宜昌花果树磷矿重介质选别工业生产实践

魏祥松,黄启生,李宇新

(1.中化地质矿山总局地质研究院,河北 涿州 072754;2.湖北宜化矿业有限责任公司,湖北 宜昌 443100)

0 引 言

宜昌地区是我国的五大重点聚磷区之一,但其磷矿的平均品位低,绝大部分为原矿P2O518%～30%中低品位资源,一般为其中可直接利用的富矿仅占储量的13%[1].为有效合理的大规模开发利用该资源,原化工部投入了大量的人力物力,组织科研、设计、生产单位进行攻关,并于1989年兴建了规模为20万t/a的花果树重介质选矿试验厂,1992年建成,试运行508 h,获得了可靠的数据与资料[2],因当时的技术经济条件所限,选矿生产成本高,缺乏市场竞争力而停产.

2005年初,湖北宜化矿业公司根据企业和市场需求,决定恢复花果树重介质选矿工艺,通过与科研院所的联合攻关,选定在煤炭重选中成熟应用的重介质三产品旋流器[3]替代原有的两产品旋流器,并对其技术参数和耐磨性能进行改造,使之适用于微差比重的分选和提高高密度、高硬度下的耐磨性,当年十月改造建成30万t/a的选厂,并在生产过程中通过技术攻关与改造,完善了选别工艺和洁净生产措施,确保了生产的稳定性,为满足企业发展和市场需要,该厂于2008年改扩建为120万t/a的生产规模,经济效益显著提高.

1 矿石性质

矿石自然类型主要有泥硅质条带状磷块岩、白云质条带状磷块岩、白云质砂屑磷块岩、含磷白云岩;矿石工业类型主要有泥硅质磷矿、钙镁质磷矿;矿石特征为含碳的泥硅质条带状磷块岩、白云质条带状磷块岩、白云质砂屑磷块岩.矿石的化学组成见表1.

表1 矿石的化学组成

各矿层中的磷块岩条带和脉石条带宽度较大,其中上贫矿和下贫矿的磷块岩条带宽度和脉石宽度大于2 mm的占94%以上,特别是中富矿的磷块岩条带全部集中在2 mm到18 mm之间,因此从条带宽度来看该矿石完全具备磷矿重介质选矿的工艺特性.

2 实验室重液选矿试验

当原矿品位P2O523.80%,分选粒级为-15 mm+0.5 mm,分离重液密度为2.89时,实验室重液选矿试验结果为:精矿产率73.97%,精矿品位P2O530.79%、含MgO 1.44%,精矿回收率87.61%(见表2).-15 mm+0.5 mm原矿重选可选性曲线见图1.

表2 重选理论分选指标

图1 -15+0.5 mm原矿重选可选性曲线

试验研究表明:当分离密度δ为2.85～2.91时,邻近比重物含量P2O5都在30%左右,属难重选矿.其磷块岩条带以密度大于2.95为主,白云岩条带密度在2.85左右,因此要有效分选密度差为0.1的磷块岩和白云岩(0.1的分选密度差是重介质选矿的最低要求),要求有较高分选精度的重介质分选装备和对分选密度的稳定控制.

从表1的试验结果来看,0.5～15 mm粒级矿样的工艺指标明显比0.5～20 mm和0.5～10 mm粒级好,其分选密度在2.86到2.89之间时所获得的合格精矿的P2O5、MgO,产率和回收率等指标变化较小,有利于分选密度的控制.

3 磷矿重介质选矿工业生产实例

3.1 选矿生产工艺流程和设备

原矿经三段一闭路破碎后,全粒级进入三产品重介质旋流器选别,底流经脱介筛脱介后获得粗粒精矿,筛下产物经磁选—浓缩后,获得细粒精矿;一段溢流和二段溢流合并,经脱介筛脱介后获得粗粒尾矿,筛下产物经磁选—浓缩—过滤后得到细粒尾矿.选矿工艺指标见表3.

选矿主要设备有:重介质无压给料三产品旋流器3PNWX850/600,脱介筛PZK2448F=11.52 m2、Φ=0.75 mm,磁选机Φ914×2972型750高斯,尾矿陶瓷过滤机,介质自动控制为微机核密度计FB-2300,原矿给料FB-1330F型微机核子称.

3.2 选矿流程考查

3.2.1 破碎流程考查 流程考查期间以花果树矿段全层矿为主,或部分外购低品位矿,破碎产品的筛分结果见表4.由表4可见,+17 mm的分布率仅为0.75%,入选原矿的粒级占入选物料的99.25%,破碎工艺可达到确保小于17 mm的粒度要求.

3.2.2 重介质选矿产品考查 在流程考查期间,将重介质选别获得的产品化学分析结果见表5,重液分选结果见表6.粗粒精矿和细粒精矿合并为总精矿,块尾矿和细粒尾矿合并为总尾矿.

3.2.3 重介质考查 重介质为单一的磁铁矿,其密度平均值为4.87 g/cm3,粒度组成和品位分布见表7.

介质回收净化系统选用的磁选机为上海伊利,美国磁块.

表3 生产选矿工艺指标

表4 破碎产品筛分结果

表5 总精矿和总尾矿化学分析结果

表6 精、尾矿重液分选结果

表7 磁铁矿加重剂不同粒度产物的分布情况

根据考查结果,介质损失量Gm为:5.565(kg/t精矿).

3.2.4 分选精度考查 重介质旋流器的分选精度,通常用分离可能误差,即EP值来表示.由图可以计算出重介质选矿选别的EP值为0.066 0,分离系数的计算结果见表8.重介质旋流器选矿分离曲线见图2.

表8 重介质旋流器分离系数的测定结果

由图2可以查得重介质选矿的有效分离密度为2.871.

图2 重介质旋流器选矿分离曲线

3.3 自动控制

系统合格介质微机核密度计实际测量精度±0.001 g/cm3,浓介质微机和密度计实际测量精度±0.002 g/cm3,合格介质微机密度计及浓介质密度计控制精度为±0.015 g/cm3.在所需的介质密度范围内,对介质密度控制影响不大.

选用CG型电感式磁性物含量测量仪,测量指示合格介质磁性物含量.为了保证循环介质密度质量,要求循环介质在投矿过程中污染要小,介质中非磁性物含量在规定范围内.通过本仪表检测循环介质中磁性物含量来了解介质污染情况,合理控制分流装置,根据磁性物含量指示仪指示的数据,适时向介质桶打分流,借以维持循环介质密度质量.

在重介质选矿过程中,控制介质密度在指定的波动范围内,是保证获得稳定可靠的选矿指标的关键因素之一.循环介质非磁性物含量的检测指示和定压漏斗、合格介质桶、缓冲矿仓料(液)位的测量指示及报警系统,为介质正常循环,工艺流程的顺利实施,稳定密度,保证磷精矿品位,提高精矿回收率,起到了良好的保障作用.原矿及精矿输送机,选用微机核子称来准确计量原矿的投入量及精矿的选出量.

由图3可以看出,仪表在ρ0(±0.3 g/cm3)范围内线性良好,本实验的介质密度变化范围在2.00～2.60 g/cm3之间,处在仪表的范围之内;N-ρ称与N-ρ测两条关系线的斜率略有不同,这些将引起测量误差,此仍由于Kρ值选值不够准确所造成,有待改进,但在本试验所需的介质密度范围内,其测量误差约为±0.3%,故对介质密度控制影响不大.

图3 静态试验N-ρ曲线

为了精确计量原矿的投入量以及精矿的产量,在原矿5#皮带输送机及精矿7#皮带输送机上分别安装了FB-1330F型微机核子称.

FB-1330F型微机核子称是微机化、高精度、高稳定性、多功能的新一代同位素仪表,是一种非接触式计量仪器,与电子皮带秤相比较,其主要特点是不受物料高温腐蚀性影响,不受皮带张力、磨损、振动、惯性力等因素的影响,可在恶劣环境下工作,操作简便,使用安全便于维护,传输距离远,抗干扰性强,标定工作不复杂.

微机核子称结构简单,它由γ射线放射源及铅罐、A型支架、γ射线探测器、速度传感器及微机处理指示系统所组成.

经上述流程考查,将粒级-17 mm、品位P2O523.50%的矿石,经重介质分选后可获得精矿产率65.65%、精矿品位P2O530.64%(含MgO 1.48%)、回收率为85.60%.选比为1.523的较好选矿指标.

4 主要技术特点

将三产品重介质旋流器首次应用于磷矿选矿,实现了全粒级无下限高分选密度(2.87～2.90)下微密度差(密度差为0.1)矿物的分离.从而有效地提高了重介质设备对磷块岩矿与脉石矿物的分选精度.

无压给料,降低了厂房高度和基建投资,有利于矿区建设;降低了矿石的运动速度,减少了介质悬浮液对设备及管路和阀门的磨损.

内衬采用刚玉分段制作,使设备使用寿命增加,并且即使耐磨材料部分磨损,也可随时更换,不整体报废,极大地降低了维修、更换费用.

不脱泥全粒级分选工艺,使全部的入选原矿进入到旋流器进行分选,降低旋流器的分选下限,有效地提高选矿回收率.

5 结 语

采用全粒级进无压三产品旋流器,经两次粗选即可获得合格产品,选矿工艺指标为:原矿粒级-17 mm、品位P2O523.50%,获得精矿产率65.65%、精矿品位P2O530.64%(含MgO 1.48%)、回收率为85.60%.

工艺流程中重介质旋流器的分选精度Ep值达到0.066,这对磷矿选矿工艺是一个突破.

花果树磷矿重介质选矿的成功,为合理开发利用了中低品位磷资源,有效带动了区域资源的开发利用、扩展资源储量起到了良好的引领作用.生产实践标明:该工艺具有显著的经济、社会和环境效益.

参考文献:

[1]魏祥松,黄启生,李宇新.花果树磷矿重介质选矿与应用综述[J].化工矿产地质,2010,32(3):186-188.

[2]魏祥松,黄启生,李宇新.湖北宜昌花果树磷矿重介质选矿工业生产考查报告[R].宜昌:湖北省宜化集团矿业有限责任公司,2009.

[3]刘峰.多供介无压洽料三产品重介质旋流器：中国，200620023458X[P].2006-01-26.