孫建業(yè),孫建亮, 姜振勝，劉 亭

(湖北大峪口化工有限責(zé)任公司，湖北 鐘祥 431910)

隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展進(jìn)步，磷礦資源的消耗越來越大，品質(zhì)較高的磷礦資源越來越少，加大對(duì)中低品位磷礦資源的開發(fā)利用，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有重要意義[1-4]。

浮選是難選磷礦最行之有效的選別手段，傅克文等[5]的研究中闡述了正反浮選工藝在工業(yè)化生產(chǎn)中取得很好的效果，孫立田[6]的研究也表明正反浮選得到的磷精礦能滿足后續(xù)磷復(fù)肥生產(chǎn)。通過這些年的研究發(fā)展，浮選工藝技術(shù)已趨于成熟，因此加強(qiáng)難選膠磷礦的浮選藥劑研究對(duì)實(shí)現(xiàn)磷資源可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義[7-10]。

湖北某地區(qū)磷礦大多進(jìn)入深部開采區(qū)，礦石性質(zhì)發(fā)生改變，原有藥劑的浮選指標(biāo)波動(dòng)較大。本次研究通過對(duì)混合脂肪酸進(jìn)行磺化處理，在脂肪酸碳原子上引入-SO3H，選擇合適的表面活性劑進(jìn)行復(fù)配增效，提高分散性和選擇性，復(fù)配而成的反浮選捕收劑M2具有原料獲取容易、產(chǎn)品合成簡單、安全環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，以該地區(qū)低品位磷礦為試驗(yàn)礦樣，采用正反浮選工藝流程，取得了較穩(wěn)定、滿意的浮選效果。

1 礦石性質(zhì)

湖北某地區(qū)磷礦賦存于下震旦統(tǒng)陡山沱組中，自上而下共分五個(gè)磷礦層。其中第三層礦石，為灰—黑色互層狀砂屑磷塊巖，細(xì)粗砂屑結(jié)構(gòu)，條帶狀構(gòu)造，屬于貧礦石。本區(qū)第三層礦石礦物組成主要是磷灰石、膠磷礦，主要脈石礦物是白云石、石英等，原礦P2O5品位17.54%，MgO含量4.51%，屬于低品位磷礦(表1)。

2 技術(shù)路線及藥劑

2.1 技術(shù)路線

實(shí)驗(yàn)室內(nèi)一、二段破碎采用顎式破碎機(jī)，破碎后用單雙層兩用振動(dòng)篩進(jìn)行控制篩分，全部礦樣破碎至＜3mm，混勻縮分。針對(duì)原礦品位低、MgO含量高且含泥量較大的特征，擬采用正—反浮選工藝。正浮選過程脫出大量的硅酸鹽礦物和部分白云石，反浮選重點(diǎn)脫出白云石，技術(shù)路線見圖1所示。

表1 原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果 (單位：%)

圖1 技術(shù)路線

2.2 試驗(yàn)藥劑

試驗(yàn)所用化學(xué)藥劑為：Na2CO3，工業(yè)品(配成濃度10%)；抑制劑DYK-ZX，工業(yè)品(配成濃度5%)；正浮選捕收劑C1，工業(yè)品(配成濃度2.5%)；H2SO4，工業(yè)品(98%)；反浮選捕收劑M2，工業(yè)品(配成濃度2.5%)。

3 試驗(yàn)結(jié)果及討論

3.1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

磨礦細(xì)度對(duì)選礦藥劑的作用效果影響很大。本次試驗(yàn)的磨礦設(shè)備采用三軸滾筒棒磨機(jī)，磨礦濃度確定為66.7%，進(jìn)行磨礦試驗(yàn)，隨著磨礦時(shí)間的增加，磨礦細(xì)度不斷提高(圖2)。

圖2 磨礦細(xì)度與磨礦時(shí)間關(guān)系

為確定磨礦細(xì)度對(duì)選礦指標(biāo)的影響，分別將原礦以磨礦細(xì)度-0.074mm(-200目)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)占88.81%(1#)、90.60%(2#)、93.00%(3#)和93.71%(4#)，進(jìn)行正浮選粗選開路試驗(yàn)，根據(jù)精礦P2O5品位和回收率情況，分析磨礦細(xì)度對(duì)選礦指標(biāo)的影響(表2)。

表2 磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果 (單位：%)

由表2可以看出，磨礦細(xì)度分別為88.81%、90.60%、93.00%和93.71%時(shí)，獲得的精礦P2O5品位分別為22.94%、23.80%、23.92%和24.01%，隨著磨礦細(xì)度的增加，精礦品位提高，浮選效果越來越好。綜合考慮磨礦能耗和選礦成本，確定磨礦時(shí)間為9min，磨礦細(xì)度(-200目)為90.60%。

3.2 條件試驗(yàn)

條件試驗(yàn)分兩部分，先進(jìn)行正浮選條件試驗(yàn)，然后將正浮選試驗(yàn)所得精礦進(jìn)行反浮選試驗(yàn)，最后進(jìn)行正反浮選閉路試驗(yàn)。

3.2.1 正浮選條件試驗(yàn)

根據(jù)藥劑條件試驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)行了正浮選開路試驗(yàn)，試驗(yàn)所用工藝流程見圖3，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

由表3可以看出，經(jīng)過正浮選開路流程后，獲得磷精礦P2O5含量30.17%、精礦產(chǎn)率37.41%、回收率63.12%，符合進(jìn)入反浮選流程的精礦指標(biāo)。

3.2.2 反浮選條件試驗(yàn)

進(jìn)入反浮選的原礦為正浮選所得精礦300g，P2O5含量30.17%，MgO含量3.75%，pH值10～10.5之間。根據(jù)條件試驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)行了反浮選開路試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見圖4，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

圖3 正浮選藥劑條件試驗(yàn)流程

表3 正浮選藥劑條件試驗(yàn)結(jié)果 (單位：%)

圖4 反浮選藥劑條件試驗(yàn)流程

表4 反浮選藥劑條件試驗(yàn)結(jié)果 (單位：%)

由表4可以看出，經(jīng)過反浮選開路流程后，能獲得磷精礦P2O5含量32.16%、MgO含量0.74%，精礦產(chǎn)率80.35%、回收率96.56%的指標(biāo)。

3.3 正反浮選閉路試驗(yàn)

在前期正反浮選條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行正反浮選閉路試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見圖1，即正浮選“一粗、兩精、一再選”，反浮選“一粗、一掃選”。試驗(yàn)結(jié)果見表5和圖5所示。

圖5 正反浮選閉路試驗(yàn)流程

由圖6和表5可以看出，經(jīng)過正反浮選閉路流程后，能獲得磷精礦P2O5含量32.05%、精礦產(chǎn)率44.56%、回收率82.04%、MgO含量0.75%的指標(biāo)。

圖6 數(shù)質(zhì)量流程圖

4 結(jié)論

(1)湖北地區(qū)某低品位磷礦，P2O5品位為17.24%、MgO含量為4.33%。經(jīng)過正反浮選閉路試驗(yàn)后，可以得到精礦P2O5含量32.05%、精礦產(chǎn)率44.56%、回收率82.04%、MgO含量0.75%的指標(biāo)。

(2)由于該地區(qū)磷礦大多已進(jìn)入深部開采，礦石性質(zhì)發(fā)生改變，原有藥劑不能繼續(xù)有效的發(fā)揮作用。而研發(fā)的新型藥劑M2能夠適應(yīng)礦石性質(zhì)變化，取得了較好的浮選效果，而且M2具有原料獲取容易、產(chǎn)品合成簡單、安全環(huán)保無異味等優(yōu)點(diǎn)。

(3)由于復(fù)配的原料之一表面活性劑市場價(jià)格較高，需要尋找更廉價(jià)的產(chǎn)品進(jìn)行替代。