楊剛忠，廖宗明

(湖北省宜昌地質(zhì)勘探大隊，湖北宜昌 443100)

宜昌磷礦中磷層(Ph2)選礦試驗

楊剛忠，廖宗明

(湖北省宜昌地質(zhì)勘探大隊，湖北宜昌 443100)

針對宜昌磷礦中磷層 (Ph2)中低品位礦石，反浮選工藝和重介質(zhì)選礦是應(yīng)用效果較好且較為成熟的兩種工藝手段。對兩種選礦方法 (實驗室級的連續(xù)選礦試驗)從工藝流程、選礦效果及可操作性等方面進行了對比探討。結(jié)果表明：在常溫條件下，單一反浮選工藝流程簡單，選礦效率高，環(huán)境污染小，選礦成本較低，是同類型礦石選礦加工首選工藝;重介質(zhì)選礦可作為預(yù)選作業(yè)提高原礦品位，粗精礦再進入反浮選，從而得到合格的磷精礦。

中磷層;選礦;重液浮沉;反浮選

0 引言

宜昌磷礦的選礦試驗，自1969—1994年的20多年時間里，國內(nèi)外有關(guān)科研設(shè)計單位和高等院校，先后進行了34種不同工藝路線的試驗研究，從巖石礦物工業(yè)性質(zhì)的研究到各種選礦方法的試驗(包括擦洗光電選、浮選、反正浮選、光電與正反浮選、化學(xué)選礦及重介質(zhì)選礦等)［1］。眾多選礦試驗研究成果為宜昌磷礦中低品位沉積型磷塊巖的開發(fā)利用奠定了基礎(chǔ)，指明了方向。值得注意的是，這些選礦試驗主要是針對宜昌磷礦下磷層(Ph1)的中低品位礦石進行的。

近幾年來，隨著勘查重點不斷北移，宜昌磷礦北部地區(qū)通過不同程度的地質(zhì)勘查工作，深部找礦取得了重大突破，證實該區(qū)中磷層(Ph2)已由次要工業(yè)礦層轉(zhuǎn)變?yōu)橹饕I(yè)礦層［2］，初步估算總資源儲量超過7.90億t。其中，需要進行選礦后才能提供工業(yè)利用的Ⅲ級品礦石資源儲量達5.84億t。為了科學(xué)合理地開發(fā)和利用宜昌磷礦中磷層(Ph2)中低品位磷礦資源，在現(xiàn)階段深入探討其選礦工藝的特點及效果，進而正確選擇合理的選礦方案和工藝流程，顯得尤為重要。

1 中磷層(Ph2)選礦試驗概況

宜昌磷礦中磷層(Ph2)中低品位磷礦石選礦試驗研究是近幾年才開始開展的。宜昌明珠磷化工業(yè)有限公司采集董家包礦區(qū)Ph2礦層樣品交由化工部連云港設(shè)計研究院和中化地質(zhì)礦山總局地質(zhì)研究院分別進行了選礦試驗;杉樹埡礦區(qū)東部礦段委托中化地質(zhì)礦山總局地質(zhì)研究院進行過選礦方案試驗研究［3］;湖北宜化集團和宜昌誠信工貿(mào)有限公司分別采集Ph22及Ph21礦層(全層樣及上、下貧礦混合樣。注：宜昌磷礦中磷層(Ph2)于北部地區(qū)分化為兩個工業(yè)礦層，即：第一礦層(Ph21)及第二礦層(Ph22)進行了實驗室級的連續(xù)選礦試驗［3，4］(見表1)。歷次選礦試驗研究結(jié)果表明，宜昌磷礦中磷層(含Ph22、Ph21礦層)中低品位礦石采用重介質(zhì)工藝流程及反浮選工藝流程兩種方法進行實驗室級連續(xù)選礦試驗，其技術(shù)工藝路線是可行的。

下文以宜昌磷礦江家墩礦區(qū)Ph22選1#(全層樣)為例，對重液浮沉和反浮選兩種選礦方法從工藝流程、選礦效果、可操作性等方面進行對比探討。

2 重液浮沉選礦試驗

2.1 入選礦石樣品的主要特征描述

采自宜昌磷礦江家墩礦區(qū)的“Ph22選1#”為中磷層第二礦層Ph22的全層樣，原礦層平均厚度較大，三分結(jié)構(gòu)明顯，Ⅰ級品相對發(fā)育。選礦試驗樣分別由六個選樣組成(頂板+上貧礦+中富礦+下貧礦+全層混合礦+底板)，各選樣重量按礦層厚度百分比進行分配［5］，礦石入選品位為 P2O5：22.36%。

磷塊巖礦石礦物成份，由磷酸鹽礦物和脈石礦物兩大類組成。磷酸鹽礦物主要為泥晶磷灰石(膠磷礦)及亮晶磷灰石，脈石礦物主要為白云石、水云母、鉀長石、石英、玉髓等;礦石結(jié)構(gòu)以亮晶粒屑結(jié)構(gòu)、泥晶砂屑結(jié)構(gòu)為主;礦石構(gòu)造主要為條帶狀，次為致密條帶狀及致密塊狀。礦石自然類型劃分為二類：①白云巖條帶狀磷塊巖，與及上、下貧礦層相對應(yīng);②致密條帶狀磷塊巖，與富礦層相對應(yīng)。

表1 宜昌磷礦中磷層(Ph2)歷次選礦試驗結(jié)果表Table 1 Previous beneficiation test results of middle phosphate layer(Ph2)in Yichang

表2 原礦化學(xué)多項分析及工業(yè)類型劃分表Table 2 Multiple chemical analysis of ore and its industrial type division

原礦化學(xué)多項分析及工業(yè)類型劃分見表2。

2.2 重液浮沉試驗結(jié)果

由于磷塊巖中磷酸鹽礦物與脈石礦物呈條帶狀或互層狀相間產(chǎn)出，為重介質(zhì)選礦提供了可能。根據(jù)原礦石性質(zhì)及重介質(zhì)選礦的實踐經(jīng)驗，為探索重選的可行性，確定采用粒度上限分別為15 mm、10 mm，粒度下限為0.5 mm的試樣進行對比試驗。浮沉試驗所用重液采用二碘甲烷、二溴乙烷、三溴乙烷、四氯化碳等有機重液［6］。

－15+0.5 mm重液浮沉試驗結(jié)果見表3，重選可選性曲線見圖1。

表3 Ph22全層樣-15+0.5 mm重液浮沉試驗結(jié)果表Table 3 Dense medium separation test results of all PH22layer samples at －15+0.5 mm size 單位：%

圖1 -15+0.5 mm及-10+0.5 mm重選可選性曲線對比圖Fig.1 Contrast of gravity separation curves between －15+0.5 mm and －10+0.5 mm

表4 Ph22全層樣-15+0.5 mm及-10+0.5 mm重選理論分選指標Table 4 Theoretical indicators of dense medium separation of all PH22layer samples at －15+0.5 mm and －10+0.5 mm

由重選可選性曲線可查得重選理論分選指標，結(jié)果見表4。

從表4試驗結(jié)果可以看出：對于Ph22全層樣，－15+0.5粒級與－10+0.5粒級的選礦指標相當，但－15+0.5粒級的鄰近比重礦物含量明顯高于－10+0.5粒級，所以選擇－10+0.5粒級是適宜的。

圖2 Ph22選1#開路試驗工藝流程圖Fig.2 Process flow diagram of beneficiation test in open flow of sample 1#from PH22layer

表5 Ph22選1#開路流程試驗結(jié)果表Table 5 Beneficiation test results in open flow of sample 1#from PH22layer

3 反浮選試驗

由入選原礦石樣品特征描述可知：“Ph22選 1#”磷塊巖的脈石礦物主要為白云石，次為水云母、鉀長石、石英、玉髓等。根據(jù)礦石性質(zhì)，可以確定采用單一反浮選的選礦工藝選別該礦，即在pH值為5.5左右的酸性介質(zhì)中浮出碳酸鹽礦物，達到富集磷酸鹽礦物的目的［7］。該工藝適宜于宜昌磷礦上貧礦或高鎂低硅混合型及碳酸鹽型礦石［8］。

3.1 開路流程試驗圖及試驗結(jié)果

試驗流程見圖2，試驗結(jié)果見表5。

4 討論與認識

(1)在常溫條件下，采用單一反浮選工藝流程，以磷酸為抑制劑，可以得到合格的優(yōu)質(zhì)磷精礦，且工藝流程簡單，所需藥劑較少，分選效率高，環(huán)境污染小，可操作性強，選礦成本較低。

(2)由表4結(jié)果可以看出，Ph22全層樣及Ph21全層樣鄰近比重礦物含量均較高，這主要是由于礦石中白云石含量較大，而其比重與膠磷礦相近，使得在分選過程中的鄰近比重物含量較高。根據(jù)重選可選性分類：Ph22全層樣、Ph21全層樣礦石屬很難選礦石，尤其是Ph22全層樣－15+0.5粒級屬于特別難選礦石。分選中以白云石為主的鄰近比重物易進入精礦，這就對分選比重的控制精度范圍要求較為精準，控制范圍必須在0.01以內(nèi)，因此在重介質(zhì)選礦中，必須采用較高分選精度的分選設(shè)備，穩(wěn)定控制分選比重。

(3)對于Ph22全層選礦樣，－15+0.5粒級與－10+0.5粒級的選礦指標相當，但－15+0.5粒級的鄰近比重礦物含量明顯高于－10+0.5粒級，選擇－10+0.5粒級是適宜的。

(4)通過重介質(zhì)選礦，要得到P2O5品位在30%以上的精礦，Ph22全層樣需要的比重為2.89 g/cm3，精礦中含MgO為3.54%;而要獲取含MgO＜1.5%的精礦，分選比重必須控制在2.97 g/cm3以上，而在實際生產(chǎn)中操作難度極大。對類似較低品位礦石可以考慮采用重選—反浮選的聯(lián)合工藝流程，即以重介質(zhì)選礦作為預(yù)選作業(yè)提高原礦品位，粗精礦再進入反浮選，從而得到合格的磷精礦。

［1］陳緒林，等.湖北省宜昌市夷陵區(qū)杉樹埡磷礦地質(zhì)詳查報告［R］.宜昌：湖北省宜昌地質(zhì)勘探大隊，2006：45－47.

［2］楊剛忠.宜昌磷礦北部地區(qū)中磷層(Ph2)地質(zhì)特征及富礦帶展布［J］.資源環(huán)境與程，2008，22(4)：406 －407.

［3］楊剛忠，等.湖北省宜昌磷礦江家墩礦區(qū)地質(zhì)詳查報告［R］.宜昌：湖北省宜昌地質(zhì)勘探大隊，2008：45－47.

［4］馮鄂生，等.湖北省宜昌磷礦孫家墩礦段地質(zhì)詳查報告［R］.宜昌：湖北省宜昌地質(zhì)勘探大隊，2008：42.

［5］楊剛忠.湖北省宜昌磷礦江家墩礦區(qū)Ph22、Ph21磷礦層選礦試驗采樣設(shè)計［R］.宜昌：湖北省宜昌地質(zhì)勘探大隊，2008：9－10.

［6］中化地質(zhì)礦山總局地質(zhì)研究院.湖北省宜昌江家墩磷礦Ph22、Ph21礦層實驗室選礦試驗報告［R］.宜昌：湖北省宜昌地質(zhì)勘探大隊，2008：15 －18.

［7］丁曉姜.湖北省××條帶狀磷塊巖選礦試驗研究［J］.化工礦產(chǎn)地質(zhì)，2008，30(2)：108 －111.

［8］羅惠華.湖北宜昌中低品位膠磷礦選礦工藝探討［J］.礦冶，2007，16(4)：10 －13.

Discussion on Laboratory Beneficiation Tests of Middle Phosphate Layer in Yichang

YANG Gangzhong，LIAO Zongming
(Yichang Geology Exploration and Prospecting Brigade of Hubei，Yichang，Hubei443100)

Aiming at those middle－low grade ore in the middle Phosphate layers(Ph2)in Yichang，reverse flotation and dense medium separation are the two most effective techniques.This paper contrasts two techniques above(beneficiation test in laboratory)from the aspects of process flow，processing effect and operability.The results show that：at room temperature conditions，reverse flotation process is easier，more efficient，less pollutive，lower cost，which is the preferred processing technique for this ore type.Dense medium separation can be used as pre－operation to raise grade of ore，but reverse flotation is necessary in order to obtain eligible phosphate concentrate.

middle phosphate layer;beneficiation;dense medium separation;reverse flotation

TD92

B

1671－1211(2012)02－0180－05

2011－12－31;改回日期：2012－01－12

楊剛忠 (1970－)，男，高級工程師，地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查專業(yè)，從事固體礦產(chǎn)勘查評價工作。E－mail：hbygz@163.com

張 烈)