河北某低品位磷铁矿石选矿试验

赵丙辉 史有俊 康志谦 葛 敏 田江涛 危 刚

(河北省地矿中心实验室)

我国较高品位的磷矿资源主要分布在云南等南部省区，河北地区缺乏较高品位的磷矿资源，仅分布有大量低品位磷铁共生矿，属磁铁矿－磷灰石型共生矿。该类资源具有分布广、出露地表、风化程度较高、开采与碎磨成本低等特点。开发利用此类资源不仅生产成本较低、经济效益较好，而且对缓解我国铁矿资源的不足以及南磷北调成本高等问题具有重要意义。

1 矿石性质

1.1 矿石成分

河北某磷铁矿石中主要矿物为辉石，约占矿石矿物总量的63%，黑云母、磁铁矿、磷灰石、正长石等含量均在5% ～12%之间，赤铁矿、钛铁矿、黄铁矿、磁黄铁矿等少量或微量。矿石主要化学成分分析结果见表1，铁物相分析结果见表2。

从表1、表2可以看出，矿石中磷含量较高，达2.39%;铁含量达13.58%，以磁性铁为主，占总铁量的50.44%，硅酸铁含量也较高，其他铁含量较低。磷和铁有回收价值。

表1 矿石主要化学成分分析结果 %

表2 矿石铁物相分析结果 %

1.2 矿石结构构造

矿石为含磷铁黑云母辉石岩，具有超基性岩的结构构造特点，结构为自形－他形晶粒状结构、海绵陨铁结构、包含结构、填隙结构、固溶体分解结构;构造为浸染状构造。

矿石中的磷灰石自形程度较高，大多呈自形－半自形晶粒状，少数为他形晶粒状，粒度大小不等，磷灰石在矿石中呈均匀、无定向的浸染状分布。磁铁矿呈半自形－他形晶粒状，多数呈均匀、无定向浸染状分布，局部填隙于早结晶的辉石粒间，其颗粒中包含磷灰石颗粒，或粒间分布有磷灰石，和辉石、黑云母连生。

2 试验结果与分析

考虑“先磁后浮”流程浮选作业矿浆浓度较低，浮选成本较高，且磁选铁精矿含磷较高等因素，决定采用“先浮后磁”流程进行试验研究。

2.1 选磷试验

磷粗选试验按图1所示的流程进行。

图1 磷粗选试验流程

2.1.1 磨矿细度试验

磨矿细度试验的碳酸钠用量为2 kg/t，水玻璃为 1 kg/t，CMC 为 200 g/t，H907为 500 g/t，试验结果见图2。

图2 磨矿细度试验结果

从图2可以看出，随着磨矿细度的提高，磷粗精矿P2O5品位和回收率均先上升后下降，当磨矿细度为－0.074 mm占58.5%时，磷粗精矿P2O5品位和回收率同时达到最高值。因此，确定磨矿细度为－0.074 mm 58.5%。

2.1.2 H907用量试验

H907用量试验的磨矿细度为 －0.074 mm 58.5%，碳酸钠用量 2 kg/t，水玻璃为 1 kg/t，CMC为200 g/t，试验结果见图3。

图3 H907用量试验结果

从图3可以看出，H907用量从250 g/t增加至500 g/t，磷粗精矿P2O5品位和回收率均上升;继续增加H907用量，磷粗精矿P2O5品位下降，回收率维持在高位。因此，确定磷粗选的H907用量为500 g/t。

2.1.3 碳酸钠用量试验

碳酸钠用量试验的磨矿细度为－0.074 mm 58.5% ，H907用量为 500 g/t，水玻璃为 1 kg/t，CMC为200 g/t，试验结果见图4。

图4 碳酸钠用量试验结果

从图4可以看出，随着碳酸钠用量的增加，磷粗精矿P2O5品位上升，回收率先上升后下降。综合考虑，确定磷粗选的碳酸钠用量为1.5 kg/t。

2.1.4 水玻璃用量试验

水玻璃用量试验的磨矿细度为－0.074 mm 58.5%，碳酸钠用量 1.5 kg/t，CMC 为 200 g/t，H907用量为500 g/t，试验结果见图5。

图5 水玻璃用量试验结果

从图5可以看出，随着水玻璃用量的增加，磷粗精矿P2O5品位上升，回收率下降。综合考虑，确定磷粗选的水玻璃用量为1 kg/t。

2.1.5 CMC用量试验

CMC用量试验的磨矿细度为－0.074 mm 58.5%，碳酸钠用量1.5 kg/t，水玻璃为1.0 kg/t，H907用量为500 g/t，试验结果见图6。

图6 CMC用量试验结果

从图6可以看出，随着CMC用量的增加，磷粗精矿P2O5品位下降，回收率上升。综合考虑，确定磷粗选的CMC用量为200 g/t。

2.1.6 浮磷闭路试验

在选磷条件试验和开路试验基础上进行了闭路流程试验，试验流程见图7，试验结果见表3。

图7 浮磷闭路试验流程

表3 浮磷闭路试验结果 %

从表3可以看出，采用图7所示的闭路流程处理该矿石，可以获得P2O5品位为34.19%、回收率为95.24%的磷精矿;浮磷尾矿 P2O5品位为0.12%，铁品位为15.05%，铁回收率为99.89%。浮选尾矿较低的磷品位为获得低磷铁精矿创造了条件。

2.2 弱磁粗选磁场强度试验

弱磁选铁试验的给矿为闭路选磷试验的尾矿，试验设备为50 mm磁选管，弱磁粗选磁场强度试验采用1次弱磁选流程，试验结果见表4。

表4 弱磁粗选磁场强度试验铁粗精矿指标

从表4可以看出，提高弱磁粗选作业磁场强度，铁粗精矿铁品位小幅下降、铁回收率小幅上升。综合考虑，确定弱磁粗选作业的磁场强度为119.43 kA/m。

2.3 全流程试验

在上述试验基础上进行了图8所示的全流程试验，试验结果见表5。

图8 全流程试验流程

表5 全流程试验结果 %

从表5可以看出，该矿石采用图8所示的流程处理，可以获得P2O5品位为34.19%、含铁0.23%、P2O5回收率为95.24%的磷精矿，以及铁品位为64.31%、P2O5含量0.11%、全铁回收率48.86%、磁性铁回收率97.88%的铁精矿。

3 结语

(1)河北某低品位磷铁矿石出露地表、风化程度较高、开采与碎磨成本较低，具有一定的开发利用价值。

(2)矿石为含磷铁黑云母辉石岩，有用矿物为磷灰石和磁铁矿;脉石矿物主要有辉石和黑云母等，其他矿物含量较少。磷灰石自形程度较高，在矿石中呈均匀、无定向的浸染状分布;磁铁矿多数呈均匀、无定向浸染状分布，局部填隙于早结晶的辉石粒间，辉石颗粒中包含磷灰石颗粒，或粒间分布有磷灰石，和辉石、黑云母连生。

(3)采用1粗3精1扫、中矿顺序返回流程优先选磷，选磷尾矿1粗1精弱磁选选铁，可以获得P2O5品位为34.19%、含铁0.23%、P2O5回收率为95.24%的磷精矿，以及铁品位为64.31%、P2O5含量0.11%、全铁回收率48.86%、磁性铁回收率97.88%的铁精矿。

［1］ 杨丽珍.我国北方低品位磷矿资源及开发利用［J］.中国地质，2007(2):315-323.

［2］ 杨丽珍，王竹生.新型捕收剂用于矾山磷矿的选矿试验研究［J］.化工矿山技术，1993(2):32-33.