戴 川，劉麗芬，李若蘭，劉潤(rùn)哲

（1.國(guó)家磷資源開發(fā)利用工程技術(shù)研究中心，云南 昆明 650600；2.云南磷化集團(tuán)有限公司 研發(fā)中心，云南 昆明 650600）

磷礦石是肥料、食品、飼料、化工產(chǎn)品磷酸及磷酸鹽的重要原料來(lái)源。經(jīng)過(guò)多年的開發(fā)利用，目前我國(guó)高品位磷礦儲(chǔ)量已越來(lái)越少，中低品位磷礦石的開發(fā)利用迫在眉睫。目前磷礦的選礦方法包括擦洗脫泥、重介質(zhì)選礦、化學(xué)浸出、光電選礦、浮選等，其中浮選法應(yīng)用最廣泛。根據(jù)礦石性質(zhì)的差異，浮選工藝包括單一正浮選、單一反浮選、正-反（反-正）浮選以及雙反浮選［1-6］。單一反浮選由于具有流程簡(jiǎn)單、藥劑制度簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低等優(yōu)勢(shì)，目前在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。筆者通過(guò)單一反浮選脫鎂流程，探究某中低品位膠磷礦的利用途徑。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 礦石性質(zhì)

實(shí)驗(yàn)所用膠磷礦礦樣取自云南磷化集團(tuán)有限公司礦山，其多元素分析結(jié)果見表1。

表1 膠磷礦礦樣多元素分析結(jié)果 %

該礦樣經(jīng)物相分析得知，其有用礦物以膠磷礦為主，其次為微晶磷灰石及少量細(xì)晶磷灰石，脈石礦物主要為白云石、石英、玉髓等。原礦w（P2O5）為25.25%，屬于中低品位膠磷礦，w（MgO）為3.83%。

1.2 實(shí)驗(yàn)藥劑與儀器設(shè)備

藥劑：H2SO4，工業(yè)級(jí)，配制為w（H2SO4）40%的硫酸溶液，云南磷化集團(tuán)有限公司；H3PO4，分析純，配制為w（H3PO4）10%的磷酸溶液，廣東光華科技股份有限公司；YP6-2B（脂肪酸皂類捕收劑），工業(yè)級(jí)，配制為w（YP6-2B）5%的捕收劑溶液，云南磷化集團(tuán)有限公司。

儀器設(shè)備：XMG-63球磨機(jī)；XFDIV-0.75掛槽浮選機(jī)；精密pH計(jì)；真空過(guò)濾機(jī)；精密電子天平。

1.3 浮選流程

實(shí)驗(yàn)步驟如下：稱取礦樣（已破碎至顆粒＜3 mm）1 kg于XMG-63球磨機(jī)中，加入水1 L，按照給定磨礦時(shí)間進(jìn)行磨礦，磨礦產(chǎn)品用分樣器均分為4份。浮選時(shí)每次稱取礦樣250 g放入浮選槽中，補(bǔ)加水至指定刻度線，調(diào)漿后分別加入H2SO4、H3PO4、YP6-2B進(jìn)行粗選作業(yè)，粗選后再加入H2SO4、YP6-2B進(jìn)行精選開路作業(yè)。浮選機(jī)轉(zhuǎn)速為1 992 r/min，實(shí)驗(yàn)用水為自來(lái)水，浮選機(jī)充氣量為5 L/min。最后將浮選產(chǎn)品過(guò)濾、烘干、稱量、化驗(yàn)分析。反浮選工藝流程如圖1所示。

圖1 反浮選工藝流程

2 結(jié)果與討論

2.1 磨礦細(xì)度實(shí)驗(yàn)

礦物單體解離是浮選的前提，膠磷礦與脈石鑲嵌共生，需要達(dá)到一定的磨礦細(xì)度才能使大部分膠磷礦和脈石礦物實(shí)現(xiàn)單體解離，但當(dāng)磨礦細(xì)度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生過(guò)磨現(xiàn)象，惡化浮選。按圖1浮選工藝流程進(jìn)行磨礦實(shí)驗(yàn)，在粗選藥劑H2SO4用量為12.0 kg/t，H3PO4用量為2.0 kg/t，YP6-2B用量為1.00 kg/t條件下，以磨礦細(xì)度為單因素變量，考察磨礦細(xì)度對(duì)浮選指標(biāo)的影響，結(jié)果如表2所示。

由表2可知，隨著磨礦細(xì)度增加，精礦P2O5含量逐漸增加，但精礦產(chǎn)率和P2O5回收率逐漸降低。綜合考慮，磨礦細(xì)度選擇＜0.074 mm的顆粒占比83.94%較為適宜，此時(shí)精礦w（P2O5）為29.53%，w（MgO）為0.78%，P2O5回收率為84.93%。

表2 磨礦細(xì)度實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.2 粗選H2SO4用量實(shí)驗(yàn)

在磨礦細(xì)度為＜0.074 mm的顆粒占比83.94%，粗選H3PO4用量為2.0 kg/t，YP6-2B用量為1.00 kg/t條件下，以H2SO4用量為單因素變量，考察H2SO4用量對(duì)浮選指標(biāo)的影響，結(jié)果如表3所示。

表3 粗選H 2SO4用量實(shí)驗(yàn)結(jié)果

H2SO4在膠磷礦反浮選過(guò)程中作為pH調(diào)整劑和抑制劑使用。H2SO4對(duì)磷灰石的抑制機(jī)制在于溶液中的SO42-與Ca2+、Mg2+反應(yīng)生成CaSO4和MgSO4覆蓋在磷灰石表面使其親水［7］。此外，酸性條件下CaSO4與水結(jié)合形成水化膜，強(qiáng)化了磷灰石表面的親水性。而在酸性礦漿中白云石表面反應(yīng)生成CO2微泡，增加了其可浮性。由表3可以看出，隨著粗選H2SO4用量增大，精礦產(chǎn)率和P2O5回收率呈現(xiàn)出逐漸升高的趨勢(shì)。當(dāng)H2SO4用量為14.0 kg/t時(shí)，精礦產(chǎn)率和P2O5回收率最高，考慮到生產(chǎn)成本，未繼續(xù)增加H2SO4用量。因此，粗選H2SO4用量為14.0 kg/t時(shí)較為適宜，此時(shí)精礦w（P2O5）為29.38%，w（MgO）為0.84%，P2O5回收率為88.28%。

2.3 粗選H3PO4用量實(shí)驗(yàn)研究

選擇磨礦細(xì)度為＜0.074 mm的顆粒占比83.94%，粗選H2SO4用量為14.0 kg/t，YP6-2B用量為1.00 kg/t，以粗選H3PO4用量為單因素變量，考察H3PO4用量對(duì)浮選指標(biāo)的影響，結(jié)果如表4所示。

表4 粗選H 3PO4用量實(shí)驗(yàn)結(jié)果

在相同用量條件下，H3PO4在反浮選過(guò)程中對(duì)磷灰石的抑制作用比H2SO4強(qiáng)，H3PO4在礦漿溶液中電離生成H2PO4-、HPO42-、PO43-吸附于磷灰石表面，使磷灰石親水性增強(qiáng)。由表4可以看出，隨著H3PO4用量增大，磷灰石受到的抑制作用增強(qiáng)，因而精礦產(chǎn)率和P2O5回收率呈現(xiàn)出逐漸增加的趨勢(shì)，精礦P2O5品位變化不大，磷酸用量大于2.0 kg/t后，精礦產(chǎn)率、P2O5回收率增加幅度不大，由于磷酸價(jià)格較高，生產(chǎn)時(shí)應(yīng)減少其用量。綜合考慮，粗選H3PO4用量選擇2.0 kg/t較為適宜。

2.4 粗選YP6-2B用量實(shí)驗(yàn)研究

選擇磨礦細(xì)度為＜0.074 mm的顆粒占比83.94%，粗選H2SO4用量為14.0 kg/t，H3PO4用量為2.0 kg/t，以YP6-2B用量為單因素變量，考察YP6-2B用量對(duì)浮選指標(biāo)的影響，結(jié)果如表5所示。

表5 粗選YP6-2B用量實(shí)驗(yàn)結(jié)果

YP6-2B作為脂肪酸類捕收劑，在膠磷礦反浮選過(guò)程中對(duì)白云石具有良好的捕收性能。相關(guān)研究表明，當(dāng)pH為5.0左右時(shí)，捕收劑與磷灰石的作用方式主要為物理吸附，且吸附量較少；而捕收劑與白云石的作用方式主要為化學(xué)吸附，吸附量大，捕收能力強(qiáng)［8］。由表5可以看出，YP6-2B用量從0.50 kg/t增加至1.50 kg/t時(shí)，隨著捕收劑用量的增大，泡沫產(chǎn)品（白云石）產(chǎn)率增加，因而精礦產(chǎn)率和P2O5回收率基本呈現(xiàn)出逐漸降低的趨勢(shì)。當(dāng)YP6-2B用量為1.50 kg/t時(shí)，精礦w（P2O5）達(dá)29.96%，w（MgO）為0.75%，P2O5回收率為84.96%，此時(shí)選別效率最高?？紤]到生產(chǎn)成本因素，未繼續(xù)增加YP6-2B用量，因此選擇YP6-2B的適宜用量為1.50 kg/t。

3 閉路浮選實(shí)驗(yàn)

采用單因素實(shí)驗(yàn)時(shí)的最佳實(shí)驗(yàn)條件，按圖2浮選流程進(jìn)行閉路實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表6所示。

圖2 閉路浮選流程

表6 閉路浮選實(shí)驗(yàn)結(jié)果 %

由表6可知，經(jīng)閉路浮選實(shí)驗(yàn)，最終精礦w（P2O5）為29.38%，w（MgO）為0.86%，P2O5回收率為90.82%，符合下游磷酸生產(chǎn)對(duì)磷礦的品質(zhì)要求。

4 結(jié)論

云南某膠磷礦原礦w（P2O5）為25.25%，w（MgO）為3.83%，屬于低鎂中低品位難選礦，采用單一反浮選脫鎂浮選工藝流程進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。

（1）采用單因素變量進(jìn)行開路實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化后的最佳工藝條件：磨礦細(xì)度＜0.074 mm顆粒占比83.94%，粗選H2SO4用量為14.0 kg/t，H3PO4用量為2.0 kg/t，YP6-2B用量為1.5 kg/t。此時(shí)精礦w（P2O5）為29.96%，w（MgO）為0.75%，P2O5回收率為84.96%。

（2）閉路浮選后最終精礦w（P2O5）為29.38%，w（MgO）為0.86%，P2O5回收率為90.82%，符合下游磷酸生產(chǎn)對(duì)磷礦品位的要求。