胶磷矿选矿工艺的研究现状

[摘 要 ]简述 了胶磷 矿各种选矿 工艺 ，应根据 不同类型胶磷矿 的性质选择合适 的选矿 工艺。浮选 工艺是适应更为广泛的选矿方法 ;联合选矿 工艺是针 对性较 强的选矿 方法， 因其 能简化 流程 、降低 能耗和 药耗 ，在 以后 的工作中应 着重联合选矿工艺的研 究。 [关键词 ]胶磷矿 ;磷 块岩 ;选矿 工艺

Research status of m ineral processing technology of collophanite XIE Guo—xian， ZHANG Lu—li， LIU Xin， LI Ruo—lan (PhosphorusDevelopmentEngineering Technology Branch Company，Yunnan PhosphateChemicalGroup Co.，Ltd，Kunming， Yunnan 650113，China) Abstract： Various mineral processing technologies are briefly introduced， the mineral processing technology should be mineral processing technology based on characteristics of collophanite.The flotation technology is widely used; the flotation-gravity separation technology with the strong pertinence should be mainly studied forits simplified process and reduction ofenergy and medicine consumption. Key words：collophanite; phosphorite; mineralprocessingtechnology

我 国磷矿资源量虽然较大 ，但磷矿平均品位仅为 16.95% ，W(PO，)大 于 30% 的富 矿仅 占 6.75% (8.57亿 t)，大量 的是中低品位磷矿石 ，尤其是难选的磷块岩储量多 …。低品位磷块岩不能直接用于湿法磷酸和磷肥工业 ，需要进行选矿加工 。 1 磷矿选矿工艺的研究现状在磷矿的选矿T艺中 ，目前 占主导地位 的选矿方法有浮选 、擦洗脱泥 、焙烧～消化 、重介质选矿及联合选矿工艺 ，此外还有化学选矿 、光电选矿 以及生物选矿等 。 1.1 浮选 工 艺中低 品位 的磷矿石 中脉石矿物含量普遍较高 ，且磷矿物和脉石矿物紧密共生 ，矿物嵌布粒度细 ，浮选法通常是有效 的分选方法 。磷矿物 的浮选法包括 直接正 浮选 、单一反 浮选 、反一正浮选 、正一反浮选 、双反浮选工艺 。针对极细粒嵌布的胶磷矿，可以采用分级浮选工艺 。 1.1.1 直接正浮选直接正浮选就是抑制脉石矿物 ，将磷矿物富集于泡沫产品中。这种工艺适用 于硅质或钙一硅质磷块 岩选矿 ，浮选 过程 中抑制硅质矿 物和碳酸盐矿物 。早在 1986年 ，以$808为脉石抑制剂 ，在湖北王集磷矿建成 了世界上第一座采用直接正浮选的大型硅钙质沉积选矿厂 。郑世波等 以S711作为脉石矿物的抑制剂 ，对湖北大峪 口磷矿采用直接浮选工艺 ，在人选原矿 w(P0)为 17.31%的情况下 ，获得了w(PO)38.47%、回收率为 77.47%的磷精矿。此外 ，对内生型 (岩浆型 )磷灰石矿 ，用脂肪酸作捕收剂 ，采用简单的正浮选也可选别 出磷灰石 。对于含碳酸盐较高的钙～硅质磷块岩 ，直接正浮选不能分离 出碳 酸盐矿物 ，且泡沫黏 ，输送和处理 困难 。 1.1.2 单 一反 浮选单一反浮选工艺是抑制磷矿石 ，将脉石富集在泡沫产品中。该工艺适用于磷矿物密集成致密块状或条带状 的矿石 ，以及硅质矿物含量 比较低的碳酸盐型磷块岩 ，主要应用 于胶磷矿和 白云石的分离 。该工艺常在弱酸性介质 中用脂肪酸作捕收剂 ，将 白云石浮起 ，槽 中产物为磷矿物 。余媛元等 对云南某 碳 酸 盐 型 胶 磷 矿 进 行 了试 验 研 究 ， (PO) 25.20%、W(MgO)5.04%的胶 磷 矿 采 用 单 一 反 浮 [收稿 日期 ]2011—07—04 [作者简介 ]谢国先 (1973一)，男 ，四川 达州人 ，选矿T程师 ，从事磷矿选矿技术研究 。E—mail：xguo—[email protected] 2012隹第27g-g1期 谢 国先等 胶磷矿选矿工艺的研究现状 ·17· 选 ，获得 W(P：0)31.72%、w(MgO)0.69%的磷精矿。罗惠华等…对云南海 口中低品位胶磷矿采用单一 反浮选 ，获得 w(P：0)30.32%、w(MgO)0.44%的磷精矿 ，PzO回收率达 87.64%。 1.1.3 正一反浮选和反一正浮选正一反浮选工艺通常用 于处理钙一硅质磷块岩 。钙一硅质磷矿石 中，硅质脉石矿物含量较高 ，而碳酸盐矿物含量相对较低 ，因此可 以先进行正浮选 。正浮选作业 中，抑制硅质矿物 ，浮选磷矿物和碳酸盐矿物 ，将大多数的硅质脉石排除;接着反浮选作业 ，在酸 f生介质中实现碳酸盐与磷矿物的分离。反一正浮选工艺一般用于处理硅一钙质磷块岩 。这种磷矿石 中，碳酸盐含量较高 ，硅质矿物含量相对较低。由于碳酸盐的硬度低于磷矿物的硬度 ，在磨矿过程中，易先碎而优先解离 ，因此首先在弱酸性介质中浮出碳酸盐矿物 ，然后在碱性介质中 (再磨或不磨)浮出硅质矿物 ，实现磷矿物与脉石的分离。葛英勇等阻对某 中低品位钙一硅质胶磷矿采用正一反浮选工艺 ，在原矿 (P20)19.41%的情况下 ，获得磷精矿 w(P0)32.07%、P0 回收率为 89.63%的指标 。邓伟 等n纠对清平难 选胶磷 矿采用 正一反浮选 工 艺 ，对 于人选 W(P0)22.22%、W (MgO) 2.91%的原矿 ，获得精矿w(P：0)30.37%、w(MgO) 0.53%、P：0回收率为 82.99%的指标 。邓丽君 等对西南 某磷矿 通过 柱式 正一反 浮选 ，对于 人选 的 W(P0)22.68%、w(MgO)2.62%原矿 ，获得精矿 W(P：0)29.22%、W(MgO)0.73%、P2O5回收率为 85.97%的指标 。化工部连云港设计研究 院对海 口磷矿下层矿进行 了连续扩大试验 ，该矿主要化学成分为 (P20 ) 22.3l% 、 (CaO) 34.89% 、 伽(MgO) 3.29%、w(SiO：)22.37%，经反一正浮选 ，最终获得 (P：0 ) 32.46% 、 (MgO) 1.28% 、 P2O 回 收 率 73.40%的磷精矿 。 1.1.4 双 反浮选双反浮选适合于硅质脉石和碳酸盐含量都不是很高的混合型磷块岩 ，根据硅质脉石和碳酸盐 的相对含量和 “抑多浮少”的关系，确定是先浮碳 酸盐还是硅质脉石。双反浮选工艺一般是采用脂肪酸盐浮选碳酸盐 ，阳离子捕收剂浮选硅质矿物 。

彭儒¨刮对某磷块岩 的双反浮选试验 ，获得 了精矿 w(P：0)32.82%、磷 收率为 80.50%的指标 。钱押林 对某硅钙质磷块岩进行 了双反浮选试验研究 ，当原矿 W(P：0)24.16% 、W(MgO)4.42%时 ，获 得 W(P0)31.67%、 (MgO)0.73%、P：0 回收率 为 85.84%的磷精矿。罗惠华等 对宜昌中品位磷块岩进行 了双反浮选工艺研究 ，获得 了 (P20)30.05%、 P0 回收率为84.41%的精矿指标 。与其他浮选工艺相 比，双反浮选工艺 的药剂成本低 ，分选效率高 ，最终精矿易于脱水。但在使用胺类 阳离子浮选时 ，一是对矿泥敏感 ，形成的泡沫黏 、流动性差 ，二是药剂对环境有影响 ，因此影响了双反浮选的工业化应用。 1.2 擦 洗 脱 泥工 艺该工艺主要应用于风化型或含泥多的磷矿石富矿 (一般 w(P：0)27%)的选矿 。其流程是 ：将采场原矿破碎至一定粒度 ，用叶轮式洗矿机洗矿 、分级 ，再用水力旋流器浓缩 ，最后用离心机或过滤机脱水 。其工艺简单 ，可以露天生产 ，且不消耗化学药剂 ，因此对环境不会造成污染n 。此技术是一种物理选矿方法 ，利用被风化杂质矿物易破易磨 ，粒径小 ，能够水洗除去。国外磷矿选矿广泛采用这种技术 ，例如摩洛哥的胡里 卜加选矿厂 ，采用擦洗脱泥进行选矿 ，年处理能力达到 100万 t2。国内早在 20世纪 60年代 中期就开始了磷矿擦洗脱泥选矿的研究 ，并取得了一定成 果 。21世 纪初 ，在云 南 滇池 周边 的晋 宁磷矿 、昆阳磷矿和海 口磷矿都相继建成 了年处理能力 60万t以上的擦洗装置。擦洗脱泥处理的风化矿品位高，导致擦洗尾矿品位较高，为了提高资源 的利用率 ，必须 回收利用其 尾矿 。近年来一些选 矿工作者在这方 面已有研究 。罗惠华等 对云南海 口磷矿擦洗尾矿进行 了浮选研究 ，在人选原矿 (P20)25%的情况下 ，通过一 次粗选一次精选 ，获得磷精矿 w(P：0)32。19%、 P0回收率为 81.16%的指标 ;周杰强等 对 云南某地钙质擦洗尾矿进行浮选 ，也获得w(P0)31.05%、 P0回收率为 86.08%的精矿指标。擦洗尾矿的选矿研究仍在进行 ，期待进一步工业化应用。 1.3 焙烧 一消化 工 艺焙烧一消化工艺主要适用 于碳 酸盐型磷块岩 。其基本原理是碳酸盐在 900℃高温焙烧 ，热分解释放 出CO：，然后加水消化使 CaO、MgO水化 ，生成细粒状 的Ca(OH)和 Mg(On)：，再利用脱泥 、分级作业脱除钙 、镁 的氢氧化物 ，使磷矿得到富集 。在 国外 ，该工艺已有成熟的应用并获得较好 的指标 。而我国也早在 20世纪 80年代初 由化工部化 ·18· 磷 肥 与 复肥 2012生第27卷第 1期工矿 山设计院对瓮福磷矿进行了煅烧一消化一分级试验 ，在 入选原 矿 w(P0)30.38%、w(MgO)3.83%的条件下，获得精矿w(P0)37.48%、w(MgO)1.27%、磷收率为 95.14%的指标 ，同时在 窑气 中 回收了元素碘 ，碘 的回收率为70%左右 。采用该工艺处理碳酸盐磷块岩时 ，原矿中硅质矿物质量分数越低越好 ，最高不宜超过5%。焙烧一消化工艺虽然过程简单 ，但对操作技术要求高 ，且焙烧能耗高 ，脱除的石灰乳处理困难 ，所 以推广应用难度较大。 1.4 重 介质 选矿 工 艺重介质选矿是重力选矿的一种 ，是利用有用矿物和脉石矿物的密度差异进行选矿。磷矿石中有用矿物成分为磷酸盐 ，脉石矿物有碳酸盐 (白云石 、方解石等 )、石英 、长石 、黏土矿物 、绢云母 、黄铁矿 、褐铁矿等。通常磷酸盐精矿 的密度为 2.8～2.9g/cm，硅质矿 为主的脉石矿物密度为 2.4g/cm ，碳酸盐型脉石矿物的密度约为 2.7g/cm。硅质脉石矿 物与磷酸盐精 矿的密度差为 0.4g/cm，属于易 于分选 的组 分 ，通过重介质选矿可以被完全分离 ;碳酸盐脉石与磷酸盐精矿的密度差只有 0.1g/em ，属于难分选组分 ，只有一部分能够被分离 。因此 ，对于硅质或者钙一硅质磷块岩 ，通过重介质选矿工艺能够取得比较好 的选矿指标 。重介质选矿工艺由于流程简单 、成本低廉 、易操作管理和无污染 等优点而备受青睐 。

我 国在 2O 世纪 8O年代就进行过磷矿选矿 的重介质工艺研究，由于当时的材料技术的原因，没有被推广应用 。随着材料科学 的进步 ，近年来磷矿重介质选矿又成为了研究热点 。邵涛等 引对分选磷矿用重介质旋流器进行了研究 ，将传统的筒式三产 品旋流器改成锥形的三产品旋流器 ，提高了分选精度和选矿效果 ，在原 矿 (P0)21.77%的情况下 ，获得精矿 (P0) 为29.59%，分选精度为 0.06。李冬莲等 采用重介质选矿对宜昌丁东中低品位磷矿进行了研究 ，在原矿 w(P：0，)16.83%情况下 ，当分选密度为2.96g/cm 时，能获得w(P0)30.86%的磷精矿 。 1.5 联 合 选矿 工 艺随着磷矿 的不断开采 ，磷矿资源 日益趋 向贫 、细 、杂 ，采用单一选矿工艺 ，很难获得优质的精矿产品 ，而联合选矿工艺可成为解决此类磷矿选矿的一 条新途径。杨茂椿 。。对滇池地 区 (主要是晋宁磷矿 、昆阳磷矿和海 口磷矿矿 区)中低品位胶磷矿进行 了试验研究 ，根据其各 自的矿物特性 ，确定采用重一浮联合流程 。结果表 明，重一浮联合工艺利用重选预选可 以减少进入浮选作业的矿量 ，不仅可 以获得较好的磷精矿指标 ，还一定程度上降低了选矿成本 ，为滇池地 区中低 品位胶磷矿 的开发利用提供了一条切实可行的技术路线 。柏少军等 川对某高磷褐铁矿进行 了联合选矿试验研究 ，其中进行 了磁一浮联合 、焙烧一磁选联合以及焙烧一磁絮凝等工艺探索 ，最终采用反浮选一磁化还 原焙烧一磁 絮凝工艺 ，能够将尾 矿 中的w(P：0) 由0.92%降到 0.29%。 1.6 化 学选矿 工 艺化学选矿是应用化学方法降低杂质含量 、提高有用矿物纯度的一种选矿方法 。该法主要适用于碳酸盐含量不高且嵌布粒度较细的钙质磷矿石和分离浮选精矿 中的杂质 ，浸取剂可用氯化铁 、硫酸或者二氧化硫等 ，其 中常用硫酸。余静等 。采用逆流浸取技术处理低品位磷矿 ，使得 w(P：0)15.62%的原矿 ，不经 过 富集 就能 直接 获 得 w(P：0)20%的磷酸。武汉化工学 院研制 了一种新的硫酸氢盐浸取降镁技术 ，对 湖北大峪 口浮选磷精矿进行化学处理 ，原矿 w(P：0)32.83%、w(MgO)1.90%，用该技术浸取后可获得 w(P：0)32.70%、w(MgO)0.39%的磷精矿产品，浸取阶段 P：0回收率达99.25%。硫酸浸取技术有较大缺陷。用硫酸浸取时 ，磷矿物损 失率高达 15%～30%，在 经济 上很难 接受 ，且设备要求高 ，加工成本贵。 1.7 光 电选 矿 工 艺光选是利用矿物 中有用矿物与脉石矿物之间的色差来进行选矿 ，是近年来 电子技术 发展 的产物 ;电选是根据各种矿物具有不 同的电学性质 ，在矿物经过 电场时利用作用在这些矿物上的电性及机械力的差异来分选矿物的一种选矿方法 。比较起来 ，电选更容易实现 。矿物要实现电选 ，首先必须是矿物与脉石矿物有电性差异 ，从而在电场的作用下产生轨迹差异实现分离 。矿物荷电的方式主要有传导带电 、感应带电、电晕 电场带 电 、复合 电场带 电和矿粒摩擦带电。前 4种荷 电方式主要适应 于导体矿物与非导体矿物分离时矿物的荷电 ，只有摩擦带 电适用于非导体矿物与非导体矿物分离时的荷 电。磷矿物与主要脉石均为非导体矿物 ，但这些矿物间的介电常数存在差异 ，因此 ，通过适当的摩擦方式就可使磷矿物 2012丘第27卷第1期 谢 国先等 胶磷矿选矿工艺的研究现状 ·l9· 与脉石矿物带上不同的电荷 ，从而进人 电场时就可实现分离 。阿尔及利亚 Diebelonk磷矿采用 电选法分 离 ，当原矿 w(V：O)为 24.9%时 ，经一 粗两精一扫 ，获得 (P：O)为 29.4%、P：O 回收率为 83.4%的磷精矿口。段希祥等臼在实验室用电选法选别江川清水沟磷矿 ，取得了 良好的选别指标 。磷矿石的电选为干式作业 ，不产生废水和环境污染 ，设备结构简单 ，易操作维护 ，生产成本低 ，分选效果好 ，是 中低品位磷矿选矿研究的新方 向。 1.8 其他 选矿 方 法生物选矿技术 ，是利用细菌微生物在磷矿 中生长 ，产生的硫酸将磷矿溶解。吴敏等b培养出的嗜酸硫杆菌对胶磷矿进行浸出 ，在浸矿 10d后浸磷率可达到 90.71%。刘俊等b使用嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸氧化硫硫杆菌对低品位磷矿进行浸出试验 ，研究表明 ，添加 Tween等表面活性剂能够改善磷 的浸出效果。另外 ，还有磷灰石的选择性絮凝选矿法和磁罩盖法 圳 。 2 结 束语 1) 胶磷矿石选 矿工艺涉及所有的选矿方法 ，包括擦 洗脱泥法 、浮选法 、焙烧一消化法 、重介质选矿法 、光电选矿法和生物选矿法等 。磷矿石选矿应根据 自身性质选择合适 的工艺 。 2) 在众多的选矿工艺中，浮选工艺是适应性更为广泛的选矿方法 ，不 同类型的磷矿石都可以采用 浮选 工艺 进行 选 矿 。 3) 联合选矿 工艺是针对性 比较强 的选 矿方法 ，能够简化工艺流程和降低能耗 、药耗 ，在以后的工作 中应着重研究 。

[参考文献 ] [1] 余 永 富 ，葛英 勇.磷矿 选矿进 展及 存在 的 问题 [J].矿冶 工程 ， 2008.28(1)：29—33. [2] 李成 秀 ，文书 明.我国磷矿选矿 现状及其进 展 [J].矿 产综合利用 ，2010(2)：22—25. [3] 刘 俊 ，龚文 琪.低 品位磷 矿 的生 物浸 出研究 [J].金 属矿 山 ， 2008(7)：54—56. [4] 柏 中能 ，张文学 .云南 磷矿 与选 矿 [J].磷肥 与复 肥 ，2010，25 (2)：73—75. [5] 桑红 源 ，张 福更.胶磷 矿浮选 工艺 [J].天津化 工 ，2008，22(5)： 43-45. [6] 孙洪 丽 ，岳 辉.磷矿 脱镁降 硅进展 及趋势 [J].矿冶 ，2006，15 (4)：24—26. [7] 杨 勇 ，钱押 林.某磷 矿分级 浮选试验研 究 [J].矿产保 护与利用 .2010(3)：23—26. [8] 郑世 波 ，吴 良图.大峪 口磷矿 选矿试 验及选 矿厂工艺 调试 [J].化工矿 山技术 。1997(2)：17—2O. [9] 钟 康年.不 同成 因磷 灰石可 浮性的研究 [J].国外 金属矿选 矿 ， 1991(9)：l4—23. [10] 余媛元 ，沈 静.云南某磷矿 浮选工艺流程探讨 [J].化工矿物与加工 ，2007(11)：14—16. [11] 罗惠华 ，柏 中能.云南海 口中低 品位 胶磷矿选矿工艺研究 [J].武汉工程大学学报 ，2008，30(2)：12—14. [12] 葛英勇 ，王凯金.低 品位难选胶磷矿的正一反浮选工艺研究 [J].矿 冶工程 ，2007，27(5)：l8—20. [13] 邓 伟 ，余媛元.常温 正一反浮选新 lI艺在难选清平磷 矿中的应用 [J].化工矿物与加工 ，2009(1)：6—8. [14] 邓丽君 ，李 国胜.西 南某磷矿 柱式正一反浮选 工艺研究 [J].化工矿物与加工 ，2009(9)：1—4. [15] 骆 兆军 ，钱 鑫.国 内外磷 矿选 矿 的新 进展 [J].中 国矿业 ， 1998(4)：50—53. [16] 彭 儒.某 磷块 岩 的双反 浮选研 究 [J].化工 矿 山技术 ，1992 (5)：30—31. [17] 钱押林 .某 硅钙 质磷块 岩双反浮选研究 [J].化工矿物与加工 ， 2006(1)：1-9. [18] 罗惠华 ，陈婷婷 .宜昌中低品位胶磷矿双 反浮选 试验研究 [J].化工矿物与加工，2010(1)：5-9. [19] 谭 菲玲.滇池地 区风化 磷矿擦洗脱 泥装置 评述 [J].化工矿物与加工 ，1995(2)：46—49. [2O] 吴彩斌 ，段希祥.我 国磷矿石 的处 理工艺研究 [J].云南冶金 ， 2008.29(4)：19—22. [21] 李惠民.浅谈滇池地 区磷 矿擦洗脱泥工艺 [J].化 工矿山技术 ， 1986(6)：52—53. [22] 罗 惠华 ，张洪文.云 南海 口磷 矿擦洗 尾矿合理 浮选工 艺研究 [J].矿产保护与利用 ，2o05(5)：25—27. [23] 周杰 强 ，陈建华 磁 矿擦洗尾矿浮选试验研究 [J].矿产保护与利用 ，2006(5)：19—21. [24] 杨 敖 ，杨 利 萍.磷 矿 的选矿 [J].矿产 综合 利 用 ，1997(6)： 13—16. [25] 吴 良图 ，林功敷 .瓮福 磷矿选矿试验及选矿 厂生产调试 [J].化工矿山技术 ，1996(3)：2O一23. [26] 孙华 峰 ，丁利华.重 介质旋 流器分选 磷矿 的工艺研究 与实践 [J].中国煤炭 ，2009，35(3)：76—77. [27] 牟利伟 ，刘燕华 .磁选机在磷矿重介质选 矿中的调试应用 [J].化工矿物与加工 ，2008(10)：32—34. [28] 邵 涛 ，乐宏 刚.分选 磷矿用重介质旋流 器的研究与实践 [J].化工矿物与加工 ，2009(10)：13—16. [29] 李冬莲 ，张 央.中低 品位磷矿重介质选 矿试验 [J].武汉工程大学学报 ，2007，29(4)：29—32. [30] 杨茂 椿.滇池 地区 中低 品位胶磷 矿重 浮选 矿试验研 究 [J].化工矿物 与加工 ，2004(5)：3—5. [31] 柏少 军 ，文书明 ，刘殿 文 ，等.云南某 高磷褐铁 矿石选 冶联合工艺研究 [J].金属矿 山，2010(1)：54—58. [32] 余 静 ，刘代俊.逆流 浸取低品位磷矿 的工 艺研 究 [J].化工矿物与加工 ，2006(6)：5-7. [33] 王尝任.磁 电选矿 [M].北京 ：冶金工业出版社 ，1986. [34] 戴 惠新 ，王春秀.电选在我 国磷矿选 矿 中应用 的可行 性探讨 [J].化工矿物与加工 。20o3(2)：5—7. [35] 段希祥 ，龚 贵生 .云南 磷矿资源开发利用 与问题探讨 [J].云南冶金 ，2oo2(5)：18—21. [36] 吴 敏 ，李凌凌 .嗜酸硫杆菌浸 出胶磷矿 的工艺研究 [J].矿 冶工程 ，2010，30(2)：51—53. [37] Mathers.利用选择性 絮凝从 含高氧化镁磷 酸盐中分选磷 灰石 [J].国外 金属矿选 矿 ，1997(9)：29—33. [38] 骆兆军 ，钱 鑫.磷灰石处理新工 艺—— 磁罩盖法 [J].中国矿、I.1999.8(1)：56—58.