云南海口某中低品位胶磷矿双反浮选工艺研究

何海涛，张 华，杨稳权，蔡忠俊

(1.云南磷化集团有限公司，云南 昆明 650600；2.国家磷资源开发利用工程技术研究中心，云南 昆明 650600)

云南磷矿具有资源量大，富矿比例不高，可采储量较少，能直接加工利用的更少，“丰而不富”；分布相对集中，但极不平衡；成矿年代古老，类型单一，基本上都是沉积型磷块岩矿床；除少部分低镁风化富矿外，绝大多数都是嵌布粒度细、有害杂质含量较高的中低品位胶磷矿，可选性差，难分选等方面的特点[1]。云南海口磷矿是云南省重要的一个磷矿资源，属浅海相沉积型层状磷块岩矿床[2]。成矿环境复杂，有用矿物与脉石矿物紧密共生，是公认的难选的磷矿石之一[3]。本试验针对海口某中低品位钙硅质胶磷矿矿石采用双反浮选工艺，获得较好的选矿指标，为该矿石的开发利用提供参考。

1 矿石性质

试验矿样取自云南海口磷矿。该矿样工艺矿物学分析表明：该矿石属于钙硅质磷块岩，主要有用矿物为胶磷矿，脉石矿物主要有白云石、石英，其次还有少量方解石、玉髓、铁碳质矿物、粘土矿物等。矿石中胶磷矿呈碎屑状、凝胶状、鲕粒状，粒径一般在0.074～0.15 mm，凝胶状胶磷矿粒径较大，可达1 mm以上，颗粒中常有白云石、石英、铁泥质等及其他矿物的尘点状包体。主要脉石矿物白云石多呈自形半自形的粒状或不等粒状，与胶磷矿紧密分布，或成为胶磷矿的交结矿物。次要脉石矿物石英为不规则粒状，粒径一般在0.10～0.20 mm。

矿石的多元素分析结果如表1所示。

表1 多元素分析结果

2 浮选工艺探讨

该矿石主要脉石矿物为白云石和石英，且矿样P2O5品位较低，需排除绝大部分碳酸盐矿物和部分硅酸盐矿物才能使P2O5得到富集，从而获得合格的磷精矿。

1)碳酸盐矿物与磷矿物的分离

试验矿样中MgO质量分数高达7.2%，脉石矿物白云石类碳酸盐脉石矿物含量高。白云石类碳酸盐型矿物可浮性较好，可在酸性条件下优先浮起大部分碳酸盐型矿物，该浮选工艺符合“浮易抑难”的选矿原则。

2)硅酸盐矿物与磷矿物的分离

脱除白云石类碳酸盐型矿物后，磷矿物得到富集的同时，精矿中石英等脉石矿物的含量也会增加。脱除大部分的碳酸盐型矿物的精矿的P2O5，已经接近合格品位，只需除去少量脉石矿物石英就可以进一步富集磷精矿。采用反浮选浮起石英类脉石矿物，符合“浮少抑多”的选矿原则，是胶磷矿浮选脱硅较为理想的工艺，具有药剂用量少、工艺流程简单等优点[4]。

综合上述两点的分析可知，该矿样较为合理的浮选流程应为双反浮选工艺，先反浮选排除绝大部分碳酸盐类脉石矿物，再反浮选排除部分石英就能达到富集磷矿的目的，获得合格精矿。

3 试验结果与讨论

3.1 磨矿细度试验

有用磷矿物与脉石矿物是否单体解离是影响浮选指标的关键因素之一[5]，本试验在同一浮选条件下进行磨矿细度试验，磨矿细度试验结果见图1。

图1 磨矿细度试验结果图

由图1看出，随着磨矿细度增加，精矿P2O5品位增加，当磨矿细度(粒径≤0.074mm的比例)占92.5%时，精矿品位最高，有用磷矿物与脉石矿物达到最大程度的解离，因此，确定本试验研究的磨矿细度(粒径≤0.074mm的比例)占比92.5%。

3.2 反浮选脱除白云石

3.2.1 反浮选抑制剂硫酸用量

反浮选粗选以硫酸和磷酸作为矿浆pH调整剂和磷矿物的抑制剂，在弱酸性环境下用脂肪酸捕收剂浮出白云石，将磷矿物富集于浮选槽内，其最大优点是可进行常温浮选并有利于精矿产品的后续处理[6]。一次脱镁粗选采用磷酸、硫酸混合酸作为抑制剂，在磷酸用量为3 kg/t条件下进行硫酸用量试验，结果见图2。

由图2可知，随着硫酸用量增加，精矿回收率逐渐上升，精矿P2O5品位呈下降趋势。综合精矿指标考虑，硫酸用量以8 kg/t为宜。

图2 硫酸用量试验结果图

3.2.2 反浮选脱镁捕收剂YP用量

反浮选粗选脱镁采用云南磷化集团有限公司工业用YP型脂肪酸类捕收剂，试验结果见图3。

由图3看出，随着捕收剂用量增加，精矿P2O5品位呈升高趋势，回收率呈下降趋势。综合考虑，粗选作业捕收剂YP用量确定为1.1 kg/t。

图3 捕收剂YP用量试验结果图

3.2.3 反浮脱镁精选和扫选

为提高粗精矿P2O5品位，脱镁粗选后，添加 0.5 kg/t 捕收剂进行脱镁精选，精选精矿进入反浮选脱硅。为尽量回收有用矿物，精选尾矿经过一次扫选后，中矿返回到粗选，扫选尾矿与粗选尾矿合并为脱镁尾矿排除。

3.3 反浮脱硅捕收剂GP用量

用醚胺类捕收剂GP反浮选脱硅，本试验试在pH为8的矿浆环境中进行反浮选脱硅。试验结果见图4。

图4 捕收剂GP用量对精矿指标的影响

由图4可知，随着GP用量增加，精矿P2O5品位逐渐提高，精矿回收率逐渐降低，当GP用量为0.2 kg/t时，精矿品位达到要求。因此，确定GP用量选择0.2 kg/t。

3.4 闭路试验

在确定了浮选流程和工艺条件的基础上进行了闭路试验。试验流程及工艺条件如图5，试验结果见表2。

图5 闭路试验流程及工艺条件

表2 闭路试验结果 %

4 结语

1)该矿样P2O5品位18.14%，MgO品位7.20%，SiO2品位15.87%，属中低品位钙硅质胶磷矿。矿石中的有用矿物主要是碎屑状、凝胶状、鲕粒状的胶磷矿，脉石矿物主要是呈自形半自形的粒状或不等粒状的白云石和粒径0.10～0.20 mm不规则粒状的石英。

2)针对该中低品位钙硅质胶磷矿的原矿性质，确定采用双反浮选工艺。当磨矿细度(粒径≤0.074mm的比例)占92.69%时，采用“一粗一精一扫反浮选脱镁、一次反浮选脱硅”的工艺流程试验，可得到精矿P2O5品位为28.89%，MgO品位为0.90%，SiO2品位为15.93%，P2O5回收率为78.14%的浮选指标。

3)试验使用的阴离子捕收剂YP选择性强，泡沫流动性好，脱镁率为91.33%；而使用的醚胺类脱硅捕收剂GP脱硅效果不理想，回收率损失较多，且泡沫发黏，不易操作。如果要将双反浮选流程应用到生产中，需要开发选择性良好的脱硅捕收剂或者研究其他工艺，解决泡沫发黏问题。