磷矿是指在经济上能被利用的磷酸盐类矿物的总称，是一种重要的化工原料。我国磷矿资源比较丰富，已探明资源总量仅次于摩洛哥，位居世界第二位。我国磷矿产资源的主要特点有：资源储量较大，但分布过于集中；富矿少，贫矿多；难选矿多，易选矿少；较难开采的倾斜至缓倾斜，薄至中厚矿体多，适宜于大规模高强度开采的少。
近年来，随着我国矿业政策的调整和国民经济的持续健康发展，对各种矿产品的需求不断增长，国地资源部已将点矿列为2010年后不能满足国民经济发展需要的20个矿种之一。
我国对某低品位镁质磷块岩矿石进行了实验室流程试验和扩大连续试验。此前镁质磷矿大多采用磷酸为抑制剂，由于磷酸价格高导致选矿成本非常高，另一方面，没有高性能的捕收剂，选矿效率低，经济效益有效期，选矿技术难以真正转化为生产力。本试验研究用硫酸代替磷酸，采用新型捕收剂TF－66，使选矿成本迅速降低，同时又可以获得优良的技术指标，使选矿技术转化为生产力成为可能，这在磷矿选矿是一项重大突破。
该低品位镁质磷矿石含P2O520.48%、MgO9.45%。流程试验采用硫酸、TF－66药剂，磨至74μm含量为70.4%入选，就可获得P2O5含量35.94%、回收率88.27%的磷精矿。扩大试验连续稳定运行了72h，所获精矿含P2O5为36.15%、回收率90.76%，精矿中MgO含量为0.839%，尾矿中P2O5含量仅为3.90%。指标非常理想。
一、矿石性质
该磷矿为镁质磷块岩矿石，主要由磷灰石及白云石两类矿物组成。具隐晶质结构、泥晶结构、细－微晶结构、粒屑结构、条带状结构。主要是条纹带状构造。
磷灰石：镜下为淡棕色，成“胶状”显微晶质。显微磷灰石经聚集在矿石中以团粒形式产出。团粒为化学聚沉形成，基本为椭球状、次球状、球状，边缘圆滑、无棱形边、长径多数介于0.15～0.25mm，约占团粒总量的70%，长径0.25～0.3mm者约占5%，长径0.10～0.15mm者约占25%。也有少数形状不规则的团粒，其粒径和长径比变化较大。在磷灰石矿物团粒的内部往往杂有少量较细的白云石、玉髓等杂质。
白云石：镜下为浅色一无色透明，它形粒状。单体晶粒粒度最小0.02mm，最大0.1mm，多数0.03～0.08mm。在磷矿石中白云石95%呈集合体，以胶结物形式出现，少量分布在泥晶磷灰石团粒内部。磷矿石中白云石约有10%左右是呈微细粒状分布于磷灰石团粒内部与磷灰石共同组成团粒，其粒径多在5～10μm。
石英，镜下无色、底突起，微晶集合体，单晶粒度0.02～0.03mm，聚结成不规则形，分布于磷灰石团粒内，少量呈不规则状，似脉状分布于磷灰石团粒之外。绝大部分石英都和磷灰石团粒紧密共生。产在磷灰石团粒内部。有少量光性完好的石英粒状碎屑，嵌布于白云石之间，最大晶粒状0.2mm。
方解石：含量不多，多呈它形粒状。主要分布于后期裂隙中呈脉状、断续状产出，粒度一般0.05～0.75mm，少量零星分布于磷质集合体间的白云石粒间，粒度一般0.02～0.2mm。
其它矿物：水云母、黄铁矿均微量。镜下见水云母多呈独立微晶片状分布于泥晶磷灰石团粒中，含量小于1%；黄铁矿含量很微，粒度一般2～5μm，多分布于白云石胶结物中，少量在磷灰石团粒内。原矿化学多元素分析结果见表1。
表1 原矿化学多元素分析结果
二、选矿试验
磷矿的选矿方法很多，有正浮选、反浮选、擦洗脱泥、重介质分选等。国内外对磷矿的选矿研究很多，最有成效是浮选法。浮选法包括正浮选、反浮选、正－反浮选和双反浮选等工艺。生产实践中用得较多的是正－反浮选工艺和反浮选工艺。当矿石属硅质胶磷矿时，采用正浮选法，如江苏锦屏磷矿；当矿石属硅镁质胶磷矿时，采用正－反浮选法，如湖北王集磷矿；对钙镁质或镁质胶磷矿，采用反浮选法，如贵州瓮福磷矿。在镁质磷矿反浮选降镁使用的捕收剂中，我单位自行研究配置的新型TF－66药剂具有较好的选择性及捕收能力，为石油提炼的副产品，来源广，无毒。
（一）实验室试验
1、磨矿细度试验
磨矿细度试验流程见图1，从表2试验结果可以看出，随着磨矿细度的增加，精矿中P2O5含量逐渐升高，回收率呈上升趋势，MgO含量则逐渐降低。当磨矿细度－74μm占70.4%，精矿中P2O5含量已达34.47%，回收率为84.88%，MgO含量为1.79%，MgO排除率已达90.46%。当继续增大磨矿细度时，精矿中P2O5品位及回收率变化均不明显，而磨矿费用却要明显增加。因此确定磨矿细度－74μm含量为70.4%。
2、硫酸用量试验
表2 磨矿细度试验结果
硫酸用量试验结果见表3，由表3可知，随着硫酸用量的增加，精矿中P2O5含量逐渐升高，MgO含量逐渐降低，P2O5回收率上升较快。综合考虑，硫定硫酸用量为12kg/t，此时精矿中P2O5含量为32.56%，回收率为90.95%，MgO含量为2.76%。
表3 硫酸用量试验结果
3、TF－66用量试验
试验固定硫酸用量为12kg/t，进行TF－66药剂用量试验。从表4试验结果可知，随着捕收剂TF－66用量的增加，精矿产率逐渐降低，精矿中P2O5含量逐渐升高，MgO含量降低，尾矿中MgO的排除率增高。当捕收剂TF－66用量为1000g/t时，精矿中P2O5含量为32.66%回收率已达91.12%，MgO排除率为83.08%。因此，确定捕收剂TF－66用量为1000g/t。
表4 TF－66用量试验结果
4、开路试验
按图2流程及条件进行开路试验，由表5试验结果可知，经过一次精选就可得品位36.69%、回收率86.46%的磷精矿，精矿中MgO含量仅为0.82%。浮选中矿分选效果较好，经过再选亦可获得品位为30.69%的精矿1。尾矿中P2O5含量为4.26%，损失率仅为8.94%。
表5 开路试验结果
5、闭路试验
按图3流程及条件进行闭路试验，试验结果见表6。
表6 闭路试验结果
（二）扩大连续试验
扩大连续试验的任务是验证和确定实验室条件下制定的药剂制度和选矿流程。在大多情况下，间断给料的实验室设备的工作制度不同于连续运转设备的工作制度，从而降低了选矿工艺指标的重现性。而实验室条件下，磨矿作业是不带控制分级的，具有中矿返回的闭路工艺流程也纯粹是连续试验的模拟。为了验证流程试验的工艺制度及流程结构的可靠性，进行了连续运转72h的扩大试验。扩大连续试验系统示意见图4，工艺条件及试验结果分别见表7、表8。从表8数据可以看出，扩大连续试验所获磷精矿指标要好于流程试验，完全验证了流程试验确定的工艺制度可靠性高，指标高现性好。
1－原矿仓；2－90×110摆式给矿机；3－φ420×450格子型连续球磨机；
4－φ200×1650螺旋分级机；5－6XDT8L调浆桶；6－FX机械搅拌式连续浮选机
表7 扩大连续试验工艺条件
表8 扩大连续试验结果
三、结语
（1）该矿石为低品位镁质磷块岩矿石，含P2O520.48%、MgO99.45%，主要由磷灰石及白云石两类矿物组成。具隐晶质结构、泥晶结构、细－微晶结构、粒屑结构、条带状结构。主要是条纹条带状构造。
（2）矿石在磨矿细度－74μm占70.4%时，采用新型捕收剂TF－66，经一次粗选、两次精选的闭路工艺流程就可获得产率50.28%、品位35.94%、回收率为88.27%的磷精矿，精矿中MgO含量为0.89%。
（3）在流程试验的基础上进行了扩大连续试验，试验连续稳定运行了72h，磷精矿产品中P2O5品位为36.15%、回收率为90.76%，精矿中MgO含量为0.84%。完全验证了流程试验确定的工艺制度及流程结构可靠性高，重现性好。
（4）新型捕收剂TF－66对该为低品位镁质磷矿石完全适合，选矿技术指标非常理想，重现性好，为该磷矿石的开发利用提供了有利依据。
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