云南某反浮选脱镁磷精矿再反浮选脱硅降MER值试验研究*

刘文彪，马 航，傅 英，饶 峰，黄文萱

(1.昆明理工大学 国土资源工程学院，云南 昆明650093；2.云南云天化股份有限公司研发中心，云南 昆明650228；3.福州大学 紫金矿业学院,福建 福州 350108)

0 引言

磷矿是磷肥生产不可或缺的重要原料，对粮食作物的丰产丰收起着至关重要的作用。云南磷矿资源储量丰富，位居全国第二，以沉积型胶磷矿为主，矿石组分复杂，嵌布粒度较细，需要通过选矿脱除白云石、石英、黏土矿物等脉石矿物才能满足下游磷肥生产的要求[1-4]。

经过多年的技术攻关和生产实践，目前云南钙质胶磷矿(高镁低硅)反浮选脱除碳酸盐脉石的技术已经非常成熟，先后建成并稳定运行多套大型反浮选脱镁浮选装置，但该工艺技术对磷矿中的石英及倍半氧化物无法脱除。随着该类钙质磷矿储量的逐渐消耗，仅通过单一的反浮选脱除碳酸盐脉石生产出的磷精矿中[ω(Fe2O3)+ω(Al2O3)+ω(MgO)]/ω(P2O5)的比值(俗称“MER值”)越来越高，严重影响和制约下游湿法磷酸生产的指标和效益[5-9]。

本试验以脱镁磷精矿为原料，通过进一步反浮选脱除硅质脉石杂质以达到提高磷精矿品质和降低MER值的目的。

1 脱镁磷精矿性质、试验设备及试剂

1.1 脱镁磷精矿多元素分析

该脱镁磷精矿样取自云南某大型磷矿浮选厂反浮选脱镁浮选槽精矿箱，矿浆质量分数为18.5%，pH为4.8。该矿浆经浓密机浓缩后泵送至湿法磷酸加工厂，作为磷酸生产的原料。试样的X荧光光谱分析指标见表1。

由表1可知，该反浮选脱镁磷精矿的P2O5品位偏低，未达到《酸法加工用磷矿石》标准中“一等品II类”ω(P2O5)>28%的要求，且MER 值为0.131 5。根据湿法磷酸生产实践指标，当MER值大于0.12时将降低湿法磷酸生产效益。

表1 脱镁磷精矿试样多元素分析结果 单位：%

1.2 脱镁磷精矿矿物组成分析

脱镁磷精矿主要由胶磷矿和石英组成，另含有少量白云母、褐铁矿及未完全脱除的白云石。脱镁磷精矿扫描电镜图如图1所示。由图1可见，部分石英、白云母呈包裹状态嵌布于胶磷矿中。

图1 脱镁磷精矿扫描电镜图

1.3 脱镁磷精矿粒度筛分分析

使用泰勒标准筛对脱镁磷精矿试样进行了粒度筛分分析，并对各粒级进行了X荧光光谱分析，结果如表2所示。

表2 脱镁磷精矿粒度分布

由表2可知，在脱镁磷精矿中+200目及-400目MER值较高，分别为0.207 1、0.170 5。+200目MgO质量分数较高，这是由于胶磷矿嵌布粒度细，+200目粒级解离度不够，影响了后续反浮选MgO的脱除率。Al2O3和Fe2O3在细粒级中富集，导致-400目粒级中MER值较高。

1.4 试验仪器设备及试剂

试验仪器设备：实验室用单槽浮选机，XFDⅢ；pH计，pHS-3C；电加热恒温鼓风烘箱，DHG-9245A；多用真空过滤机，XTLZΦ260/Φ200；湿式分样机，XSHF2-3。

试验试剂：W-12，捕收剂，自制，质量分数为2%；硫酸，pH调整剂，分析纯，质量分数为10%；磷酸，pH调整剂，分析纯，质量分数为10%；碳酸钠，pH调整剂，分析纯，质量分数为5%。

此次试验使用的脱硅降MER值捕收剂“W-12”是由福州大学紫金矿业学院提供的一种用于反浮选脱硅的捕收剂，该捕收剂具有以下特点：

a.该捕收剂2%质量分数水溶液的pH为6.8，试剂无腐蚀性、无毒、无异味，水溶性较好。

b.该捕收剂为两性捕收剂，适用pH范围广，在矿浆pH为3～10时均可发挥脱硅捕收性能。

c.该捕收剂泡沫丰富，且易消，不需要额外添加起泡剂，有利于浮选精尾矿产品的后续沉降浓缩。

d.该捕收剂低温适应性好，在矿浆温度为5～10 ℃时也能保证作业指标的稳定。

2 试验内容及结果讨论

将脱镁磷精矿浆试样加入0.75 L单槽浮选机挂槽内，加入脱硅降MER值捕收剂W-12，搅拌3 min后充气浮选。

2.1 捕收剂用量试验

不对矿浆质量分数和pH进行调整，直接加入捕收剂W-12进行1次粗选，考查捕收剂用量与P2O5品位、P2O5回收率及精矿MER值之间的关系。试验结果如图2所示。

图2 捕收剂用量对浮选指标的影响

由图2可知，随着捕收剂用量的增加，精矿P2O5品位从27.61%提高到31.06%，MER值从0.131 5降至0.089 5，与此同时，回收率也从90.92%降至78.93%。由此可知，加大捕收剂用量可在一定程度上提高最终精矿的品质，同时对回收率也会产生明显的影响。

2.2 pH试验

磷矿硅质脉石以石英为主，研究表明，石英表面Zeta电位受pH影响明显，其零电点在pH为2.0左右[10-11]。磷矿反浮选脱镁采用硫酸、磷酸作为pH调整剂和抑制剂，脱镁磷精矿浆pH为4～5。为了考查矿浆pH对反浮选脱硅降MER值的影响，在捕收剂用量为300 g/t的条件下，利用硫酸和碳酸钠作为pH调整剂进行1次粗选，研究pH对浮选指标的影响，试验结果如图3所示。

由图3可知：pH从3升至8.5，当pH为4.5～6.5时，浮选指标较优；随着pH的上升MER略有上升，但上升幅度很小。另外，随着pH的上升P2O5品位和回收率变化极小。pH试验结果表明，捕收剂W-12的pH适应范围较广，无需对脱镁磷精矿浆原有的酸性pH进行调整即可实现反浮选脱硅降MER值的目标，简化了工艺流程和药剂制度，降低了脱硅药剂成本。

图3 pH对浮选指标的影响

2.3 低温浮选试验

温度条件是影响浮选指标的一个关键因素，冬春季节的低温常常造成浮选药剂效能下降，从而引起浮选指标波动。为了考查W-12对低温浮选的适应性，在捕收剂用量为300 g/t、矿浆pH为4.5的条件下，利用预制冰块调节浮选矿浆温度，然后进行低温浮选试验，结果如表3所示。

表3 低温浮选试验结果

由表3可知，脱硅降MER值捕收剂对低温的适应性较好，10 ℃下浮选指标与常温浮选指标略有差异，可通过适当增加药剂用量来抵消低温的影响。从表3还可以看出，该捕收剂不仅降低了最终精矿中的SiO2质量分数,同时还降低了Al2O3质量分数，常温浮选中降低幅度高达45.96%，该杂质的大幅度脱除对下游湿法磷酸生产十分有利。

3 结论

a.随着云南钙质胶磷矿资源P2O5和MgO含量持续降低，SiO2含量持续升高，将来必须在原有单一反浮选脱镁工艺基础上增加反浮选脱硅作业，才能满足下游湿法磷酸生产用矿品质的要求。

b.该脱硅捕收剂在脱除SiO2的同时，还能降低最终精矿中Al2O3的质量分数，Al2O3的大幅度脱除对下游湿法磷酸生产十分有利。

c.该脱硅捕收剂pH适应范围广，无需对现有反浮选脱镁工艺pH进行调整，即可直接用在现有反浮选脱镁工艺后端。

d.该脱硅捕收剂反浮选脱硅降MER值，药剂制度简单，药剂用量少，成本低。

e.该脱硅捕收剂低温耐受性好，在矿浆温度为5 ℃时也能保证较好的分选指标。