反浮选脉石矿物工艺在磷矿浮选中的应用.pdf

2 0 0 6， 1 1 国 外 金 属 矿 选 矿 反浮选脉石矿物工艺在磷矿浮选中的应用 罗廉 明 刘 鑫胡立嵩 武汉 工 程大 学环 境与 城建学 院 武 汉 4 3 0 0 7 4 摘 要 根据矿石性质， 通过多方案选矿试验结果， 分析选择反浮选脉石矿物的合理性。 关键词 磷矿石反浮选脉 矿的 2 5 前 言 1 矿A 一 r 性质 刚 吕 l 『王厂 贞 在硅 一钙 镁 型磷块岩矿石选矿 中， 为了提高 磷精矿质量， 应用反浮选脉石矿物 碳酸盐矿物或硅 酸盐矿 物 是 目前选 别难选 磷矿 石 的有效方 法之 一 ⋯ 。但反浮选作业 的应用 以及与正 浮选磷矿物 的组合 ， 必须根据矿石物质组成与嵌布特性 ， 通过多 方案选矿试验结果进行合理选择。下面根据某一磷 块岩矿石的具体情况进行讨论说明。 所研究的矿石系一硅 一钙 镁 型磷块岩矿石 ， 矿石中有用矿物为隐晶质磷灰石和胶磷矿 ， 脉石矿 物以白云石、 石英 、 黏土矿物为主。其中磷矿物含量 为 5 5 ％～5 8 ％； 白云石 2 2 ％左右 ， 硅酸盐矿物约 占 1 4％ 。 原矿化学多项分析结果如表 l 。 裹 1 原矿 多元素 分析结果 项 目 含量／ ％ P 2 O5 2 1． 8 5 Mg O l F e 2 03 l AI2 O3 4 ． 8 8 I 1 ． 2 8 l 0 ， 6 0 矿石性质研究结果表明 ， 该矿石是一含磷、 镁较 高的磷矿石。主要选 矿关键是在 富集磷矿 物的 同 时， 有效地排除碳酸盐矿物 自云石 ， 从而获得镁磷 比值较低的磷精矿 。对单一反浮选 、 正 一反 浮选和 双反浮选 3个方案进行了实验室选矿试验。 2选 矿 试 验 结 果 2 ． 1 单 一反 浮选 碳酸 盐流 程试验 原矿磨至 一7 4 m 占～7 5 ％， 用磷酸作调整剂 ， L W 一0 3作捕 收剂反浮选 白云石 ， 经一次粗选 分三 段加药 后再经一次泡沫产品扫选， 扫选槽中产品返 回粗选作业 ， 获得如下精矿指标。磷精矿 P ， O 品位 2 8 ． 8 9 ％， Mg O含 量 1 ． O 6 ％ ， P 2 O 5回收 率 8 5 ． 0 ％。 该方案药剂制度 、 浮选流程均较为简单 ， 而且矿 浆温度对浮选结果影响不大 ， 可以实现“ 常温浮选” 。 但是磷精矿品位很低 ， 只能达到最低磷精矿 品级要 求 。 要提高磷精矿品位 ， 采用单一反浮选碳酸盐脉 石作业， 受到了矿物组成的限制。 因碳酸盐矿物含 量仅为 2 2 ％左右， 即使全部排除 ， 仍有 占原矿 1 4 ％ 的硅酸盐矿物 石英 、 玉髓 、 长石和云母 等 留在磷精 Ca O 3 7． 37 酸不溶 l 9， 2 5 烧失量 l 2， 8 5 矿 中 槽 中产品 。因此磷精矿 P 2 0 5品位难以达到 3 O％以上 。 2 ． 2 正 一反浮 选 流 程试 验 正 一反浮选实质就是通过正浮选排除大量的硅 酸盐脉石矿物和部分碳酸盐脉石矿物。然后对正浮 选粗磷精矿 主要是磷矿物和白云石 进行反浮选碳 酸盐脉石 ， 以降低镁含量， 最后获得低镁磷 比值的优 质磷精矿 。 原矿磨至 一7 4 m 占 7 8 ． 6 ％后 ， 采用碳酸 钠、 水玻璃 、 木 质磺 酸钙 作调整剂 ， L w O 3作捕收剂 ， 矿浆加温至 4 O ℃左右。经一次粗选 两段加入捕 收 剂 正浮选磷矿物 ， 粗精矿再采用硫 酸 、 磷酸调整使 矿浆至弱酸性 p H 5 6 ， 用 l w O 3捕 收剂反 浮 选 白云石。经一次粗 选和～次泡沫产品扫选 ， 扫选 中矿返 回反浮选粗选作业 ， 最后 获得磷精 矿。正 一 反浮选闭路流程 试验结果 如 F 磷精 矿 I 2 O 5品位 3 2 ． 7 1 ％ ， Mg O含 量 0 ． 6 6 ％ ， nO 同收率 8 2 ． 6 ％。 该流程 方案 所 获得 的 磷精 矿 P 2 0 5品 位 可达 3 2 ％以上 ， Mg 0含 最 为 0 ． 6 6 ％， 已接 近 l级 磷 精 矿 的质量要求 ， 同时回收率可达 8 2 ％。其选矿技术指 标是先进 的， 但 是 正浮 选循 环 中 的矿 浆要 加温 到 维普资讯 2 6 国 外 金 属 矿 选 矿 4 0 ℃左右 ， 无疑需要较大的能源消耗 ， 同时正浮选是 在碱性介质中 p H 9 ～1 0 进行 的， 而反浮是在弱酸 性介质中 p H 5～6 进行 的。正 、 反浮选两个循环 碱酸度相差过大 ， 故 而造成介质调整剂用 量较大。 因此必然造成磷精矿的成本较高。 ． 2 ． 3双反浮 选流 程试 验 这里所谓双反浮选就是在先反浮选碳酸盐矿物 后再反浮硅酸盐脉石矿物， 获得 的槽中产 品就是磷 精矿。该双反浮流程试验是在单一反浮选碳酸盐脉 石矿物基础上进行的。对反浮选碳酸盐的槽 中产品 磷粗精矿 主要是磷酸盐矿物和硅 酸盐脉石矿 物 用 阳离子捕收剂月桂胺和两性捕收剂 T 0 1混 合用药实现硅酸盐矿物的反浮选， 以排 除硅酸盐脉 石矿物， 提高最终磷精矿 I 】 2 O 含量。 试验 中的碳酸盐脉石矿物的反浮选条件按单一 反浮选碳酸盐的流程和各种制度不变 ， 试验重点是 对反浮选硅酸盐脉石矿物的条件进行优化研究。 通过条件试验确定反浮选硅酸盐矿物 中， 碳酸 纳用量 1 k g ／ t p H 7 ． 5 ， 月桂胺 1 2 0 g ／ t ， T一0 1 3 2 g ／ t 进行了双反浮选闭路流程试验 。流程如图 1 ， 结 果如表 2 。 原矿 圉 1 双反浮选流程图 表 2 双反浮选试验结果 品位／ ％ 产 品名称 产率／ ％ 回收率／ ％ O 5 M g o 磷精 矿 5 5 ． 6 2 3 2 ． 8 7 0 ． 6 5 8 0 ． 5 碳 酸盐产品 3 5 ． 8 8 9 ． 4 2 1 4 ． 9 硅酸盐产品 8 ． 5 0 1 2 ． 3 3 4 ． 6 原 矿 1 0 0． 0 0 2 2 ． 7 l 1 0 0 ． 0 3 反浮选脉 石矿物讨论 从磷矿石的矿物组成与相对含量分析 ， 对于磷 矿物相对含量在 6 0 ％以上的矿石来说 ， 采用反浮脉 石矿物浮选流程是比较适宜的。因为反浮选作业是 在“ 浮少抑多” 的过程中进行的。这样不仅能保证浮 选过程较高的选 择性 ， 而且浮选过程容易控制和稳 2 00 6 1 1 定， 减少浮选 的机械 夹杂与消除泡 沫输送的困难。 这是单 一反浮选或双反浮选 同正浮或正 一反浮选 、 反 一正浮选流程 比较所具有的重要优点之一。 至于是采用单一反浮选或是双反浮选流程则取 决于碳酸盐脉石矿物与硅酸盐脉石矿物的含量 。本 矿石试验结果表 明， 由于碳酸盐脉石矿物 白云石 含量只占原矿石矿物含量的 2 2 ％左右 ， 尚有 1 4 ％左 右的硅酸盐脉石矿物。采用单一反浮选碳酸盐矿物 流程 ， 虽然能降低精矿含镁量 ， 但磷精矿品位仍是太 低 ， 因此采用双反浮选是行之有效的方法。 当然 ， 对于含磷矿物较少品位较低 ， 而且脉石矿 物中硅酸盐为主的磷 矿石 ， 采用正 一反浮选流程在 技术和经济上是 较为合理 的【 引。因为在正浮选 阶 段可以发挥我 国磷矿直接优先浮选 的技术优势 ， 在 加入选择性的碳酸盐矿物抑制剂的条件 下， 通过正 浮选不仅可以排除绝大部分 的硅酸盐脉 石矿物， 而 且可同时排除部分碳酸盐矿物。而只有较小产率的 正浮选精矿进入下一反浮选碳酸盐作业。从而获得 镁磷比值较低的优质磷精矿 。另外， 正 一反浮选流 程的最终磷精矿是槽中产品， 也与单一反浮选或双 反浮选流程一样 ， 可以为产品的高效率地固液分离 创造有利条件， 克服与减少了单一正浮选 与反 一正 浮选流程产品“ 消泡” 难 的弊病。但是， 对于本试样 采用正 一反浮选因原矿含硅酸盐矿物太少 。 通过正 浮选只能废弃产率 1 7 ％左右的尾矿， 而 8 0 ％以上的 粗精矿进入反浮选循环。所 以选矿作业效率不高 ， 药耗大 、 成本高。 其次， 从磷 矿石 的主要矿物可浮性分析。众所 周知 ， 白云石的可浮性 比磷酸盐矿物可浮性好， 另外 磷矿物在磷酸或磷酸盐的作用下能得到选择性的抑 制。根据一般浮选 原则 “ 先浮易浮矿物 ， 先抑制容 易抑制的矿物” ， 充分利用矿物天然可浮性的差异 。 这是反浮选碳酸盐矿物的另一技术优点。而正浮选 过程 是要 强行 抑 制 易浮 矿 物 而 浮难 浮矿 物 ， 不 仅 需 要大量有效抑制剂的存在 ， 而且浮选过程矿浆必须 加温至 4 0 ℃左右， 同时整个正浮选过程控制条件要 求 严格 。 第三， 从矿石 中主要矿物 的嵌布特征与共生情 况分析。磷块岩的块状与鲕粒或条带中磷矿物纯度 高 ， 其中白云石 的含量不会导致精矿 Mg O超标， 而 且绝大部分脉石矿 物与磷矿物的共 生关 系不 很密 切、 脉石嵌布粒度较磷矿物粗时． 采用反浮选流程， 可以在磨 矿细 度较 粗 的情况下 进行 。因为 磷矿石 中 磷块岩硬度 比碳酸盐矿物高 ， 在磨矿过 程中选择 的 维普资讯 2 0 0 6． 1 1 国 外 金 属 矿 选 矿 2 7 磨矿， 经常是细粒级部分碳酸盐矿物 富集 ， 而磷矿物 粒度较大， 这时正浮选磷矿物时， 因磷矿物粒度过粗 难以保证较高 回收率 ， 因此磨矿细度要求高。 本矿样矿物单体解离度考查结果表明 ， 脉石矿 物 白云石、 石英 、 玉髓等的嵌布粒度 比磷矿物粒度大 1 ～4倍 ， 而且 磷矿物 主要与碳 一铁杂质连生 ， 白云 石与石英等与磷矿物 的关系不很密切 。因此 ， 当采 用单一反浮选或双浮选流程时磨矿细度在 一7 4 m 占6 8 ％～8 O ％区间对 浮选 结果影响不大 。而采用 正 一反浮 选流 程 时 ， 磨 矿 细 度过 粗 一7 4 m 占 6 8 ％ 使其 回收率下降 2 ％以上 ， 而且 精矿 Mg O含 量由 0 ． 6 6 ％上升至 0 ． 8 7 ％， 使磷精矿品级下降。 从 以上讨论可见 ， 对上述 列举 的磷块 岩矿石采 用双反浮选流程在技术与经济的可行性与合理性方 面， 均较其他方案更具有优越性。但根据选矿科学 进步与技术发展要求 ， 双反浮选工艺 还要进一步改 进与完善。首先 ， 如何降低磷酸的耗 量是 目前提高 选矿企业经济效益急待解决的问题 。国外某研究院 采用电化学方法处理磷酸 溶液在不大的电耗 0 ． 5 ～ I k Wh ／ m 溶液 条件下， 可以使磷酸用量降低 l 5 ％ ～ 30％ 。 国内外 一些选矿研 究单位 为了提高反浮选 效 率 ， 简化浮选流程 ， 采用两性捕收剂改双反浮选流程 为一次反浮选流程 ， 实现一 次作业 同时排除碳酸盐 和硅酸盐脉石矿物的研究取得成效。这些新工艺新 方法 的问世 ， 为磷 矿引入反 浮选脉 石矿物 的浮选流 程应用开拓了广阔前景。同时值得指 出的是 ， 目前 我国某些选矿研究部门正在进行在 中性或碱性矿浆 中实现磷矿反浮选 的研究 ， 这 是一个非 常需要而有 意义的新探索 ， 可以克服酸性 矿浆 对选别设备与砂 浆输送设施 的腐蚀 。 参 考 文 献 1 彭儒 ， 罗廉明 ． 磷矿选矿 [ M] ． 武 汉 武汉测绘 科学 出版社 ， 1 9 9 2 2 选矿手册编辑委 员会 ． 选 矿 手册 第八 卷 ． 北 京 冶金 出版社 ， 1 9 8 8 0 6 1 1 0 5 上接第 4 3页 浮选化学 硫化 矿浮选 非硫 化矿 浮选 矿物工业 中的药剂 复杂矿石加工 工业矿物和煤的加工 固液分离 分散和团聚 矿物加工中的过程仿真、 专家系统和控制 生物湿法冶金 矿物化学加工 粉体技术 矿物材料 固体废弃物的处理和再生 二次资源的回收 土壤治理 选矿厂工程和过程设计 矿物加工技术在相关工业 中的应用 作者应 注意的几个重要时间 2 0 0 7年 5月 3 1日 详细的摘要征集截止 2 0 0 7年 7月 3 1日 摘要接受时间 2 0 0 8年 1月 1 5日 论文全文截止时间 2 0 0 8年 5月 1 5日 修改的全文截止时间 2 0 0 8年 9月 2 42 8日 第 2 4届 国际矿物大 会召开 联系方式 电子信箱 i mp c 2 0 0 8 i mp c 2 0 0 8 ． o r g 网址 www． i mp c 2 0 0 8． o r g 联系单位 北京矿冶研究总院 联系地址 北京市西外文兴街 1号 邮政编 码 1 0 0 0 4 4 联系人 王 福 良 联系电话 0 1 0 8 8 3 9 9 0 4 2 、 6 8 3 1 0 5 6 9 传真 O 1 O 6 8 3 1 7 O 5 0 维普资讯