劉 安,劉麗芬,羅惠華,池汝安

(1.武漢工程大學(xué)環(huán)境與城市建設(shè)學(xué)院,湖北 武漢 430074; 2.云天化集團(tuán)云南磷化集團(tuán)有限公司,云南 昆明 650600)

0 引 言

我國(guó)磷礦資源儲(chǔ)量豐而不富,貧礦居多,富礦較少,必須通過(guò)選礦富集除雜后才能被有效應(yīng)用[1].根據(jù)成因不同[2],磷礦床可分為三大類:巖漿型磷灰石礦床、變質(zhì)型磷灰?guī)r礦床和沉積型磷塊巖礦床.海州式磷礦床是產(chǎn)于前寒武紀(jì)古元古代晚期變質(zhì)巖系中的沉積變質(zhì)磷灰?guī)r礦床,位于湖北蘄春、黃梅、黃麥嶺及安徽宿松、肥東,至江蘇錦屏這一帶.該礦體形態(tài)以層狀、似層狀為主,少部分呈透鏡狀、脈狀及不規(guī)則狀.根據(jù)礦石[3]中脈石礦物成分大致分為磷灰?guī)r、硅質(zhì)長(zhǎng)石質(zhì)磷灰?guī)r、云母質(zhì)磷灰?guī)r、硅質(zhì)磷灰?guī)r、錳質(zhì)磷灰?guī)r及白云質(zhì)磷灰?guī)r等.海州式磷礦主要礦石類型為細(xì)粒磷灰石巖,次為云母磷灰石巖及錳磷巖.含磷礦物主要為氟磷灰石,常伴有方解石、黃鐵礦、金紅石、白云母、磷質(zhì)等.試驗(yàn)針對(duì)宿松磷礦的性質(zhì)以棉油皂為原料添加一定比例的高碘值脂肪酸,吐溫80復(fù)配而成的捕收劑,采用一粗一精一掃的正浮選工藝流程,在礦漿溫度為10 ℃條件下,獲得磷精礦品位30.38%,產(chǎn)率51.9%,回收率95.25%的浮選指標(biāo).

1 礦石性質(zhì)

宿松磷礦屬沉積變質(zhì)磷塊巖,礦石以細(xì)粒磷塊巖為主,伴生礦物為錳磷礦巖和云母磷塊巖,有用礦物為磷灰石,主要脈石礦物為石英、方解石和白云石等.該礦石的原礦品位為16.53%.石英含量為30.30%,氧化鎂含量3.11%氧化鈣含量26.50%.

2 試驗(yàn)藥劑與流程

2.1 試驗(yàn)藥劑

浮選試驗(yàn)中采用水玻璃作為硅質(zhì)礦物抑制劑和礦漿分散劑,用碳酸鈉作為pH調(diào)整劑,以棉油皂與其它兩種藥劑復(fù)配作為捕收劑.

2.2 試驗(yàn)流程

將1 kg左右礦樣磨礦一定的時(shí)間,磨礦細(xì)度-0.074 mm 57.4%,用XSHF-2-3型濕式分樣機(jī)將礦漿縮分為6等分進(jìn)行浮選.浮選試驗(yàn)是在XFD-63型0.5 L單槽浮選機(jī)中進(jìn)行的.試驗(yàn)流程如圖1所示.

圖1 試驗(yàn)流程圖

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 捕收劑用量對(duì)浮選效果的影響

TMG-2作為磷礦物捕收劑,主要起到對(duì)細(xì)粒膠磷礦的選擇性捕收作用,配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%使用.試驗(yàn)條件如下:磨礦細(xì)度-0.074 mm占57.4%,礦漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)33%左右,水玻璃用量1.5 kg/t,碳酸鈉用量6 kg/t,浮選溫度22 ℃.試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示.

圖2 捕收劑用量對(duì)浮選的影響

由圖2看出,TMG-2用量在0.8 kg/t至1.4 kg/t之間變化時(shí),精礦品位保持在32%以上呈現(xiàn)逐步下降趨勢(shì),精礦回收率逐步提高,磷礦選礦需使精礦品位達(dá)到30%以上,在品位達(dá)標(biāo)的基礎(chǔ)上盡量提高回收率,所以綜合考慮精礦品位及回收率和選礦成本這三方面的因素,確定捕收劑用量為1.2 kg/t.

3.2 碳酸鈉用量對(duì)浮選效果的影響

碳酸鈉在浮選過(guò)程中首先是調(diào)節(jié)礦漿的pH值,碳酸鈉還能沉淀礦漿中的難免離子,降低捕收劑用量.試驗(yàn)條件如下:磨礦細(xì)度-0.074 mm占57.4%,礦漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)33%左右,水玻璃用量1.5 kg/t,捕收劑用量1.2 kg/t,浮選溫度22 ℃.試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示.

圖3 碳酸鈉用量對(duì)浮選的影響

由圖3可以看出,碳酸鈉用量在3.0 kg/t至6.0 kg/t之間變化時(shí),精礦回收率逐步提高,這是因?yàn)橐灾舅釣椴妒談r(shí)碳酸鹽脈石礦物與磷酸鹽礦物的可浮性相近,只有在較高的pH值(10～11)下,磷酸鹽的可浮性才大于碳酸鹽;而精礦品位均在30%以上.綜合考慮精礦品位及回收率兩個(gè)因素,確定碳酸鈉用量為6.0 kg/t.

3.3 水玻璃用量對(duì)浮選效果的影響

水玻璃是硅酸鹽礦物的有效抑制劑,它是石英等硅酸鹽礦物的很強(qiáng)的抑制劑,對(duì)碳酸鹽礦物也有一定抑制作用,它能在礦粒表面生成強(qiáng)烈水化的薄膜.試驗(yàn)條件如下:磨礦細(xì)度-0.074 mm占57.4%,礦漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)33%左右,捕收劑用量1.2 kg/t,碳酸鈉用量6 kg/t,浮選溫度22 ℃.試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示.

圖4 水玻璃用量對(duì)浮選的影響

由圖4可以看出,隨著水玻璃用量的增加,精礦品位和回收率均逐漸增加,在用量大于1.5 kg/t時(shí),由于抑制作用的增強(qiáng),回收率開(kāi)始明顯下降,而精礦品位的增加幅度不明顯.兼顧品位和回收率兩種因素,確定水玻璃用量為1.5 kg/t.

3.4 浮選溫度對(duì)浮選的影響

試驗(yàn)中所用的捕收劑為棉油皂,溫度對(duì)其浮選性能有較大的影響.在條件試驗(yàn)中浮選的礦漿溫度為20 ℃,確定了碳酸鈉用量為6.0 kg/t,水玻璃用量為1.5 kg/t,在粗選捕收劑用量為1.4 kg/t掃選0.3 kg/t的條件下探索溫度對(duì)浮選的影響.

由圖5可以看出,隨著溫度的升高精礦回收率逐步上升,這是因?yàn)樵诘蜏貤l件下捕收劑溶解度小,不易分散,捕收劑在礦物表面的吸附效果不好,隨著溫度的升高捕收劑分散性與水溶性提高,浮選效果增強(qiáng).

圖5 溫度對(duì)浮選的影響

3.5 浮選閉路試驗(yàn)

針對(duì)該捕收劑在低溫條件下的特點(diǎn)進(jìn)行了閉路試驗(yàn).閉路試驗(yàn)中碳酸鈉用量為6.0 kg/t,水玻璃用量為1.5 kg/t,試驗(yàn)溫度分別為10 ℃,15 ℃,25 ℃,隨溫度的降低適當(dāng)加大了捕收劑用量.試驗(yàn)結(jié)果如表1.

由表1可知在不同溫度下經(jīng)一粗一精一掃的工藝磷精礦品位均達(dá)到30%以上,回收率均在95%以上,隨著礦漿溫度的升高選礦回收率呈現(xiàn)升高的趨勢(shì),在低溫下要相應(yīng)增加捕收劑的用量,這樣即使在較低的溫度下(10 ℃),控制好藥劑制度,也達(dá)到了較好的浮選指標(biāo),實(shí)現(xiàn)了低溫浮選的目標(biāo).

表1 閉路試驗(yàn)結(jié)果

4 機(jī)理分析

磷礦石的浮選需要對(duì)礦漿進(jìn)行加溫,這是因?yàn)橹舅峒捌湓眍惒妒談┰诔叵氯芙舛容^小分散度較低,這樣就會(huì)增加了能耗提高成本.有關(guān)研究[4-5]表明隨著溫度的升高捕收劑呈現(xiàn)出物理吸附減少,化學(xué)吸附增多的現(xiàn)象,這就揭示了脂肪酸類捕收劑在適宜溫度下浮選指標(biāo)變好的本質(zhì).油酸鈉、亞油酸鈉等為棉油皂中重要的成分,為了促進(jìn)藥劑對(duì)磷礦的吸附實(shí)現(xiàn)低溫浮選,經(jīng)常在脂肪酸類捕收劑中加入少量其他種類的表面活性劑,產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)提高捕收劑的性能.在復(fù)配低溫藥劑TMG-2時(shí),添加了少量的表面活性劑吐溫80,有利于促進(jìn)油酸鈉、亞油酸鈉等在礦物表面的化學(xué)吸附,提高了礦物的疏水性,降低礦漿的浮選溫度,實(shí)現(xiàn)低溫浮選.

5 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)對(duì)棉油皂添加表面活性劑,有利于促進(jìn)脂肪酸類捕收劑在磷灰石表面上的吸附,從而降低了浮選溫度.在低溫條件下,宿松磷礦的浮選獲得了較好的選礦指標(biāo).在磨礦細(xì)度-0.074 mm為57.4%時(shí),礦漿溫度為10 ℃,經(jīng)正浮選一次粗選一次精選一次掃選的工藝流程,在碳酸鈉用量為6 kg/t,水玻璃用量為1.5 kg/t,粗選捕收劑用量為1.2 kg/t.,掃選捕收劑用量為0.3 kg/t時(shí)可達(dá)到磷精礦品位30.38%,回收率95.25%的選礦指標(biāo),從而達(dá)到了低溫浮選的要求.

參考文獻(xiàn):

[1]戴惠新,王春秀,段希祥.電選在我國(guó)磷礦選礦中應(yīng)用的可能性探討[J].化工礦物與加工,2003(2):5-7.

[2]吳彩斌,段希祥.我國(guó)磷礦石的處理工藝研究[J].云南冶金,2000(8):19-22.

[3]熊先孝.“海州式”磷礦床中磷灰石的礦物學(xué)研究[J].巖石礦物學(xué)雜志,1995(8):271-280.

[4]羅惠華,鐘康年.增效作用對(duì)磷灰石浮選的影響[J].化工礦物與加工,2000(5):8-10.

[5]謝恒星,李冬蓮,張傲?xí)r,等.增效作用對(duì)膠磷礦浮選行為的影響[J].武漢化工學(xué)院學(xué)報(bào),1998,20(4):33-36.