磷矿石分选工艺的研究

孙华峰，牛福生

（1.河北理工大学，河北 唐山063009；2.天地科技股份有限公司唐山分公司，河北 唐山063012）

磷矿是我国重要战略资源，它既是制作磷肥、保障粮食安全的重要物资，又是精细磷化工的物质基础，具有不可替代性、不可再生性。面对全球磷矿资源稀缺性日渐显现的挑战，全面分析、判断和把握我国磷矿资源现状与未来，对我国磷肥工业和农业可持续发展具有重要意义。[1]

我国磷矿资源经济储量66亿t，居世界第一位。但该储量包含了大量无法直接用于工业生产的低品位矿石，除少数富矿可直接作为生产高效磷肥的原料以外，大部分矿石需经选矿才能利用。

1 磷矿石分选工艺现状

近几年，国磷矿石选矿的研究和发展较快，从分选技术上来说与国外较为接近，技术和经验比较成熟。根据不同磷矿石的可选性质目前采用浮选工艺和重介质选矿工艺。

1.1 磷矿石的浮选工艺[2]

（1）正浮选工艺流程

正浮选工艺流程适合于分选硅质磷矿，采用Na2Si O3等抑制硅酸盐矿物而用阴离子捕收剂正浮磷酸盐矿物的正浮选工艺，分选效果较好，如宁夏贺兰山矿，工艺流程见图1。沉积变质型硅-钙质磷灰岩属易浮磷灰石型磷块岩，采用Na2CO3、Na2Si O3等抑制硅、钙矿物，阴离子捕收剂正浮选磷灰石的直接浮选工艺，对含P2O58.0%的原矿，经此工艺可以获得磷精矿P2O5品位大于35%，磷回收率83%的良好指标，如湖北大悟县黄麦岭选矿厂。

图1 硅质磷矿正浮选工艺流程

（2）正—反浮选工艺流程

正-反浮选工艺流程适合分选沉积钙质磷矿，加Na2CO3、Na2Si O3等抑制硅酸盐，阴离子捕收剂浮选磷酸盐及含钙镁等碳酸盐矿物，然后再用H2SO4或H3PO4将p H值调至5.5～6.0以抑制磷酸盐，阴离子捕收剂反浮选碳酸盐矿物，这样可使磷精矿P2O5含量提高到35.17%，Mg O降至0.78%、R2O 31.97%、磷回收率91.98%的良好选矿指标，如贵州瓮福磷矿，工艺流程见图2。

图2 沉积钙质磷矿正-反浮选工艺流程

（3）双反浮选工艺流程

双反浮选工艺流程适合磷矿石中最难选的胶磷矿，该工艺先用H2SO4或H3PO4抑制磷矿物，阴离子捕收剂反浮选白云石等碳酸盐矿物，然后矿浆经脱泥后再用阳离子捕收剂反浮选硅酸盐矿物，工艺流程见图3。但对选择性好的高效阳离子捕收剂及选矿工艺尚需做进一步的研究，如湖北宜昌磷矿、荆襄磷矿等。

图3 胶磷矿双反浮选工艺流程

1.2 磷矿石的重介质旋流器分选工艺

重介质旋流器分选工艺适合于硅钙质磷矿。宜昌磷矿属海相化学沉积磷块岩矿床。矿石工业类型主要为硅钙质磷矿。矿石的结构以条带状为主，矿石中磷块岩条带较宽，磷块岩与脉石条带之间硬度差别大，接合面不紧密，易解离，将矿石破碎到-15 mm时，可实现磷块岩条带的单体解离90%以上，适合重介质选矿。当原矿的P2O5品位为22.05%，Mg O含量为2.85%，经重介质选别，可获得最终磷精矿P2O5品位28.06%、Mg O含量为1.67%，P2O5回收率为87.64%，产率为68.82%的选矿指标。[3]如花果树重介质厂的选矿，工艺流程见图4。

1.3 磷矿石浮选工艺和重介质选矿工艺比较

磷矿石浮选工艺和重介质选矿工艺优缺点：

图4 硅钙质磷矿重介质旋流器分选工艺流程

（1）磷矿石浮选工艺的优点是精矿品位高、回收率低、选矿成本高，缺点是工艺系统复杂，破碎磨矿和产品的脱水费用高，工业废水浮选药剂对自然环境污染大。

（2）重介质选矿工艺的优点是工艺系统简单，破碎和产品的脱水费用低，工业废水浮选药剂对自然环境污染小，缺点是精矿品位低、回收率低、选矿成本低。

2 磷矿石分选工艺展望

目前可应用于实际工业生产的磷矿石浮选工艺和重介质选矿工艺各有优缺点，为了使磷矿石科学经济合理的高效分选建议选用重介质选矿-浮选工艺。也就是选用重介质选矿工艺对适合重选的磷矿石粗选，用浮选对磷矿石精选选，工艺流程见图5。

图5 磷矿重介质选矿-浮选工艺流程

3 结论

重介质选矿-浮选工艺流程是利用重介质选矿在粗粒度对磷矿石粗选分选出部分尾矿，可以减少浮选作业对尾矿处理费用从而减低选矿成本。就目前的选矿装备来说，对磷矿石最合理的分选工艺流程有待于通过进一步研究，最终应用到工业生产。