孫曉華,劉海寧

(青海省地質(zhì)礦產(chǎn)測(cè)試應(yīng)用中心,青海 西寧 810008)

0 引 言

隨著磷肥工業(yè)的發(fā)展,磷礦需要量迅速增加,尤其是高濃度復(fù)合肥料生產(chǎn)的發(fā)展對(duì)高質(zhì)量磷礦的需求也相應(yīng)增加,僅僅開(kāi)采淺部富磷礦的生產(chǎn)方式已不能滿足要求[1].我國(guó)磷礦資源主要分布在南方,北方磷礦具有儲(chǔ)量大,品位低的特點(diǎn).由于低品位磷礦未全面開(kāi)發(fā),因此北方數(shù)省屬缺磷省分,長(zhǎng)期依靠南方的磷資源,在這種情況下,對(duì)品位不高的磷礦進(jìn)行綜合開(kāi)發(fā)利用具有十分重要的意義.

青海某磷礦是一個(gè)大而貧的磷灰石型磷礦,該礦區(qū)賦存于超基性巖中,具有較好的露采條件,礦區(qū)P2O5平均品位3.54%.其中伴生有磁鐵礦、黑云母以及透輝石等礦物.

通過(guò)選礦小試和半工業(yè)試驗(yàn),在選出磷精礦P2O5含31.0%的同時(shí),綜合回收了鐵、云母以及透輝石礦,為礦區(qū)的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用提供了極為合理的選礦方法和技術(shù)指標(biāo).

1 原礦的礦石性質(zhì)

礦石中的礦物成份有:透輝石、黑云母、磷灰石、磁鐵礦以及少量的角閃石、正長(zhǎng)石、方解石和微量的鈦鐵礦、黃鐵礦等.含礦巖體主要由透輝石和黑云母、次透輝巖等超基性巖體組成.

主要回收礦物磷灰石,為粗—中粒半自形他形柱狀晶體,粒度一般在0.1～0.5 mm之間,與輝石、黑云母的關(guān)系較為密切,少量磷灰石與磁鐵礦連生,個(gè)別磷灰石分布在正長(zhǎng)石,鈉長(zhǎng)石顆粒之間.

礦石中透輝石均呈他形到半自形短柱狀,顆粒粗大.磁鐵礦石呈他形粒狀,粒度0.05～0.7 mm,黑云母呈規(guī)則板狀或片狀,晶體粗大,它們?nèi)叱c磷灰石關(guān)系密切外,三者之間也是密不可分,少數(shù)透輝石在粗大的黑云母晶體中,透輝石顆粒之間及解理縫中有磁鐵礦充填.

角閃石、正長(zhǎng)石、方解石、鈦鐵礦、黃鐵礦等其他礦物粒度一般在0.05～0.8 mm之間,在磷灰石、透輝石中穿插、穿切或分布在礦物顆粒之間.

原礦的化學(xué)成分分析結(jié)果見(jiàn)表1,礦物含量見(jiàn)表2.

表1 礦石化學(xué)成分分析結(jié)果

表2 原礦主要礦物含量

2.1 選礦工藝流程和結(jié)果

選礦工藝流程和結(jié)果分別見(jiàn)圖1和表3.

表3 選礦試驗(yàn)結(jié)果

1.2 有關(guān)問(wèn)題的討論

1.2.1 選礦原則工藝流程的確定 通過(guò)原礦性質(zhì)研究可以看出該礦有以下幾個(gè)特點(diǎn):

a. 原礦磷品位低,全礦區(qū)平均P2O5品位3.54%,本次選礦試驗(yàn)樣品的P2O5品位為3.44%,按試驗(yàn)結(jié)果以72%的P2O5回收率計(jì)算,選100 t原礦得P2O5>30%的磷精礦7.33 t,按400元/t精礦的單價(jià)計(jì)算,則1 t原礦磷的產(chǎn)值為29.20元.

b. 礦石中除磷外,磁鐵礦、黑云母、透輝石可供綜合回收,通過(guò)試驗(yàn)鐵精礦全鐵品位已達(dá)到68.20%,具有開(kāi)采價(jià)值.

c. 黑云母礦物中含有K2O和Mg,利用這一性質(zhì)可生產(chǎn)鈣鎂鉀復(fù)合肥料.

d. 透輝石精礦是一種優(yōu)良的節(jié)能型陶瓷原料,用它可制成建筑用內(nèi)、外墻軸面磚.

e. 礦石中磁鐵礦、透閃石、磷灰石的磁化系數(shù)有所差別,按磁場(chǎng)強(qiáng)弱通過(guò)磁選可以分離,而云母可以通過(guò)重選分離.

綜合上述特點(diǎn),本礦開(kāi)發(fā)利用的關(guān)鍵問(wèn)題主要是:提高磷精礦的品位,使之達(dá)到酸法制取高濃度復(fù)合肥的要求,另外通過(guò)綜合回收可利用的礦物,降低選礦成本,提高經(jīng)濟(jì)效益.

1.2.2 磷灰石的選別方案 磷灰石傳統(tǒng)的回收方法條件在pH>7的堿性環(huán)境中以水玻璃為脈石礦物抑制劑,以脂肪酸為磷灰石捕收劑進(jìn)行浮選[2],不足之處是該方法要求磨礦粒度細(xì),藥劑消耗較高,浮選溫度高和浮選時(shí)間長(zhǎng)等.對(duì)于本礦區(qū)而言,磷灰石嵌布粒度較粗,能盡可能減少磨礦費(fèi)用,降低成本對(duì)低品位磷礦石的選礦來(lái)說(shuō)是最重要的因素,因此在大量的方法試驗(yàn)中我們摸索出了適合該礦區(qū)磷選別的磁選法,輝石磁化系數(shù)為65×10-6cm3/g,黑云母的磁化系數(shù)為32-52×10-6cm3/g,磷灰石的磁化系數(shù)為18×10-6cm3/g,因此以輝石和磷灰石為主,含少量黑云母的試樣,是可以用強(qiáng)磁選將磷灰石分離出來(lái)的.

1.2.3 降低磨礦粒度 本礦區(qū)礦物大部分嵌布粒度較粗容易單體解離,而磷灰石性脆在磨礦過(guò)程中易過(guò)粉碎,為了防止過(guò)粉碎現(xiàn)象經(jīng)過(guò)磨礦細(xì)度試驗(yàn)利用棒磨進(jìn)行粗磨至0.2 mm占31.01%,此時(shí)有66.96%的磷灰石進(jìn)入-0.2 mm級(jí)中,經(jīng)過(guò)選別所獲得的磷精礦品位能達(dá)到P2O5含量33.40%,P2O5的回收率為42.41%,而+0.2 mm級(jí)的礦物組分主要為黑云母、輝石,經(jīng)過(guò)搖床選別就可得到合格的黑云母精礦.

1.2.4 礦泥的處理 由于磷灰石性脆,在碎礦及磨礦過(guò)程中有部分過(guò)粉碎,在搖床選別細(xì)云母時(shí)得到的礦泥中P2O5含量5%左右,損失率達(dá)8%左右,因此有必要回收這部分磷灰石.由于礦泥粒度很細(xì),經(jīng)過(guò)試驗(yàn)采用磁選法分選P2O5含量為8.40%,效果不明顯,而采用浮選法后得到的精礦中P2O5含量達(dá)24.40%,回收率88.56%,因此礦泥只適應(yīng)于浮選法.

1.2.5 磁鐵礦、輝石以及云母的綜合回收 從該礦的特點(diǎn)可見(jiàn),該礦開(kāi)發(fā)利用單靠回收礦石中的磷是不行的,應(yīng)該綜合回收礦石中的其他可利用的礦物通過(guò)低成本的重選以及磁選的回收,獲得了含TFe 68.20%的鐵精礦,獲得了占礦物總量31%和51%的云母及輝石的產(chǎn)品,可以作為肥料原料以及陶瓷原料,達(dá)到了較好的經(jīng)濟(jì)效益,因此,各礦物的綜合利用是該礦開(kāi)發(fā)開(kāi)發(fā)利用的關(guān)鍵.

2 經(jīng)濟(jì)效益初步估算

表4和表5為精礦成本和年產(chǎn)2萬(wàn)t精礦選礦廠年產(chǎn)值.

按年產(chǎn)2萬(wàn)t磷精礦進(jìn)行計(jì)算,選礦廠年產(chǎn)值為4 700萬(wàn)元,精礦總成本2 486萬(wàn)元,選礦廠經(jīng)濟(jì)效益為2 214萬(wàn)元.

表5 年產(chǎn)2萬(wàn)t磷精礦選礦廠產(chǎn)值

3 結(jié) 語(yǔ)

該磷礦為大型低品位磷灰石型磷礦,試驗(yàn)采用重選—磁選聯(lián)合工藝流程,流程短,無(wú)環(huán)境污染,成本低.通過(guò)該方法選別從P2O5品位為3.44%的原礦中選得P2O5為31%的磷精礦,同時(shí)回收了礦物量分別為31.06%和51.14%的黑云母和輝石產(chǎn)品,并且得到了含TFe為68.20%的鐵精礦,實(shí)現(xiàn)了礦物的綜合利用,經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)初步評(píng)估,按年產(chǎn)2萬(wàn)t磷精礦進(jìn)行計(jì)算,選礦廠年產(chǎn)值為4 700萬(wàn)元,具有較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo).

參考文獻(xiàn):

[1]劉寧.內(nèi)蒙古布龍圖低品位磷礦的利用途徑研究[J].礦石綜合利用,1994,67(3):1-4.

[2]胡為柏.浮選[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1983.