李鵬飛,楊 帆,王政豪,李自強(qiáng),楊穩(wěn)權(quán)
(云南磷化集團(tuán)有限公司,云南 昆明 650600)
中國磷礦資源豐富,主要分布在云南、湖北、貴州、四川、湖南五省。這些地區(qū)的磷礦資源占全國總儲量的80%以上。其中,云南省是我國磷礦資源最豐富的地區(qū),磷礦儲量占全國總儲量的一半以上,而湖北、貴州、四川、湖南四省的磷礦儲量則分別占全國總儲量的10%左右。然而,磷礦分布集中、富礦少、貧礦多、易選礦少、難選礦多。這意味著雖然磷礦資源豐富,但品質(zhì)較低,需要通過提取和加工才能達(dá)到工業(yè)生產(chǎn)的需要。含鎂硅酸鹽磷塊巖的選礦是當(dāng)前磷礦選礦的一大難題,本文對云南某地此類磷礦石進(jìn)行了探索試驗,獲得了一些改進(jìn)工藝的措施。
在表1中對原礦石進(jìn)行了多元素分析。從表1看出,試樣中主要有用組分為P2O5,需除去的主要雜質(zhì)組分為SiO2、MgO、Al2O3和Fe2O3等。
表1 原礦多元素分析結(jié)果
樣品中含有三種礦物:磷酸鹽礦物(含氟酸鹽礦物)、碳酸鹽礦物(含白云石及微晶方解石)、硅酸鹽礦物(含硅酸鹽礦物,玉髓),含量超過97%,并含有黃鐵礦、褐鐵礦及碳質(zhì)等。
在圖1中,對原始礦石進(jìn)行了X衍射分析。
圖1 原礦X衍射分析結(jié)果
從圖1看出,該礦石以磷灰石、白云石、石英為主,其他礦物衍射線不顯著,只有水云母有微弱的衍射線顯著性。用 IR法測定了礦石的紅外光譜,如圖2所示。從圖2看出,該礦床以磷灰石、白云石、石英為主。在磷灰石中,4條基本頻率的吸振波段十分清晰。1448、1095 cm-1處是兩條明顯分隔開的較強(qiáng)的吸收區(qū);在 604、575 cm-1處發(fā)現(xiàn)了面內(nèi)彎曲振幅,也是一對分離較好的波段;在約 965 cm-1的范圍內(nèi),存在一個較弱的吸收波峰,吸收波峰形狀較尖,吸收波峰強(qiáng)度隨著磷灰石含量的降低而逐漸減弱,直至完全消失;在 323、369 cm-1,在平面外的彎曲振動波段有明顯的波段。白云石的振動頻段為 1450、728、881 cm-1,石英的振動頻段為 798、780、692 cm-1。
圖2 原礦紅外吸收光譜分析結(jié)果
礦石礦物組成分析情況如表2。
表2 原礦礦物組成及質(zhì)量分?jǐn)?shù)分析結(jié)果
通過對該礦進(jìn)行了顯微鑒別,以明確該礦的各種主要組分的含量和礦物特征。從表2看出,該礦石的主要礦物為膠質(zhì)磷灰石、白云石、石英(玉髓)。
為了考察不同顆粒級次的目標(biāo)物和脈石礦物的成分和回收率,對≤2 mm 粒徑的原礦石進(jìn)行了顆粒級次成分分析,結(jié)果如表3所示。
表3 原礦粒度組成分析結(jié)果
從表3看出,在各個顆粒級別中,磷酸鹽、鎂酸鹽和硅酸鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)幾乎沒有改變。
磷塊巖是一種在海底中產(chǎn)生的化學(xué)-沉積巖,在國內(nèi)以早寒武系下統(tǒng)梅樹村階磷塊巖和震旦系陡山沱組磷塊巖為主,其礦物-巖相組分十分復(fù)雜。其礦石特征包括:①以硅質(zhì)型磷塊巖、鈣質(zhì)型磷塊巖和硅(鈣)-鈣(硅)質(zhì)型磷塊巖為主,后者約占80%,磷塊巖礦中P2O5質(zhì)量分?jǐn)?shù)通常在15%~25%之間,超過28%的富礦僅有8%。②礦床的構(gòu)造以泥晶、顆粒和生物構(gòu)造為主;陸屑-膠結(jié)、結(jié)核、交代等構(gòu)造,成礦構(gòu)造以條帶狀、條狀、致密塊狀為主;巖漿巖具有多層、多層的特征。③在顯微上,磷塊巖體為“膠磷礦”,以碳氟磷灰石為主的膠質(zhì)體。以白云石、方解石、石英為主的脈石、玉髓、黏土礦物。④磷塊巖石的多樣性,在礦床、礦區(qū)、層位等方面表現(xiàn)出明顯的差異,而且,在不同的礦床中,磷礦的化學(xué)成分、可選性也存在著很大的差異。
磷礦的選礦可以富集含磷礦物,同時降低有害雜質(zhì)含量,從而提高磷產(chǎn)品的品質(zhì)[1]。但是,由于磷塊巖中磷礦物嵌布較為分散,選礦難度較大,這就需要選礦工藝具有較高技術(shù)含量。磷塊巖結(jié)晶顆粒極細(xì),雜質(zhì)嵌布復(fù)雜,這也是選礦的一個難點(diǎn)。常規(guī)的選礦方法有正浮選,正-反浮選,反浮選,雙反浮選,重介質(zhì)選礦,重介質(zhì)-浮選聯(lián)合選礦等。這些方法各有優(yōu)缺點(diǎn),在實際應(yīng)用中需要根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇。
X射線智能分選技術(shù)在礦石行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用,主要通過對多種礦石進(jìn)行預(yù)先拋廢拋尾作業(yè)來提高其品位和降低后續(xù)生產(chǎn)過程中的能耗和藥耗。經(jīng)過X射線分選后,礦石可以拋除大量廢石,從而提高入選品位。特別是在銻礦、鎢礦、錫礦、金礦石的處理中,分選技術(shù)可以預(yù)先剔除70%~80%超低品位廢石,而銅礦和鉛鋅礦也能預(yù)先拋除38%和52%的廢石。預(yù)先拋廢的好處不僅在于提高品位,而且還可以降低后續(xù)生產(chǎn)過程中的能耗和藥耗,從而提高磨浮車間的處理能力。通過降低后續(xù)的破碎、磨礦功耗,可以有效地降低生產(chǎn)成本,提高經(jīng)濟(jì)效益。除此之外,X射線智能分選技術(shù)還具有高效、自動化、精準(zhǔn)等特點(diǎn)。通過對礦石中的化學(xué)成分和密度進(jìn)行分析,可以實現(xiàn)快速、準(zhǔn)確的分選作業(yè),從而提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
針對該礦物的特點(diǎn),本項目擬在此基礎(chǔ)上,以單反浮選、雙反浮選和正反浮選為研究對象,開展3種除硅、除鎂的探索實驗。在初步實驗的基礎(chǔ)上,提出正、反向浮選新方法,并對抑制劑、捕收劑的種類、用量、礦液的溫度等因素進(jìn)行了深入的探討。在圖3中示出了正、反浮選脫鎂、脫硅閉路試驗的流程和主要工藝參數(shù),并在表4中給出了實驗的數(shù)據(jù)。
圖3 浮選閉路試驗流程
表4 正反浮選閉路試驗結(jié)果
從表4中看出,通過前、后浮選閉路過程,這種鎂硅質(zhì)磷礦能得到30.57%的磷礦,回收率含量為80.62%[4]。選出來礦石,技術(shù)指標(biāo)尚可,但是相對而言工藝要較為復(fù)雜,且藥劑所需用量與類型也較多。
利用X-光分離技術(shù)對磷礦中的石英脈石進(jìn)行了分離實驗。實驗的詳細(xì)過程如圖4所示,并在表5中給出了實驗的結(jié)果。
圖4 X射線輻射分選試驗流程
表5 X射線輻射分選試驗結(jié)果
從表5中看出,經(jīng)X-光分離處理后,二氧化硅的去除率可達(dá)68.69%,使產(chǎn)物的等級得到了明顯的改善,二氧化硅的質(zhì)量含量有所下降[5]。
通過X射線輻射分選后,試驗樣品能拋掉28.64%的粗細(xì)砂,其中SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為51.74%,占68.69%,具有較好的脫硅作用。同時,由于該硅質(zhì)尾礦無需經(jīng)過后期處理,因此能夠增加裝置的產(chǎn)量,使磷精礦的磷礦質(zhì)量分?jǐn)?shù)從原本的30.56%,提高到34.59%,而回收率沒有明顯變化。