有碱无碱工艺在云南胶磷矿选矿中的适应性.pdf

2 0 1 1 年第3 期有色金属 选矿部分 3 7 D O I 1 0 ．3 9 6 9 0 ．i s s m l 6 7 1 - 9 4 9 2 ．2 0 1 1 ．0 3 ．0 0 9 有碱无碱工艺在云南胶磷矿选矿中的适应性 刘丽芬 云南磷化集团有限公司，昆明6 5 0 11 3 摘要云南中低品位胶磷矿选别富集主要采用i E - - 反浮选T 艺流程。正浮选作业一般在碱性 p H1 0 ．5 介质中 完成，从试验指标、药剂成本等综合评价得知，硅钙质胶磷矿采用无碱工艺更合理，风化程度高的钙硅质胶磷无碱和有 碱T 艺都可以，硅质胶磷矿只能采用有碱工艺。有针对性地根据矿石性质选用合理的矿浆p H 值调整剂，在取得相当技 术指标的前提下，可以节约药剂成本、简化回水处理工艺，对于合理开发利用云南磷资源具有深远的意义。 关键词正浮选；碳酸钠；调整剂；胶磷矿 中图分类号T D 9 7 1文献标识码A文章编号1 6 1 7 9 4 9 2 2 0 1 1 0 3 - 0 0 3 7 - 0 5 A d a p t a b i l i t yo fT e c h n o l o g yW i t ho rW i t h o u tN a 2 C 0 3i nY U N N A NK o l l o p h a nO r eD r e s s i n g L ／UL i f e n 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 11 3 ，C h i n a A b s t r a c t N o w a d a y st h e m a i nf l o t a t i o n p r o c e s sf o rc o n c e n t r a t i n gY u n n a n ’sm e d i u ma n dl O Wg r a d e c e l l o p h a n ei sd i r e c t r e v e r s ef l o t a t i o np r o c e s s ．T h es u i t a b l ep u l pp Hf o rd i r e c tf l o t a t i o ni sa l k a l i n e p H 10 ．5 ．T oc h o o s ep r o p e rp u l pp Hr e g u l a t o ro nt h eb a s i so fo r ep r o p e r t i e sc a ns a v ep h a r m a c e u t i c a lc o s t s ， s i m p l i f yb a c kt ow a t e rt r e a t m e n tc o s t sw h e na c h i e v i n gc o n s i d e r a b l et e c h n i c a li n d i c a t o r s ．I th a sf a r - r e a c h i n g s i g n i f i c a n c ef o ru t i l i z a t i o no fp h o s p h o r u sr e s o u r c e si nY u n n a n ． K e yw o r d s d i r e c tf l o t a t i o n ；N a 2 C 0 3 ；r e g u l a t o r s ；k o l l o p h a n 云南是我国的富磷省份之一，随着云南磷化工 产业的迅速发展，对磷精矿需求量不断增加和富矿 储量急剧减少，开发中低品位磷矿已成当务之急。 云南胶磷矿石主要工业类型有钙质、硅质、混合型 钙硅质和硅钙质 等，类型齐全，其中混合型 钙硅质和硅钙质 矿石储量最多，为了满足后续 加工的需要，大多数的中低品位磷矿需要脱除硅酸 盐杂质和碳酸盐杂质才能达到富集有用矿物的目 的，目前云南混合型胶磷矿主要采用正一反浮选工 艺流程，部分硅质胶磷矿也采用正一反浮选工艺流 程，正浮选作业抑硅浮磷脱除硅酸盐杂质，反浮选 作业抑磷浮碳酸盐脱除碳酸盐杂质，正浮选作业矿 浆p H 一般在1 0 ．5 0 左右时，有用矿物磷酸盐和硅 酸盐杂质分离效果比较好，在磷矿正浮选作业中， 一般采用碳酸钠作为正浮选矿浆p H 值调整剂，云 南是缺碱省份，为了缓解这一矛盾，后来相继推出 收稿日期2 0 1 0 一l l 一2 4 作者简介刘丽芬 1 9 6 8 ～ ，女，云南鹤庆人，高级工程师。 无碱工艺，有关科研单位也推出“四无”工艺I l l ， 其中之一就是无碱。胶磷矿常温无碱正一反浮选新 工艺研究[ 2 ] 表明无碱工艺在磷矿选矿中是可行 的。采用碳酸钠作为调整剂的称为有碱工艺，有的 则不用碳酸盐而直接采用水玻璃调节矿浆p H 的就 称为无碱工艺，以上两种工艺流程各有利弊；有针 对性地根据矿石性质采用有碱或无碱工艺，可以有 效提高分选效率，降低药剂消耗，为合理开发利用 云南中低品位磷矿打下坚实基础。 1 不同矿石类型有碱和无碱工艺比较 为了探索正浮选有碱和无碱工艺流程在磷矿选 别的适应性和优缺点，就云南几种代表性胶磷矿进 行对比试验，以便有针对性地根据矿石性质确定适 宜的工艺流程。 1 ．1 硅钙质胶磷矿 万方数据 3 8 有色金属 选矿部分 2 0 1 1 年第3 期 1 ．1 ．1 矿石性质 以海口磷矿为典型代表的硅钙质胶磷矿属浅海 相沉积大型层状磷块岩矿床，矿石主要矿物为胶磷 矿、次为少量微晶磷灰石，次要矿物成分以白云石 为主，含有石英、方解石、长石、玉髓及少量的电 气石、海绿石、白云母和碳泥质物等，按照矿石化 学组分划分，矿石工业类型为硅钙质磷矿，按照矿 石结构、构造和物质组分划分，上、下层矿主要矿 石自然类型为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，次为条纹状磷 块岩、砾状磷块岩。矿石岩矿鉴定查明，胶磷矿 呈鲕状、假鲕状、球粒状或砂屑状，一般粒径在 0 ．1 ～0 ．4m m ，少数可达0 ．8 ～1 ．4m m ，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 包嗣成环带状、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 胶磷矿紧密分布，相互形成砂状结构、假鲕状结 构、胶结状结构和生物碎屑结构，矿石构造有块 状、条带状或条纹状、角砾状，属于难选磷矿石。 1 ．1 ．2 原矿多元素分析 表1 原矿多元素分析结果 T a b l e1T h ea n a l y s i sr e s u l t so fm u i r - e l e m e n to fr u n o f _ m i n eo r e／％ 元素P 2 0 5 M 舯 S i 0 2A 1 2 0 F e 2 0 3 C a O C a O ／P 2 0 5 含量2 2 ．5 6 4 ．0 81 9 ．2 91 ．8 21 ．1 93 7 ．3 81 ．6 7 由表1 原矿多元素分析结果可知，该矿属于硅 钙质胶磷矿，主要脱除碳酸盐杂质，其次是脱除少 量硅酸盐杂质，才能达到富集有用矿物的目的，目 前该矿主要采用正一反浮选工艺流程富集。 1 ．1 ．3 不同工艺流程及结果 采用有碱T 艺和无碱工艺流程 图1 处理该 矿样，所得的各项技术经济指标见表2 。 1 ．1 ．4 不同工艺流程结果分析 从表2 结果得知，采用有碱和无碱工艺，都可 以得到合格产品，而且所得的各项指标相近，从综 合因素看，无碱工艺精矿指标相对要好一点，主要 原因是其水玻璃用量大，抑硅作用相对强，只是药 剂用量有差异，无碱工艺水玻璃和捕收剂用量适当 大点，但是其水处理药剂用量相对少一点，总体药 剂成本相当，基于该矿样硅酸盐杂质含量偏低，难 以排除，采用无碱工艺流程，加大硅酸盐杂质的抑 制能力更为合理，尽管采用无碱工艺流程，浮选时 间相对长一点，然而工艺设备是一次投资，而药剂 原矿 尾矿 图1 海口矿正一反浮选工艺原则流程 F i g ．1 D i r e c t - r e v e r s ef l o t a t i o np r i n c i p l e sp r o c e s s i n g d i a g r a mo fH a i k o uP h o s p h a t eO r e 表2 两种工艺流程所得结果 T a b l e2R e s u l t so ft h et w od i f f e r e n tf l o t a t i o np r o c e s s i n g ／％ 选矿比 1 ．6 41 ．6 7 注有碱流程正浮选时间为8m i n ；无碱流程正浮选时间为l lm i n 。 成本长线投资，因此，该矿样采用无碱工艺流程 更好。 1 ．2 钙硅质胶磷矿 1 ．2 ．1 原矿性质 代表性矿样是安宁磷矿样，该矿按成因属浅一 滨海相沉积磷块岩。其矿石按结构构造和矿物组成 特点可分为块状球粒磷块岩、条带状球粒磷块岩、 条带状白云质球粒磷块岩、条带状白云质砂屑磷块 万方数据 2 0 1 1 年第3 期刘丽芬有碱无碱工艺在云南胶磷矿选矿中的适应性 3 9 岩、白云质硅质球粒磷块岩、白云质含砾砂屑磷块 岩、白云质生物碎屑球粒磷块岩、淋滤残积磷矿岩 等8 个自然类型。 该矿样按成因又可分为内源物质和陆源物质。 矿石矿物成分简单，以胶磷矿为主，其次为微晶磷 灰石及少量细晶磷灰石。脉石矿物主要有白云石、 石英、玉髓，此外还有少量铁泥质 包括褐铁矿 、 黄铁矿、有机质、高岭石及少量白云母、电气石、 锆石及海绿石。 有用矿物胶磷矿呈球粒 或假鲕粒 、内砂屑、 鲕粒和凝胶状结构，其中以球粒 或假鲕粒 结构 为主。颗粒中常有白云石、硅质及黄铁矿等其他矿 物的尘点状包体，次生变化可以不同程度地出现白 云石化、硅化及高岭石化。杂质主要为白云石、石 英、玉髓等，白云石多以胶结物及少量碎屑和重结 晶粒状镶嵌等形态出现。一般为细晶一隐晶质细粒 集合体，少量呈菱面体碎屑。部分矿石可见重结晶 镶嵌白云石，具自形一半自形粒状结构。有时可见 半滚圆一滚圆状及椭圆状球粒白云石、石英、玉 髓，石英在各类型矿石中都有出现，一般为陆源混 入的砂屑和粉砂屑，呈棱角一半滚圆状，粒径 0 ．0 5 ～0 ．2n l m ，在大的颗粒中有泥质尘点及白云母 小包体，普遍可见到再生边。玉髓一般以胶结物出 现，呈显微粒状一细粒状集合体，具细一隐品质结 构，风化程度相对较高。 1 ．2 ．2 原矿多元素分析 原矿多元素分析结果见表3 。 表3 原矿多元素分析结果 T a b l e3T h ea n a l y s i sr e s u l t so fm u i r - - e l e m e n to fl u n o f - m i n eo r e／％ 元索P 2 0 sM g oS i 0 2A 1 2 0 3F e 2 0 3 C a O C a O ／P 如5 含量2 3 ．2 5 2 ．7 92 7 ．5 40 ．9 51 ．6 23 5 ．91 ．5 4 1 ．2 ．3 不同工艺流程及结果 有碱和无碱工艺流程见图l ，所得的各项技术 经济指标见表4 。 1 ．2 ．4 不同工艺流程结果分析 从表4 结果得知，采用有碱和无碱工艺，都可 以得到合格产品，由于该矿样风化程度比较高，其 硅酸盐杂质单体解离充分，易于脱除，采用有碱和 无碱工艺流程，各项指标相近，所使用的药剂用量 也相当；由于其含原生泥多，添加少量碳酸钠作调 整剂，对矿泥有一定的分散作用，浮选泡沫流动性 明显改善，因此，对于该矿样选别可以采用添加少 表4 两种工艺流程所得结果 T a b l e4R e s u l t so ft h et w od i f f e r e n tf l o t a t i o np r o c e s s i n g 肠 选矿比 1 ．5 l1 ．5 4 注有碱流程正浮选时间为t 0m i l l ；无碱流程正浮选时间为1 4m i n 量碳酸钠作为矿浆p H 调整剂。 1 ．3 硅质胶磷矿 1 ．3 ．1 矿样性质 硅质胶磷矿以晋宁磷矿为代表性矿样，其中低 品位磷矿石属沉积型硅质磷块岩，矿物组分简单， 磷酸盐矿物9 9 ％是非晶质胶磷矿，而隐晶磷灰石、 氟磷灰石及次生的银星石较少。脉石矿物有石英、 玉髓、白云石、有机质、泥质、黏土矿物、黑云 母、蠕绿泥石、绢云母、黄 褐 铁矿、氧化铁 质、白云母等。 矿石为致密块状磷块岩，质硬性脆，呈致密块 状构造，为富矿的主要组成部分，矿石含胶磷矿 8 0 ％以上，胶磷矿呈团粒。脉石矿物有石英、长石、 白云母、褐铁矿、电气石、白云石等。胶结物以胶 磷矿为主，次为玉髓，风化后节理、裂隙发育。 含砂白云质磷块岩呈薄层状、条带状构造。胶 磷矿团粒0 。0 8 ～0 ．2l l l l n ，含量2 0 ％。5 0 ％。脉石矿 物有石英、白云母、黄铁矿、褐铁矿、电气石等。 胶结物以磷酸盐为主，呈基底接触胶结。层纹状含 砂白云质磷块岩由碳酸盐、硅酸盐矿物组成浅色条 纹，胶磷矿组成深色条纹，条纹l 一3h i m ，含胶磷 矿2 0 ％一3 0 ％。脉石矿物有石英、自云母、绢云母、 万方数据 加 有色金属 选矿部分2 0 1 1 年第3 期 电气石等，胶结物为碳酸盐，属于难选胶磷矿。 1 ．3 ．2 原矿多元素分析 原矿多元素分析结果见表5 。 表5 原矿多元素分析结果 T a b l e5T h ea n a l y s i sr e s u l t so fm u l t ．e l e m e n to f r u n - o f - m i n eo r e} ％ 元素P 2 0 ，M g OS i 0 2A 1 2 0 3F e 2 0 3 C a O C a O ／P 2 0 5 含量1 9 ．8 81 ．2 5 3 6 ．8 7 2 ．3 21 ．7 52 8 ．9 8i ．4 1 从表5 结果可知，该试验矿样属于低磷低镁高 硅胶磷矿，试验的重点是脱除硅酸盐杂质，其次是 脱除少量的碳酸盐杂质，从而达到富集磷精矿的 目的。 1 ．3 ．3 不同工艺流程及结果 试验原则流程见图2 ，结果见表6 。 原矿 精矿 尾矿 图2 晋宁矿正一反浮选原则流程 F i g ．2 D i r e c t - r e v e r s ef l o t a t i o n p r i n c i p l e sp r o c e s s i n g d i a g r a mo fJ i n n i n gP h o s p h o t eO r e 1 ．3 ．4 不同工艺流程结果分析 从表6 结果可知，采用有碱和无碱工艺，也可 以得到合格产品，而且所得的各项指标相近，但是 无碱工艺，水玻璃用量偏大，尤其是正浮选精选作 业难以控制，由于矿浆p H 值偏低，水玻璃用量低 时，有用矿物上浮量少，加大水玻璃用量调节矿浆 p H 值，确保有用矿物上浮。由于水玻璃用量大时， 有用矿物被压死，又必须使用大量的捕收剂才能得 到相当的指标，而且由于该矿硅酸盐杂质含量偏 高，嵌布粒度比较细，采用无碱工艺不易控制，因 此，该矿样不能采用无碱工艺。 2 有碱和无碱工艺的作用原理及优缺点 2 ．1 有碱和无碱工艺的作用原理 有碱工艺 添加碳酸钠 水溶液呈弱碱性， 表6 两种工艺流程所得结果 T a b l e6R e s u l t so ft h et w od i f f e r e n tf l o t a t i o np r o c e s s i n g 肠 N a 2 C 0 35 ．O ●_ 6 ．4 ●_ 2 ．3 正浮选N a 参i 0 ，1 2 ．5 6 ．5 药剂用l ／ k g t - 1 Y P 2 - 1 选矿比1 ．6 41 ．6 7 注有碱流程正浮选时间为1 4r a i n ；无碱流程正浮选时间为2 1r a i n p H8 ～1 0 ，用碳酸钠作为矿浆p H 值调整剂。 无碱工艺 不添加碳酸钠 直接用水玻璃作抑 制剂和调整剂，水玻璃主要是硅酸盐杂质的抑制 剂，水玻璃的模数不同，抑制效果也不同，水玻璃 的模数越高，对硅酸盐杂质的抑制能力越强，但是 水玻璃模数越高，越难溶于水，因此，有针对性 地根据矿石性质选择合适模数的水玻璃对富集磷精 矿更为关键。 有关资料表明[ 4 】，水玻璃的抑制作用是由 H S i 0 3 - 和H 2 S i O ，引起的，这两种物质吸附在矿物表 面，它们本身又有很强的吸水性，使得该矿物亲水 而起抑制作用。水玻璃是弱酸强碱盐，硅酸是极弱 的酸，电离常数很小，所以，水玻璃有强烈的水解 反应，使水溶液呈碱性，所以水玻璃可以作为矿浆 p H 值调整剂。水解方程式如下 N a , S i 0 3 2 H 2 0 N a H 3 S i 0 4 N a O H 2 ．2 有碱无碱工艺的优缺点 有碱工艺优点是可以提高正浮选速度；具有 对矿泥分散作用，减少矿泥对浮选的影响，尤其是 对于嵌布粒度细的磷矿效果更为明显；还可以消除 C a 2 、M 矿等难免离子对浮选效果的影响[ 4 1 ；而且 碳酸钠调整矿浆的p H 值相对稳定，便于正浮选作 万方数据 2 0 11 年第3 期 刘丽芬有碱无碱工艺在云南胶磷矿选矿中的适应性 4 l 业调控，易于进行工业化生产操作等。缺点是 在正一反浮选流程中，正浮选作业采用有碱工艺， 正浮选磷精矿中残留的碳酸钠比较多，矿浆的 p H 比较高，反浮选作业是抑磷浮出碳酸盐杂质， 所需要的矿浆介质是酸性，矿浆p H4 ～5 ，因 此，采用碳酸钠作为矿浆p H 值调整剂，由于正浮 选泡沫中残留的碳酸钠比较多，消耗一部分酸用 于中和碳酸钠，从而导致反浮选作业酸用量增大； 碳酸钠用量增大，正浮选泡沫发黏；其次，正浮 选尾矿p H 值高，尾矿沉降速度慢，为了提高尾 矿沉降速度，需要添加大量的絮凝剂，导致成本 升高。 无碱工艺的优点是由于采用水玻璃作矿浆 p H 值调整剂和硅酸盐杂质的抑制剂，正浮选泡沫 流动性很好；药剂种类少，便于调控；缺点由于 水玻璃主要以抑制作用为主，要兼顾矿浆的p H 值，因此，水玻璃用量相对较高，水玻璃用量高， 抑制能力增强，又会导致捕收剂用量的增大。 由于有碱和无碱工艺流程各有利弊，因此，结 合矿石性质，有针对性地选择合理的流程，对综合 回收利用云南的中低品位磷矿具有深远的意义。 3 结论 磷矿富集选别正浮选抑硅浮磷作业中，通常采 用碳酸钠作矿浆p H 调整剂，水玻璃作硅酸盐杂质 抑制剂，碳酸钠和水玻璃合理搭配，可以得到理想 的技术、经济指标。针对云南是缺碱省份，经过多 年研究，推出无碱t 艺，并已经实现工业化生产， 然而云南胶磷矿种类比较多，结构类型复杂，通过 我们对云南海口、晋宁、安宁几种典型的胶磷矿进 行有碱和无碱工艺试验研究得知，针对中品位硅钙 质胶磷矿可以采用无碱工艺，风化程度高的钙硅质 胶磷矿采用无碱和有碱工艺均可，添加少量碳酸钠 作矿浆p H 调整剂，效果更为理想。对于硅酸盐杂 质嵌布粒度细的硅质胶磷矿只能采用有碱工艺。因 此，要根据矿石性质有针对性地采用有碱和无碱工 艺才能得到更理想的技术经济指标，该结论为合理 利用云南中低品位磷矿资源打下坚实的基础。 参考文献 [ 1 ] 辜国杰．中低品位硅钙质胶磷矿富集技术探讨[ J ] ．化工 矿物与加工，2 0 0 2 5 1 3 ． [ 2 ] 钱押林．胶磷矿常温无碱正反浮选新工艺研究[ J ] ．中国 矿业，2 0 0 6 1 1 6 5 - 6 8 ． [ 3 ] 杨稳权．碳酸钠在云南胶磷矿正浮选中的作用效果探 索[ J ] ．化工矿物与加工，2 0 0 8 ，3 7 8 l 一3 ． [ 4 ] 朱玉霜，朱建光．浮选药剂的化学原理[ M ] ．北京冶金 工业出版社，1 9 9 6 ． v 0 - ⋯00 ．⋯00 ．⋯00 ．⋯00 - ⋯00 - ⋯00 - ⋯0 0 - ⋯00 - ⋯00 - ⋯00 ．⋯00 ．⋯00 ．⋯00 - ⋯0 0 - ⋯00 ．⋯00 ．、0 蛉 上接第3 6 页 的7 6 ．9 3 鲈，提高到8 1 ．3 2 舭，回收率由原来的 8 0 ．0 3 ％，提高到8 6 ．1 2 ％，提高了6 ．0 9 ％，各种药剂 的单耗也有所降低。 5结语 1 该技术改造提高了矿产资源利用率，为实现 黄金市场的持续发展奠定了基础，降低了生产成本， 提高了企业的经济效益。 2 在技术改造中，整个工艺过程采用先进的、 高效节能的大型化设备和新工艺、新技术。大型化、 集约化设备的使用，实现了规模化管理，提高了生 产能力。特别是先进的破碎设备的使用，使最终产 品粒度小于1 2m m ，彻底实现了选矿过程中的“多 碎少磨”，提高磨矿能力达6 ％以上，吨矿电耗可下 降0 ．5k W h ，显著降低了矿石的磨矿能耗。 3 自动化管理、自动化控制系统的应用，杜绝 了黄金作为贵金属在生产过程中出现的“跑、冒、 滴、漏”现象。随着仪表性能的稳定，自动化控制 系统运行后可最大限度地稳定工艺指标，减少卒l q J n 水量和选矿药剂的使用量，明显减轻了工人的劳动 强度；矿区电视监控设施的使用，使多个岗位达到 无人化操作的目的，较好地提高了经济效益和社会 效益。 4 技术改造后的选厂不只是选矿规模扩大了， 浮选指标也有了明显的提高，精矿品位由原来的 7 6 ．9 3 加，提高到8 1 ．3 2 鲈，回收率由原来的 8 0 ．0 3 ％，提高到8 6 ．1 2 ％，提高了6 ．0 9 ％。 参考文献 ， - “．‘， [ 1 ] 胡春融，杨凤．黄金选冶技术发展述评E J ] ．黄金，2 0 0 1 1 2 9 3 7 ． [ 2 ] 胡为柏．浮选[ M ] ．北京冶金工业出版社，1 9 8 8 ． [ 3 ] 黄金生产工艺指南编委会．黄金生产工艺指南[ M ] ． 北京地质出版社，2 0 0 0 ． 万方数据