沙特某地区磷矿双反浮选工艺研究

张树洪

(云南磷化集团有限公司研发中心,云南 海口 650113)

0 引 言

采用浮选分选以二氧化硅为主要杂质的沉积磷矿石获得成功已有数年的历史,但硅质磷矿石资源正在迅速减少,在不久的将来,世界磷酸盐工业将转用碳质磷矿石[1].本试验采用双反浮选法分选钙硅质磷矿石进行探索研究.

1 矿石性质

矿石取自沙特某地区,属于钙硅质磷矿石,有用矿物为细晶磷灰石,主要脉石矿物为方解石、白云石、石英等.矿相测试表明,矿石中所含磷矿物44.7%、碳酸盐35.8%、石英质矿物14.6%、长石和粘土类矿物2.7%、铁碳质矿物1.8%.矿石化学组成见表1.

2 浮选工艺

现在国内外磷矿浮选的方法很多,就目前的研究趋势看,胶磷矿反浮选方法已经取得了很大进展,不但浮选效果好,而且很大程度上减少了企业的生产成本[2].结合原矿性质,故采用双反浮选工艺流程对该矿样进行试验研究.

表1 原矿化学分析结果表

原矿经磨矿后直接进行浮选,试验采用H2SO4和H3PO4为抑制剂,YP2-3为捕收剂脱除碳酸盐;脱除硅酸盐反浮选中,采用QP为捕收剂.工艺流程图如图1.

图1 双反浮选工艺流程图

3 实验结果及讨论

3.1 磨矿细度对指标的影响

将平均粒度1 mm的矿样进行不同时间的磨矿试验,随后在同一药剂制度下对各磨矿产品进行双反浮选试验,以考察有用矿物的解离情况.

试验结果表明,随着磨矿时间的增加,浮选精矿品位逐渐增加,回收率逐渐降低;当磨矿细度-0.074 mm含量大于75%时,精矿品位升高速度减慢,P2O5回收率的下降速度加快.最终选择细度为-0.074 mm为75%,此时精矿能获得较好指标,品位和回收率分别为27.34%,73.49%.精矿经化学分析,此时MgO、SiO2含量较低,可见矿物解离较好,但药剂制度有待优化.

3.2 反浮脱除碳酸盐

3.2.1 反浮脱除碳酸盐粗选 该矿石P2O5品位低于18%,主要脉石矿物为方解石、白云石和石英等.原矿中碳酸盐含量为35.8%,其中方解石19.5%、白云石16.3%.由于碳酸盐矿物与磷矿物的表面性质相近,分离较困难,目前较有效的分离方法是酸性条件下反浮选碳酸盐.

从磷酸盐反浮选碳酸盐的机理是在酸性介质中,抑制磷酸盐浮选与它比白云石更多吸附磷酸的阴离子,使捕收剂化学吸附困难有关,也就是说磷酸的阴离子吸附于磷酸盐矿物上是磷酸盐被抑制的根本原因,因此磷酸的阴离子质量浓度将直接影响反浮选效果[3].

针对以上分析,试验对各药剂制度进行条件试验,试验结果见图2,图3.

图2 H3PO4用量与精矿品位及选矿效率关系

由图3可看出,在反浮选脱除碳酸盐粗选中,选矿效率随着H3PO4用量的增加先上升后下降,在用量为6 kg/t时的效率最高为16.64%,据此选取H3PO4最优用量为6 kg/t.

图3 H2SO4用量与尾矿产率及品位关系

由图4可看出,在反浮选脱除碳酸盐粗选中,尾矿产率和品位都随着H2SO4用量的增加呈现先下降后上升趋势,在用量为8.0 kg/t时,尾矿产率和品位最低分别为32.74%、7.19%,此时的选矿效率最高为19.08%,因此确定H2SO4的最优用量为8 kg/t.

由反浮脱碳酸盐粗选YP2-3用量试验知,在反浮选脱除碳酸盐粗选中,精矿P2O5品位随着YP2-3用量的增加而增加,当用量为1.2 kg/t时,精矿P2O5品位22.14%、选矿效率19.18%,若继续加大YP2-3用量,精矿品位略有上升,但回收率损失较大,因此选取YP2-3的最优用量为1.2 kg/t.

3.2.2 反浮脱除碳酸盐精选 由反浮脱除碳酸盐精选H2SO4用量试验知, H2SO4在精选中作用较显著,随着其用量的增加,精选尾矿的产率逐渐升高、品位逐渐下降;当用量超过3.0 kg/t时,精选尾矿产率、品位变化不再明显,且在3.0 kg/t时的选矿效率最高为21.78%,因此选取H2SO4最优用量为3.0 kg/t.

由反浮脱除碳酸盐精YP2-3用量试验知,随着精选捕收剂用量的增加,回收率呈下降趋势,而精矿P2O5品位呈上升趋势,选取精矿P2O5品位为23.5%时回收率最高的点作为YP2-3的最佳用量,即0.4 kg/t,此时的选矿效率最高.反浮选脱除碳酸盐试验结果如表2.

表2 反浮选脱除碳酸盐结果

3.3 反浮脱除硅酸盐

完成脱除碳酸盐矿物试验后,试验采用阳离子捕收剂QP进行脱硅反浮选.

试验表明,随着QP用量的增加,精矿中SiO2含量逐渐下降、P2O5含量逐渐上升.在用量为0.45 kg/t时,精矿P2O5含量达到32.20%,若继续增加QP用量,精矿品位上升幅度较小,但回收率损失较大,因此选取QP用量为0.45 kg/t.

完成药剂条件实验后,对实验进行平行验证试验,结果均能平行.双反试验结果如表3.

表3 沙特磷矿双反试验结果

4 结 语

a. 经过系统的条件实验确定沙特该地区磷矿采用双反浮选能取得较好指标,其工业流程和药剂制度较简单,试验及生产易控制.

b. 采用双反浮选工艺,在磨矿细度-0.074 mm为75%,药剂用量为H2SO411.0 kg/t、H3PO46.0 kg/t、YP2-31.6 kg/t、QP 0.45 kg/t时,可获得P2O532.32%、MgO 0.59%、CaO/P2O51.56的磷精矿,产率35.81%、回收率67.64%的选矿指标.

参考文献:

[1]王念生.沙特推出提高磷矿石品位的新选方法[J].国外化学矿山消息,1991(3):6-10.

[2]葛英勇,曾小波,甘顺鹏,等.中、低品位胶磷矿双反浮选研究[J].矿产保护与利用,2006(3):34-36.

[3]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,2002(5):1-3.