晋宁磷矿干筛、擦洗联合工艺研究与应用

方 舒，刘润哲，郎 旭，施剑声，胡 刚，赵 辉，杜令攀

（1.云南磷化集团晋宁磷矿，云南 昆明 650600；2.云南磷化集团有限公司研发中心，云南 昆明 650600；3.国家磷资源开发利用工程技术研究中心，云南 昆明 650600）

引言

云南磷矿石资源丰富，但风化程度较高、杂质含量较高，针对该矿石常采用水擦洗脱泥的方法生产磷精矿产品[1-2]。以往，晋宁磷矿擦洗工艺利用水介质对矿石进行擦洗脱泥、分级、脱泥后，生产出合格磷精矿产品。近年，随采矿区开采深度增加，磷矿层含土量增加，较小的矿粒多、含泥量大。该矿进入擦洗工艺后加大了整个装置的负荷，出现洗矿机、砂泵漫浆，小时产量低，生产能耗高的问题。晋宁矿根据磷矿石含泥量大、粒度小的特点，在擦洗脱泥工艺前增加一道干筛工艺，使用干筛、擦洗联合工艺生产含泥量较高的磷矿石，提高了装置小时产量，降低了水电消耗。并使低品位资源有效利用，避免了配矿后精矿产品品位过高导致的资源浪费问题。

1 工艺现状及存在的问题

1.1 擦洗工艺现状

擦洗装置的主要包括洗矿机擦洗、旋流器分级脱泥工序、筛分二次脱泥工序。具体工艺流程如图1所示：

图1 擦洗脱泥工艺流程图

1.1.1 洗矿机擦洗

均化场配好的入选原矿石，经胶带机输送、分配给槽式洗矿机进行擦洗脱泥，经过擦洗脱泥后第一次分级为块矿和粉矿。洗矿机的筛网尺寸为3.5±0.5 mm，因此将＞4 mm 作为块矿，＜4 mm 作为粉矿。＞4 mm 的块矿进入洗矿机头部；＜4 mm 的粉矿经洗矿机溢流筛网过筛后进入矿浆砂泵池。

1.1.2 旋流器分级脱泥工序

经洗矿机擦洗后粒径＜4 mm 的粉矿，随洗矿机溢流进入矿浆砂泵池后，经砂泵抽入旋流器进行分级脱泥工序。根据旋流器回收性能及回收细粒级范围，＞19 μm 细粒级回收为酸法矿（制磷酸用磷矿石简称），＜19 μm 细粒级溢流作为最终尾矿。

1.1.3 筛分二次脱泥工序

经洗矿机擦洗后，粒径＞4 mm 的块矿，随皮带运输机进入筛分二次脱泥工序，通过筛分、破碎和二次脱泥后，产出粒度较大的黄磷矿（制黄磷矿用磷矿石简称）和粒度较小的酸法矿。

1.2 存在问题

1.2.1 入选原矿粉矿比例大

研究入选原矿石块粉比，发现粉矿质量比例由原来的31.69%提高到了54.3%。入选原矿＜4 mm 含量增加，进入洗矿机的粉矿量增加，粉矿量增加使粉矿小时处理量超负荷，导致洗矿机擦洗脱泥过程中溢流漫浆，小时用水量增加。

1.2.2 尾矿＜5 μm 含泥量高（见表1）

表1 尾矿含泥量与往年对比

根据尾矿水析数据：尾矿＜5 μm 的含泥量为55.83%，比往年44.63%增加了11.2%，尾矿中＜5 μm含泥量增加说明了入选原矿的含泥量也增加。含泥量增加，使擦洗工艺中处理粉矿的工序：擦洗脱泥工序、分级脱泥工序、精矿脱水工序和尾矿输送工序的负荷增大，出现洗矿机漫浆、砂泵漫浆，精矿脱水水份增加，生产小时处理量受限，水电消耗增加的问题。

1.2.3 装置小时处理量情况及水电消耗情况

调查现有装置的小时处理量及水电消耗情况见表2：

表2 小时处理量、水电耗情况

现有擦洗装置小时处理量为332.38 t/h，未达到340 t/h 的标准。电单耗为2.93 kWh/t，回水单耗为0.63 m3/t。

＜4 mm 粉矿比例和＜5 μm 的含泥量增加，导致洗矿机漫浆，生产小时处理量受限，水、电消耗增加。只有减少进入整个擦洗脱泥工艺的粉矿量和含泥量，其他问题才能迎刃而解。

2 工艺流程改造

2.1 改造后的干筛、擦洗联合工艺流程

针对生产粉矿比例较高，粒径＜4 mm 的粉矿与＞4 mm 的块矿质量比例大于3∶7 的条件。在入选原矿进入擦洗工艺前，增加一道预先筛分工艺。筛分工艺可以满足下游生产工艺的加工需求，可以将待加工原料经过筛分设备进行分级，分级后的产品再进入擦洗脱泥工序进行生产。使用干筛、擦洗联合工艺进行生产，可解决入选原矿中粉矿量和含泥量高的问题[3-4]。由于筛分设备的筛分效率受将物料粒度、筛孔尺寸的影响[5-6]，入选原矿中＜4 mm 粉矿量大，将＜15 mm 的矿石直接筛分出来作为酸法矿处理，＞15 mm 的块状原矿进入原擦洗工艺流程继续进行生产，具体工艺流程见图2。

图2 干筛、擦洗脱泥工艺流程图

在原擦洗工艺流程基础上，在运输原矿的胶带运输机上，进入擦洗机前增加一道干筛装置，如图3所示。

图3 新增干筛装置图

原矿通过皮带运送到皮带延长线部位，经延长线末端分料器进入粉矿预先筛分装置。筛分后，筛上物从振动筛末端下料溜槽进入洗矿机，继续擦洗脱泥工艺生产作业；筛下物作为精矿产品进入筛下料溜槽，落至另一条皮带运输机运至精矿仓，等待配矿销售。

在皮带运输机延长线的末端加装一个分料漏斗，分料漏斗新增一个原矿溜槽至原溜槽。启用干筛、擦洗联合工艺时，原矿不再通过新增原矿溜槽，直接由分料器下端进入振动筛，筛分后＞15 mm 块矿进入原溜槽进入洗矿机进行擦洗；用擦洗工艺时，原矿通过分料器的新增原矿溜槽，进入原溜槽，再进入洗矿机进行擦洗脱泥。

2.2 干筛、擦洗联合工艺流程使用条件

根据入选原矿粉矿量，选择使用干筛、擦洗联合工艺或擦洗工艺。当入料原矿＜4 mm 与＞4 mm 质量比例大于3∶7 时，选用干筛、擦洗联合工艺；当入料原矿＜4 mm 与＞4 mm 质量比例小于3∶7时，选用擦洗工艺。

2.3 干筛工艺参数

筛孔尺寸：15 mm×15 mm，筛条60 硅二锰；

干筛装置入料原矿粉块矿比：粒度＜4 mm 与＞4 mm 质量比例为3∶7；

电机功率：7.5 kWh×2 台，双振幅4 mm～6 mm，额定频率：48 Hz；

外型尺寸：3 600 mm×2 285 mm×1 741 mm。

3 应用效果

3.1 现有工艺与原工艺在同种粉矿比例条件下生产情况对比

将干筛、擦洗脱泥联合工艺流程，与原擦洗脱泥工艺流程，在同种粉矿与块矿比例条件下进行对比试验，生产结果见表3：

表3 擦洗工艺与联合工艺小时产量、水耗和电耗数据对比

1）使用干筛、擦洗联合工艺的小时处理量可以达到375.4 t/h，达到了处理量为340 t/h 的标准；使用干筛、擦洗联合工艺比单独使用擦洗工艺的小时产量增加了55.56 t/h。

2）干筛、擦洗联合工艺的电单耗为1.47 kWh/t，比擦洗工艺电单耗2.04 kWh/t 降低了0.57 kWh/t。

3）干筛、擦洗联合工艺的回水单耗为0.4 m3/t，比擦洗工艺的回水单耗0.6 m3/t 降低了0.2 m3/t。

3.2 干筛、擦洗工艺在不同粉矿比例条件下的生产情况对比

将干筛、擦洗脱泥联合工艺流程，与原擦洗脱泥工艺流程，在不同粉矿与块矿比例条件下进行试验，结果见表4：

表4 不同粉矿比例磷矿石的生产数据对比

根据数据：当粉矿（＜4 mm）与块矿（＞4 mm）比例为22.85∶77.15 时，小时处理量有所提高，但提高不多，小时电耗、小时水耗也降低不多；

但当粉矿（＜4 mm）与块矿（＞4 mm）质量比例为45.62∶54.38 时，小时处理量增加幅度增大较多，小时电耗和小时水耗的降低幅度增加较多；

当粉矿（＜4 mm）与块矿（＞4 mm）质量比例为69.93∶30.07 时，小时处理量增加幅度最大，小时电耗、水耗降低最多。

综上，随着入选磷矿石中粉矿（＜4 mm）比例的增加，新工艺的适用性越强，选厂的小时处理量增加越多，小时水、电耗降低越多，生产效率越高。

4 结论

1）应用干筛、擦洗联合工艺生产粉矿较多的磷矿石，可以有效解擦洗脱泥工序负荷大，洗矿机、砂泵漫浆，过滤机吸不干的问题，保证了擦洗脱泥工艺的顺畅运行。

2）在入选原矿粒径＜4 mm 的粉矿与＞4 mm 的块矿质量比例大于3∶7时，使用干筛、擦洗联合工艺与擦洗工艺相比，可有效提高选厂的小时产量，降低水、电消耗。

3）随着入选磷矿石中粉矿（＜4 mm）比例的增加，干筛、擦洗联合工艺的适用性越强。

4）用干筛、擦洗联合工艺，将＜15 mm 的筛下物粉矿直接成为产品矿，有效减少了矿产资源的浪费，低品位精矿石通过配矿后可以再利用，避免了精矿产品品位过高导致的资源浪费，在提高磷矿石综合利用率方面产生积极的影响。