国外某低品位硅钙质风化磷矿选矿试验研究*

李守荣，李 丰

(中蓝连海设计研究院有限公司，江苏 连云港 222004)

0 引言

国外某磷矿属于低品位硅钙质风化磷矿，组成矿石的矿物成分较简单[1-4]，主要有磷矿物、碳酸盐矿物和硅质矿物。其中：磷矿物主要有细晶磷灰石颗粒、磷酸盐碎屑，约占矿物总量的45%；碳酸盐矿物主要为方解石和白云石，约占矿物总量的25%；硅质矿物主要为石英、非晶质二氧化硅、黏土矿物、海绿石和长石，约占矿物总量的20%。此种矿物组成说明，要想获得较高品位的磷精矿[5-7]，不仅需要排除大部分碳酸盐矿物，而且需要降低最终磷精矿中的硅质矿物含量[8-12]。对此类矿石目前国内外大多采用浮选法进行选别，常用的浮选工艺有正反浮选、反正浮选、双反浮选和直接浮选[13-15]。

据资料介绍，国外某工程公司实验室试验采用的是脱泥、碳酸盐反浮选和磷酸盐正浮选工艺，即反正浮选工艺，从原矿P2O5品位为13.9%、 MgO质量分数为2.3%，分选得到了P2O5品位为29.8%、P2O5回收率为55.8%的磷精矿指标。因此，本研究探索试验也将采用反正浮选工艺，参照该公司的试验条件，采用我公司开发的选矿药剂，期望取得更好的选矿指标。

考虑到该磷矿属于风化矿，矿泥含量极高，探索试验将进行脱泥浮选流程、不脱泥浮选流程等工艺流程试验[16-19]。

1 试验矿样与药剂、设备

1.1 试验矿样

试样来自国外某磷矿，为块矿与粉矿的混合矿，最大块度为100 mm，矿石较疏松，属于风化矿。原矿化学多元素分析结果见表1。

表1 原矿化学多元素分析结果 单位：%

原矿中有用矿物是细晶磷灰石颗粒和磷酸盐碎屑，细晶磷灰石颗粒大小一般在80～120 μm范围内。脉石矿物主要为方解石、白云石、石英、非晶质二氧化硅、黏土矿物、海绿石和长石。

1.2 试验药剂与设备

磷酸、碳酸钠、水玻璃等均为工业品； S711、2#药、PA-69、XM-A、XM-B等药剂均为中蓝连海设计研究院有限公司研制产品。

试验设备有XMG-63型三辊四筒磨矿机、 XFD-63型单槽浮选机、电子精密天平、真空过滤机、电热鼓风干燥箱等。

2 试验内容

2.1 原矿筛析

为考查原矿粒度特性及P2O5、MgO的质量分数和分布率，对入磨原矿及磨矿后入选原矿粒度特性进行了筛析试验，结果分别见表2和表3。

表2 入磨原矿粒度特性

表3 入选原矿粒度特性

由表2看出：P2O5主要集中在-0.15+0.038 mm粒级，分布率占57.58%，该粒级P2O5品位较高；-0.038 mm粒级产率较高，说明矿石中矿泥含量较高，脱泥有助于降低矿泥对浮选的影响，但P2O5在矿泥中损失较大。

由表3看出，P2O5主要集中在+0.038 mm粒级，分布率占59.54%，该粒级P2O5品位也较高，这种粒度组成有利于浮选。说明先筛出合格粒级后再磨有助于减少过磨，保证了适合浮选的最佳粒度组成。

2.2 直接浮选试验

根据该磷矿的特点，进行了不脱泥直接浮选探索试验(见图1)和脱泥直接浮选探索试验(见图2)，结果见表4。

图1 不脱泥直接浮选试验流程

图2 脱泥直接浮选试验流程

表4 直接浮选试验结果 单位：%

由表4看出，不脱泥直接浮选和脱泥直接浮选均难获得合格精矿。在国内磷矿选矿中，S711是硅钙质脉石矿物的有效抑制剂，但在选别该国外磷矿时，S711未能有效地抑制碳酸盐类脉石矿物，碳酸盐类矿物和磷矿物一起富集在磷精矿中，磷精矿质量很难提高。

2.3 正反浮选试验

正反浮选探索试验也进行了不脱泥和脱泥两种流程试验，试验流程分别见图3和图4，试验结果见表5。由表5看出，正反浮选工艺有较好的分选性，特别是脱泥正反浮选能获得精矿P2O5品位大于30%的较好指标，精矿中MgO质量分数较低。因此对于该国外磷矿，正反浮选工艺是可行的，可以据此做进一步试验研究。

图3 不脱泥正反浮选试验流程

图4 脱泥正反浮选试验流程

表5 正反浮选试验结果 单位：%

2.4 反正浮选试验

反正浮选探索试验也进行了不脱泥和脱泥两种流程试验，试验流程分别见图5和图6，试验结果见表6。

图5 不脱泥反正浮选试验流程

图6 脱泥反正浮选试验流程

表6 反正浮选试验结果 单位：%

由表6看出，对于该磷矿反正浮选工艺也是可行的，能获得较好的分选指标，特别是脱泥反正浮选流程，开路试验能获得P2O5品位为31.36%的精矿，P2O5回收率为35.89%；如果将精矿和中矿3合并，则P2O5品位为30.64%、P2O5回收率为50.93%，开路试验指标已经接近国外该公司实验室试验指标。

2.5 反正浮选药剂替代试验

与2.3正反浮选试验指标相比，反正浮选试验指标稍优，因此下述试验将针对反正浮选工艺使用的药剂做进一步探索试验。为了进一步改善反正浮选工艺试验指标，进行了XM-A、XM-B替代2#药试验，药剂替代试验也进行了不脱泥和脱泥两种流程试验，试验流程分别见图7和图8，试验结果见表7。

图7 不脱泥反正浮选药剂替代试验流程

图8 脱泥反正浮选药剂替代试验流程

表7 反正浮选药剂替代试验结果 单位：%

由表7看出：使用XM-A、XM-B替代2#药后，分选指标得到明显改善，不脱泥反正浮选药剂替代开路试验能获得P2O5品位为30.13%、P2O5回收率为56.46%的磷精矿指标；脱泥反正浮选药剂替代开路试验获得的混合磷精矿(精矿+中矿3+中矿2)指标为P2O5品位32.03%、P2O5回收率54.03%，并且正浮选段精选次数可以减少。脱泥和不脱泥开路试验指标均已超过国外该公司实验室试验指标。

3 结论

a.本试验矿样的矿物组成较简单，主要由磷矿物、碳酸盐矿物和硅质矿物组成，要想获得较高品位的磷精矿，不仅需要排除大部分碳酸盐矿物，而且需要降低最终磷精矿中的硅质矿物含量。对这种类型矿石的选别目前国内外大多采用浮选法进行富集，常用的浮选工艺有直接浮选、正反浮选和反正浮选。

b.直接浮选试验结果表明，无论采用脱泥直接浮选还是不脱泥直接浮选，都难以获得合格精矿。在国内磷矿选矿中，S711是硅钙质脉石矿物的有效抑制剂，但在选别该磷矿时，S711未能有效地抑制碳酸盐类脉石矿物，碳酸盐矿物和磷矿物一起在精矿中富集，精矿质量很难提高。

c.正反浮选工艺和反正浮选工艺都有较好的分选性，都能获得合格磷精矿(P2O5品位大于30%、MgO质量分数小于1%)，两者相比，反正浮选工艺指标稍优。

d.反正浮选药剂替代试验结果表明，使用XM-A、XM-B替代2#药后，反正浮选工艺的分选指标得到明显改善，脱泥和不脱泥开路试验指标均已超过国外某工程公司实验室试验指标。

e.对于该磷矿，采用反正浮选工艺虽然分选性较好，能获得合格精矿，但浮选药剂用量较大、药剂成本较高，因此开发新的浮选药剂、进一步降低选矿成本将是下一步研究工作的重点。