邵鳳俊

(河北理工大學 資源與環(huán)境學院,河北 唐山 063009)

0 引言

資源緊缺使尾礦中有用元素的再回收利用引起了廣泛重視。磷是一種不可更新、難以替代的有限自然資源。磷在自然界主要以磷酸鹽巖石以及鳥糞石和動物化石的天然磷酸鹽礦石存在,在人工開采或天然侵蝕后,最終歸宿是深海的沉積層中。沉入深海的磷只有很少一部分可通過淺海魚類或海鳥返回陸地,以至于磷在生物圈中大部分是單向流動,從而成為一種不可更新的寶貴資源。磷的用途廣泛,可用作肥料、飼料、洗滌劑、飲料、金屬處理、電鍍加工、粘接劑、醫(yī)藥等。因此對自然界中磷的開發(fā)利用應以可持續(xù)發(fā)展為出發(fā)點綜合利用磷、節(jié)約有限的磷資源[1]。

張家口崇禮縣磷鐵公司選鐵尾礦含磷(以五氧化二磷計,以下同)2.51%,對其中磷加以回收和利用,有著節(jié)約有限磷資源,提高企業(yè)經濟效益的重要意義。含磷礦物以磷灰石為主,常呈柱狀和六邊形自形晶結構,其次呈不規(guī)則粒狀產出,主要嵌布在脈石礦物及其集合體間隙中,與輝石、長石、綠泥石等脈石礦物關系密切。磷灰石的嵌布粒度較粗。脈石礦物以鈣鎂硅酸鹽為主,主要有綠泥石、透輝石、輝石、角閃石、黑云母、絹云母、方解石和長石等礦物。該選鐵尾礦為粉狀,顏色較黑。以該選礦尾礦為原礦,對其進行晾干、縮分及選礦試驗研究。礦樣表面新鮮時,磷的可浮性較好 .但隨水分蒸發(fā),礦樣逐漸干燥,磷的可浮性逐漸變差,干燥到一定程度時,可浮性極差.為恢復新鮮表面,增強目的礦物的可浮性[2]。對浮選粗精礦進行再磨,再磨細度為-0.074mm較為適宜。通過試驗研究,獲得了磷精礦中五氧化二磷含量為 34.34%,磷回收率為75.81%的較好試驗指標。

1 原礦性質

1.1 原礦XRF光譜定性分析

原礦XRF光譜定性分析結果見表1。

表1 XRF光譜定性分析結果(%)

表1 XRF光譜定性分析結果(%)

由表 1知,該礦樣中可回收元素只有 P2O5,其它成分不具有回收價值。

2 試驗研究

因試驗樣品為選鐵尾礦,樣品細度-0.074mm為 11.3%,為節(jié)約成本,先進行不磨礦選別試驗研究。

2.1 值調整劑用量試驗

pH值是影響浮選指標的重要因素,碳酸鈉因其又有對礦物表面的清洗作用,常用作浮選作業(yè)中的 pH值調整劑。本試驗以碳酸鈉作為 pH值調整劑,對其用量進行試驗考查。試驗流程見圖 1,試驗結果見圖 2。

由圖 2試驗結果可以看出,碳酸鈉用量對選別該礦樣有較大影響,隨著碳酸鈉用量增加,磷精礦品位(以五氧化二磷計)呈增加趨勢;但當碳酸鈉用量超過 3000 g/t,磷精礦品位降。隨著碳酸鈉用量地增加,磷精礦回收率亦呈先升后降的趨勢。綜合考慮,取碳酸鈉用量 3000～3500 g/t較為適宜。

2.2 水玻璃用量試驗

水玻璃是硅酸類脈石礦物的較好抵制劑,該選鐵尾礦中,脈石礦物以鈣鎂硅酸鹽為主,試驗在碳酸鈉用量為 3500 g/t,氧化石蠟皂為 600 g/t條件下,考查水玻璃用量對磷浮選效果的影響,試驗流程見圖 1,試驗結果見圖3。

由圖 3可能看出,隨水玻璃用量增加,磷精礦品位呈顯著增加,而磷回收率先增后減,綜合考慮品位和回收率指標,水玻璃適宜用量為1000 g/t,此時,磷精礦品位和回收率分別為28.39%和86.02%。

2.3 氧化石蠟皂用量試驗

捕收劑用量是影響浮選指標的重要因素,試驗在碳酸鈉用量為 3500 g/t,水玻璃用量為 1000 g/t條件下,考查捕收劑氧化石蠟皂用量對磷浮選效果的影響,試驗流程見圖 1,試驗結果見圖 4。

由圖 4可以看出,隨著氧化石蠟皂用量,磷精礦品位和回收率均呈先增后降的趨勢,綜合考慮,氧化氧化石蠟皂用量為800g/t時,指標較好。

2.4 精選試驗

2.4.1 粗精礦直接精選試驗

在碳酸鈉用量3500 g/t,水玻璃用量1000 g/t,捕收劑氧化石蠟皂 800 g/t條件下進行粗選,再對所得粗精礦進行精選試驗.精選次數(shù)為 4次,每次精選水玻璃用量 400 g/t,一次精選浮選時間為3m in,其它三次精選浮選時間為2.5min,試驗結果如表1。

表1 精礦試驗試驗結果

由表 1結果可以看出,精選試驗可以使精礦品位由 28%提高到 34%以上,開路精選磷精礦回收率在70%以上,精礦試驗效果較好。可見,在不磨礦的情況下,在適宜的浮選條件下,可以選出合格的磷精礦。

2.4.2 粗精再磨細度試驗

該試驗樣品為選鐵尾礦,取自尾礦壩,選鐵尾礦在輸送及堆存過程中,可能受到各種污染,且該樣品中-0.074 mm含量僅為11.30%,對該樣品進行浮選,選出粗精礦-200目含量為37.42%,這勢必影響粗精礦中磷的選別效果。為增加目的礦物單體解離度,清洗被污染的礦物,使之恢復新鮮表面,試驗對粗精礦進行再磨 .再磨后進行精選試驗。精選試驗精礦品位及回收率(開路)見圖5。

由圖 5可以,對浮選粗精礦進行再磨,對磷精礦品位及回收率有重要影響,隨著再磨磨礦細度增加,磷精礦品位呈增加趨勢,當再磨細度超過-0.074 mm為70%后,磷精礦品位隨著磨礦細度增加而降低;磷精礦回收率隨著磨礦增加而呈降低趨勢。原因是再磨減少或消除了礦樣在輸送、堆存過程中污染的影響,增加了目的礦物與脈石礦物間的可浮性差異,從而可提高了磷精礦的品位。綜合考慮品位及回收率指標,適宜的磨礦細度-0.074mm為70%左右較適宜,此時,磷精礦品位為34.34%,回收率為75.81%。

圖5 再磨細度試驗結果

3 結語

對選礦尾礦中有益元素進行再選再收,有著綜合利用礦產資源、減少尾礦堆存量,增加企業(yè)經濟效益的重要作用。某選鐵尾礦樣品中可回收的主要元素為磷,其五氧化二磷含量為 2.51%,試驗研究在適宜的條件下,獲得浮選磷精礦品位(以五氧化二磷計)為34.34%,磷回收率為75.81%的較好指標。試驗樣品是堆存的尾礦,礦漿輸送及堆過程中,礦物表面受到不同程度的污染,影響浮選指標,研究是對粗精礦進行輕微磨礦后進行精選。實際生產過程中,將排出尾礦直接進行選別,因尾礦未受到污染或污染程度較低,其表面是較新鮮的,可考慮取消粗精礦再磨作業(yè),直接進行浮選,可減少能耗,降低生產成本。

[1] 徐洪斌,馬勇光.磷資源合理利用及回收[J].安全與環(huán)境工程2008,15,(3)62-64.

[2] 胡為柏.浮選[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1993.