云南某难选高碳酸盐型胶磷矿浮选实验研究

张 华，何海涛，蔡忠俊，杨稳权，杨明芳

（1.云南磷化集团有限公司 研发中心，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）

云南磷矿资源储量位居全国前列，是国家重要的磷复肥和磷化工基地。云南磷矿资源类型齐全，其中碳酸盐型磷块岩占10%，混合型磷块岩占80%，硅质及硅酸盐型磷块岩占10%［1］。经过60多年的大规模开采，云南胶磷矿富矿资源已消耗殆尽，目前利用的主要是经浮选处理后的中低品位胶磷矿。浮选工艺流程主要以反浮选脱除碳酸盐矿物富集磷精矿，大部分浮选装置用矿中w（MgO）在5.5%左右，通过一次粗选一次精选一次扫选作业即可获得较满意的选矿指标［2］。随着开采向深部矿区进行，胶磷矿中碳酸盐矿物含量明显升高，常规浮选工艺流程已无法适应生产需要。为此，笔者针对云南某高碳酸盐型胶磷矿的矿石性质重新设计更合理的工艺流程，以提高精矿品质和选别指标。

1 矿石性质

1.1 矿样化学元素组成

矿样多元素分析结果如表1所示。

由表1可知，该矿样MgO含量高，P2O5含量较低，w（CaO）/w（P2O5）为1.77（＞1.75），属于低品位碳酸盐型磷块岩。

1.2 矿样矿物组成

利用矿物自动分析仪（MLA）对矿样的主要矿物组成及质量分数进行测定，矿石的矿物组成测定结果见表2。

表2 样品中主要矿物的组成及质量分数 %

根据MLA 测定结果可知，矿样中主要有用矿物为碳氟磷灰石（胶磷矿），主要脉石矿物为碳酸盐矿物白云石，还含有石英、玉髓、褐铁矿、白云母、长石等其他脉石矿物。

1.3 碳氟磷灰石嵌布特征

利用扫描电子显微镜/能量色散X 射线光谱仪（SEM/EDX）对样品进行测定，其SEM 图及元素含量见图1。主要有用矿物碳氟磷灰石在磷块岩中主要呈碎屑状、鲕粒状、假鲕粒状及凝胶状形式存在。鲕粒有次圆状薄皮鲕、少量呈同心层（9～13层）的高能鲕，粒径为0.2～0.6 mm；内碎屑以砂屑为主，其次为砾屑，有少量粉屑，常呈次圆至椭圆状，个别呈长条状，粒径为0.05～1.50 mm，多在0.1～0.2 mm，呈凝胶状存在时，构成特有的凝胶状结构。

图1 碳氟磷灰石嵌布特征

1.4 白云石嵌布特征

利用SEM/EDX 对样品进行测定，其SEM 图及元素含量见图2。主要脉石矿物白云石呈粉晶凝粒状或微粒状，粒径为0.1～0.3 mm，多嵌于胶磷矿粒屑间，略呈条带，有的被包围在胶磷矿粒屑内部。另外有许多微晶白云石围绕胶磷矿颗粒边缘，成为胶结物，不规则充填于胶磷矿间，它们相互间形成砂砾状结构或假鲕状结构。镜下多呈它形、半自形粒状镶嵌结构，与胶磷矿碎屑相间分布，构成条带状构造，形成条带（纹）状白云质磷块岩。

图2 白云石嵌布特征

2 实验药剂

反浮选捕收剂YP6-6（云南磷化集团有限公司，配制成质量分数2%使用）；反浮选抑制剂硫酸（云南磷化集团有限公司磷酸盐厂，配制成质量分数40%使用）；反浮选抑制剂磷酸（云南磷化集团有限公司磷酸盐厂，配制成质量分数10%使用）。

3 反浮选粗选实验研究

反浮选粗选矿浆w（固）为25%，采用硫酸、磷酸作为磷矿物抑制剂，YP6-6为反浮选矿物捕收剂，反浮选粗选工艺流程见图3。

图3 反浮选粗选工艺流程

3.1 磨矿细度对浮选指标影响

在硫酸用量为18 kg/t、磷酸用量1 kg/t、捕收剂YP6-6用量3.75 kg/t条件下，研究磨矿细度对浮选指标的影响，结果见图4。

图4 磨矿细度对浮选指标的影响

从图4可知，随着磨矿细度增加，精矿w（P2O5）逐渐增加，精矿中MgO 含量越来越低。磨矿细度为＜0.075 mm 颗粒占比77.85%时，精矿w（MgO）脱除至0.8%。再增大磨矿细度会造成磨矿能耗增加。因此，综合考虑确定入选细度为＜0.075 mm颗粒占比77.85%比较合理。

3.2 药剂用量对浮选指标影响

反浮选粗选采用磷硫混酸作为抑制剂，固定磷酸用量为1 kg/t，硫酸及捕收剂YP6-6 用量采用均匀实验法确定用量（见表3），实验结果见图5。

图5 药剂用量实验结果

表3 药剂用量均匀实验方案

从图5 可以看出，第5 组实验反浮选粗选精矿产率和回收率都最高，所以硫酸用量为14 kg/t，捕收剂YP6-6用量为2.5 kg/t较为合适。

3.3 粗选浮选时间

在磨矿细度＜0.075 mm 颗粒占比77.85%、磷酸用量1 kg/t、硫酸用量14 kg/t、捕收剂YP6-6 用量2.5 kg/t 条件下进行粗选刮泡时间实验，确定反浮选粗选浮选时间，结果见图6。

图6 粗选累计浮选时间实验结果

从图6可知，当粗选累计时间为5 min时，即可获得w（P2O5）30.44%、w（MgO）0.86%的合格精矿。再增大浮选时间会造成精矿P2O5损失，所以最佳粗选刮泡时间为5 min。

4 尾矿扫选实验研究

反浮选粗选刮泡0.5 min 的尾矿产品中w（P2O5）为6.69%，且随着时间增加，其尾矿P2O5品位越来越高，不能实现预先抛尾，需要对粗选作业的尾矿进行扫选以降低尾矿品位。

4.1 尾矿一次扫选实验

为了降低反浮选粗选的尾矿P2O5品位，对反浮选尾矿进行一次扫选，扫选抑制剂硫酸用量为1 kg/t，扫选时间为2 min，实验流程见图7，实验结果见表4。

图7 扫选工艺流程

表4 扫选浮选实验结果

由表4可知，经过尾矿扫选可获得精矿w（P2O5）31.01%、w（MgO）0.76%，尾矿w（P2O5）5.89%的选矿指标。

4.2 中矿再磨后Ⅰ次再选实验

由表4 可知，中矿产率24.78%，w（P2O5）16.61%，需进一步回收其中有用矿物。将中矿再磨后在硫酸用量4 kg/t、YP6-6 用量1.2 kg/t 条件下进行Ⅰ次再选，实验结果见表5。

表5 中矿再磨Ⅰ次再选实验结果

由表5可知，经过中矿再磨Ⅰ次再选可将中矿产率由24.78%降低至16.67%，w（P2O5）升高23.48%。

4.3 中矿再磨后Ⅱ次再选实验

经过中矿再磨Ⅰ次再选后，中矿中P2O5含量较高，需进行Ⅱ次再选富集其中有用矿物，实验结果见表6。

表6 中矿再磨Ⅱ次再选实验结果

由表6可知，经过中矿再磨Ⅱ次再选，可将中矿产率由16.67%降低至11.65%。

5 闭路实验

中矿产率降低，但w（P2O5）高达23.57%，可将其并入精矿。尾矿1 与尾矿2 中P2O5含量较低，可以合并为尾矿。尾矿3返回Ⅰ次再选进行闭路实验再回收，闭路实验流程见图8，实验结果见表7。

表7 闭路实验结果

图8 闭路实验工艺流程

由表7 可知，经过闭路实验过程可获得精矿w（P2O5）29.19%、w（MgO）0.95%，精矿产率62.41%，P2O5回收率89.60%的选矿指标。

6 结论

（1）云南某高碳酸盐胶磷矿主要有用矿物为碳氟磷灰石，主要脉石矿物为白云石，其次为石英、玉髓，少量的褐铁矿、白云母、长石等矿物。其中碳酸盐矿物白云石质量分数为25.19%，矿物颗粒细小，结构、构造复杂。

（2）矿样中碳酸盐矿物含量高，泡沫易夹带有用矿物，反浮选粗选尾矿经过一次扫选，中矿再磨Ⅱ次再选工艺流程能有效降低尾矿品位至5.62%。

（3）通过一次粗选一次扫选，中矿再磨Ⅱ次再选的反浮选工艺流程，闭路流程获得精矿w（P2O5）29.19%、w（MgO）0.95%，精矿产率62.41%，P2O5回收率89.60%的选矿指标。