极小 部分， 主要是胶磷矿呈微细包体 、 机械夹杂分散在脉 石矿物中， 是选矿要尽量抛弃的， 如白云石、 石英等。 静态微泡浮选柱为浮选分离装置 ， 浮选柱结构 如图 1 所示 。 图 1浮选柱结构图 F i g． 1 S c h 咖t i c 0 f f l 0 t a t i o n b 0 l 咖s t r u c t u r e 由加拿大 C P r r公司生产 的浮选柱是一种逆流 浮选设备 ， 浮选柱 主体尺寸为 1 5 0 n 1 r n 6 0 0 0 mm， 其工作原理是浮选药剂和矿浆在搅拌槽中混合均匀 后 ， 从浮选柱上部给人 ， 在浮选柱底部安装有气体空 腔谐振发泡器 。发泡器是由外部空压机给入一定压 力的空气 ， 经过空腔谐振发泡器后产生微泡 ， 微泡在 冲力和浮力作用下 自由上升 ， 而矿浆 中的矿物颗粒 在重力作用下下降， 上升的气泡与下降的矿物颗粒 在捕收区接触 ， 在药剂的作用下 ， 捕收剂捕收 目的矿 物附着在气泡上 ， 捕收剂负载有用矿物随着气泡上 升而进入到精选 区， 并在浮选柱上部形成 7 5 0 mm左 右的矿化泡沫层 ， 泡沫层与从浮选柱上部经过过滤 的冲洗水清洗 ， 使 被泡沫夹带的粗颗粒矿物从泡沫 中脱落 ， 从而达到 目的矿物和脉石分离的 目的， 反浮 选尾矿是泡沫产品， 从上部富集后排出， 反浮选精矿 产品从浮选柱下部经砂浆泵打入下一作业 ， 整个浮 选柱保持在正偏流条件下运转 ， 以使浮选柱进出平 衡。 3 磷矿用浮选柱浮选的试验研究 3 ． 1 胶磷矿的浮选工艺流程 胶磷矿的浮选工艺流程主要包括单一反浮选脱 镁、 双反浮选脱镁脱硅、 正浮选脱硅反浮选脱 1 2 矿 冶 镁 、 反浮选脱镁正浮选脱硅等工艺过程。 目前 对于选别云南地区中低品位胶磷矿成熟的工艺为单 一 反浮选脱镁或正浮选脱硅反浮选脱镁。 3 ． 2云南昆阳磷矿浮选柱扩大 1 t ／ d 连续浮选试 验研究结果 实验室小型试验主要进行单一反浮选工艺流程 和浮 选 药 剂 的 应 用 效 果 研 究。磨 矿 细 度 为 ～ O ． 0 7 4 mm含量 9 0 ％， 试验添加 H2 S 0 4为 1 6 ． 0 0 k g ／ t 原矿 ， W 9 8 2 ． 0 0 ／ t 原矿， J VC 1 ． 2 k g ／ t 原矿 ， 获得 精 矿 含 P 2 05 3 1 ． 6 5 ％、 Mg 0 0 ． 7 7 ％， 精 矿 产 率 7 0 ． 0 0 ％， 回收率 8 7 ． 6 2 ％的技术指标 。 浮选柱扩大连续浮选试验 7 2 h流程取样考核结 果 采用一台浮选柱进行一次粗选和一台浮选柱一 次精选 开路 ， 流 程稳 定。试 验矿 样成 分为 P ， 2 5 ． 3 5 ％ 、 Mg 0 4 ． 9 4 ％、 S i 02 1 2 ． 2 2 ％、 l0 ． 9 6 ％ 、 2 O 3 1 ． 0 0 ％、 C a 0 4 1 ． 7 8 ％、 C 1 0 ． 8 8 ％， 平均磨矿 细度为 一0 ． 0 7 4 mm 占 8 6 ． 2 3 ％， 获得 精矿含 P ’ 3 1 ． 3 5 ％、 Mg 0． 7 2 ％， 精 矿产率 7 1 1 0 3 ％， 回收率 8 8 ． 2 0 ％的较好指标。Mg o排除率 8 9 ． 3 1 ％， 选矿 技术指标达到和优于小试的。浮选柱扩大连续浮选 试验数质量流程图见图 2 。 原 矿 图2 昆阳磷矿浮选流程数质量图 F i g． 2 Qu a 王 i t y a n d q u a n t i t y n o w s h e e t o f Ku n y a n g p h o s p h a t e 0 r e n 0 t a t i o n 3 ． 3 云南东川禾祁磷矿浮选柱扩大 1 t ／ d 连续浮 选试验研究结果 实验室小型试验主要进行单一反浮选工艺流程 和浮选药 剂 的应 用 效果 的研 究。磨 矿 细度 为 一 0 ． 0 7 4 mm 含 量 7 5 ％， 试 验 矿 样 成 分 为 P 2 O5 2 6 ． 8 3 ％、 Mg 0 3 ． 9 1 ％、 S i O 2 9 ． 1 5 ％、 F e 2 O 3 0 ． 9 4 ％、 O 3 1 ． 1 2 ％、 O 4 3 ． 3 7 ％， 添 加 抑 制 剂 混 酸 H 2 S o 4 H3 P O 4 4 ． O k g ／ t原 矿 ， 捕 收 剂 Y J一1 1 ． 8 ／ t原 矿 ，获 得 精 矿 P 2 3 3 ． 0 6 ％、Mg 0 ． 7 8 ％， 精矿产率 6 8 ． 4 4 ％， 回收率 8 3 ． 7 3 ％的指标。 考虑到如果在浮选柱上只加硫酸 ， 会对 柱浮选设备 循环泵、 发泡器等设备产生腐蚀， 因此， 扩大试验采 用} 昆 酸 H 2 S 0 4 H 3 P 0 4 抑制剂、 捕收剂采用 Y J l ，原则流程采用一次粗选 、 分段加药开路 反浮选 流程。 浮选柱扩大连续浮选试验 7 2 h流程取样考核结 果 采用一 台浮选柱进行一次粗选和一台浮选柱一 次精选开路流程 ， 试验矿成分 P 2 O5 2 7 ． 4 7 ％、 Mg o 3 ． 9 0 ％， 磨矿细度平均为 一 O ． 0 7 4 m m含量8 7 ． 7 7 ％， 获得精矿含 P 2 0 5 3 3 ． 1 0 ％、 Mg 0 0 ． 7 8 ％， 精矿产率 7 5 ． 8 1％， 回收率 9 1 ． 3 5 ％的较好指标。Mg 0排除 率 8 4 ． 8 4 ％， 选矿技术指标达到和优 于小试 的， 浮选 柱扩大连续浮选试验数质量流程如图 3 所示。 ． 夏敬源等 浮选柱在云南胶磷矿选矿中的应用研究 l 3 原 矿 P 2 O 5 s％ Mg o￡ ％ 图 3 禾祁磷矿浮选柱流程数质量 图 F i g ． 3 Q u a l i t y a n d q u a n t i t y f l O w s h e e t 0 f H p h o s p h a t e 0 r e n 0 t a t i o n 3 ． 4 云南 昆阳、 晋宁 混矿 中低品位磷矿浮选柱扩 从实验室试验和进行的浮选柱和槽式浮选机联 大连续浮选试验研究结果 合扩大试验结果分析， 实验室试验比浮选柱扩大 综合昆阳、 晋宁两矿区的矿石特点， 进行混矿浮 1 t ／ d 连续浮选试验结果要好， 主要原因是扩试浮 选工艺试验研究。按昆阳矿 晋宁矿为 2 1比例进 选柱使用过一段时间后， 设备管道易坏， 易堵， 正浮 行 混 配 ， 混 合 原 矿 成 分 为 P 2 5 2 3 ． 7 2 ％、 Mg o 选在浮选柱上的适应性较差 ， 工艺操作参数 和浮选 3 ． 8 6 ％、 S i0 2 2 1 ． 3 0 ％。磨矿细度为 一0 ．’0 7 4 m m含 柱的配置还需进行深入的研究工作。 量 9 5 ％。采用正浮选一次脱硅粗选 ， 分两段加药浮 选 ， 反 浮 选 脱 镁 一 粗 一 扫 流 程 ， 试 验 添 加 YP 1 1 2 Kg ／ t 原矿 、 YP 2 1 0 ． 0 4 Kg ／ t 原 矿、 Y P 4 8 ． 0 Kg ／ t 原矿、 Y P 3 1 K g ／ t 原矿， 获得精矿含 P 2 O 5 3 0 ． 5 0 ％、 Mg 0 0 ． 6 2 ％， 产率 6 5 ． 7 8 ％； 回收率 8 6 ． 8 0 ％的指 标， Mg 0排除率 8 9 ． 4 3 ％。 为了研究正浮选脱硅在浮选柱上 的试验效果 ， 选择昆阳、 晋 宁 2 1 中低品位磷矿混矿样进行浮选 柱和槽式浮选机扩大试验研究 。浮选柱扩大 1 t ／ d 连续浮选试验 7 2 h流程取样考核结果 采用两台浮 选柱串联进行正浮粗选一粗一精脱硅和机械浮选槽 进行反浮选一次粗选一扫选脱镁浮选 工艺 ， 试验原 矿成 分 P 2 5 2 3 ． 2 ％ 、 Mg 0 3 ． 6 ％， 磨 矿 细 度 一 0 ． O 7 4 mm 含 量 9 6 ％， 获 得 的 正 浮 选 精 矿 P ， O 2 5 ． 2 6 ％、 正浮尾矿 P 2 5 1 3 ． 5 7 ％， 正 浮选作业 回收 率 9 0 ． 3 0 ％的指标， 与槽式浮选相比， 精矿品位有所 提高， 但是回收率相比有所降低。再经过反浮选， 获 得最终精矿含 P 2 0 5 3 0 ． 1 6 ％， Mg O 0 ． 9 5 ％， 精矿产 率 6 1 ． 5 0 ％， 回收率为 7 9 ． 8 2 ％的指标。 4 浮选柱和槽式浮选机的比较 1 传统的槽式浮选机工艺设备成熟， 已经广泛 地应用于国内外的磷矿选矿工业生产， 槽式浮选机 向着大型化和精确控制方向发展 ； 浮选柱在胶磷矿 选矿方面的应用还处于研究阶段。 2 静态微泡浮选柱与传统槽式浮选机相比具 有以下特点 ①设备结构简单 ， 处理能力大 ， 占地面积小 ， 投 资节省 2 0 ％以上 ； ②装机容量小 、 能耗低 ， 操作简便 ， 易磨损件少 ， 药剂用量省， 生产成本低， 运行费用可降低 3 0 ％～ 5 0 ％ ③浮选效率高 ， 作业次数和循环矿量少 ， 流程简 化， 易实现自动化。一个柱式分离作业可代替槽式 浮选机的多次作业 ； ④具有槽式浮选机无法 比拟 的精选区， 富集 比 高， 适用于处理浮选泡沫量大的浮选过程。 3 浮选柱具有矿沫清洗系统 。矿沫清洗能够 1 4 矿 冶 进一步去除浮选矿沫上 的无用矿物。从浮选柱顶端 加入的洗水经矿沫 区过滤 ， 可 冲洗泡沫之间混入 的 颗粒。和常用的浮选设备不同 ， 浮选柱不采用机械 搅拌 、 无运动部件。 4 浮选柱外带充气设备 ， 可任意调节充气量 ， 空气流量通过流量计测定 ， 并通过变频器 自动控制。 在充气量的调节和计量方面比槽式浮选机好。 5 浮选柱和槽 式浮选机胶磷矿 选矿 工 艺 的 比较 5 ． 1 浮选柱和槽式浮选机单一反浮选脱镁 工艺的 比较 中低品位胶磷矿单一反浮选脱 Mg o工艺在 国 内研究较 为成 功 ， 贵州宏福 集 团瓮福 磷 矿新龙 坝 2 5 0 万 t ／ 年选矿厂就是采用单 一反浮选脱镁 工艺 ， 云南地区中低品位胶磷矿有相 当一 部分采用此 工 艺。单一反浮选脱 Mg o工艺用 浮选柱和槽 式浮选 机的选矿指标都达 到要求 ， 研究成果说明浮选柱可 以用于云南地区中低 品位胶磷矿的选矿 ， 浮选 柱容 易实现 自动化集 中控制 ， 操作简单 ， 空气量 、 水量、 矿 量、 液位调节都可以实现准确计量和控制 ， 操作环节 少。试验装置用有机材料制作 而成 ， 易于观察浮选 物理现象和考查矿浆流动 、 矿化过程。胶磷矿浮选 脱镁所用的抑制剂主要是 酸， 易与矿石发生化学反 应 ， 生成沉积的钙盐 ， 结钙会导致管道、 循环泵和气 泡发生器堵塞， 也易造成循环泵磨蚀 。 5 ． 2 浮选柱和槽式浮选机正 浮选脱硅一反浮选脱 镁工艺的比较 从试验研究的情况分析 ， 对于中低 品位磷矿的 选矿工艺流程的选择上 ， 用浮选柱进行试验时 ， 正浮 选比反浮选较难 ， 因为正浮选 的精矿是泡 沫产品 ， 8 0 ％的泡沫产品从浮选柱上部浮选 出来 ， 消耗 的药 剂、 能源较大 ， 使用浮选柱 的经济指标 比槽式浮选机 的稍差 ， 以后要加强正浮选工艺和浮选柱参数 的试 验研究。 6 结论及建议 1 对云南昆阳磷矿 、 晋宁磷矿以及东川磷矿的 反浮选脱镁工艺研究表明 浮选柱应用于云南中低 品位胶磷矿浮选工艺是 可行 的。与 常规浮选工艺 比， 药剂消耗 、 水耗 、 动力消耗均可降低 ， 降低 了浮选 生产成本 ， 提高企业经济效益 ， 具有良好 的开发应用 前景。 2 浮选柱应用于胶磷矿正反浮选除硅和镁 ， 由 此形成一种新的胶磷矿分选工艺。目前柱浮选试验 研究表明， 浮选柱用于胶磷矿反浮选脱镁效果较好 ， 正浮选脱硅 的效果还有待进一步研究验证 。如果用 于正浮选脱硅效果不好 ， 可以考虑柱 、 槽浮选机联合 浮选工艺 ， 正浮选采用槽式浮选 ， 反浮选采用柱式浮 选 ， 发挥两种选矿设备的优势 ， 提高选矿技术经济指 标和经济效益 。 3 对胶磷矿浮选柱设备进行研究。根据胶磷 矿的浮选 特性 ， 在浮选柱机理 、 结构 、 高径比、 材质 、 发泡器等方面 ， 与国内外在浮选柱方 面有突 出成果 和经验 的科研院所 、 高校及设备厂商进行合作 ， 共同 研究开发适于胶磷矿选矿的工业浮选柱。 4 加强胶磷矿柱 浮选药剂 的配套研 究开发。 在原有药剂基础上 ， 进行筛选 、 优化 ， 配套 ， 研究适应 柱浮选的药剂 ， 提高浮选柱的选矿效率。 参考文献 [ 1 ]加拿大工艺技术有限公 司 ． C F r r浮选柱操作和维护手 册[ R] ． 加拿大工艺技术有限公司， 2 0 0 5 ． [ 2 ]云南磷化集团， 武汉化工学院 ． 云南中品位磷矿资源选 矿产业化开发扩大连续试验研究报告[ R] ． 云南晋宁 云南磷化集团， 2 0 0 4 ． [ 3 ]云南磷化集团， 云南化工研究院 ． 云南中低品位磷矿浮 选技术的开发[ R] ． 云南晋宁 云南磷化集团， 2 0 0 7 ．