岩浆岩型磷灰石矿选矿工艺实例

一、马营磷矿选矿厂

马营磷矿选矿厂，位于河北省承德市马营村。1976年投产。规模为年处理原矿石30万吨，年产磷精矿5.18万吨、钒铁精矿5.62万吨。是中国北方一中型采、选联合企业。

该矿属基性岩型磷灰石矿床，主要岩系为斜长岩、苏长岩、辉长岩类所组成的基性杂岩体，呈磷灰石及钒钛磁铁矿化。矿体形态较复杂。

矿区分南、北两矿带，北矿带东西延长1100m、宽2500m；南矿带长8000m、宽150米。全矿区平均含P₂O₅ 7.5%。

该矿矿石类型主要为块状和浸染状钒钛磁铁矿－磷灰石矿型，其次为贫磷的钒钛铁矿型。组成矿物主要有磷灰石、含钒磁铁矿、钛铁矿以及斜长石、纤闪石、绿泥石、黄铁矿、辉石等。

磷灰石  为氟磷灰石。粒度较粗，大于0.2mm者占90%以上。分布均匀。绝大多数以个体或集合的形式嵌布于钒铁磁铁矿、钛铁矿、纤闪石和绿泥石等矿物中。

含钒磁铁矿  这是该矿床主要铁矿物和含钒量最高的矿物。单矿物分析，含V₂O₅ 0.75%、Co 0.0032%、TFe 66.95%、TiO₂ 5.42%。其嵌布粒度与磷灰石相近。

钛铁矿  是主要的含钛矿物。单矿物分析，含TiO₂ 49.49%、V₂O₅ 0.0065%、Co 0.006%。矿物形态有两种：一种呈不规则粒状或粒状集合体嵌布于脉石矿物中，粒度大于0.2mm者占90%以上；另一种呈网格状，粒度较小。

硫（钴）化物  矿石中硫含量虽不高，但形成的矿物却极复杂。其中以黄铁矿为主，黄铜矿次之。钴则以类质同象的形式存在于黄铁矿中，约占30%～40%。

1972年，北京矿冶研究院对该矿的三种矿样（地表样、坑道样、岩心样）进行过试验室试验。所用原矿的化学组成为（%）：P₂O₅6.46～6.60、TiO₂4.30～6.40、TFe18.16～22.45、V₂O₅0.14～0.21、Co 0.0073～0.0085。采用浮选－磁选－浮选联合流程，依次获得磷精矿（品位为35% P₂O₅、回收率为94%）、钒铁精矿（含Fe60%、V₂O₅ 0.65%～0.7%；回收率分别为50%～60%和70%～80%）、硫钴精矿（含S35%、Co0.25%～0.3%；回收率分别为70%和30%）和钛精矿（含TiO₂为45%～48%、回收率为40%～50%）。

但是，目前选矿厂实际生产过程中，仅回收磷精矿和钒铁精矿。其选别工艺原则流程，见图1。

图1  选矿厂工艺原则流程图

选矿厂生产过程是：井下或露天开采的矿石（最大块度450mm），先经两段一闭路的破碎流程，将矿石破碎到小于15mm，然后送往与双螺旋分级机组成闭路的球磨机进行磨矿，得粒度为－0.2mm的分级溢流，分送给两个系统浮选。浮选流程为一次粗选、一次扫选和两次精选（原设计为四次精选）。药剂用量为（公斤／吨原矿）：碳酸钠2.63、水玻璃0.91、氧化石蜡皂0.81.浮选泡沫产品即为磷精矿，经浓缩、过滤、干燥后外运。浮选尾矿脱泥后磁选，得钒铁精矿，经浓缩、过滤后出厂。磁选尾矿送尾矿坝，澄清水直接排放。

选矿厂主要技术经济指标，以1981～1983年间最优年指标为例，列于表1。

表1  选矿厂主要技术经济指标

二、苏联希宾磷矿第二浮选厂（АНОФ－2）

苏联是世界上磷矿石主要生产国之一。其生产中心是科拉半岛、卡拉套和阿克秋宾斯克三个矿区。

位于俄罗斯加盟共和国西北部科拉半岛的希宾磷矿，是苏联最大的磷矿基地，也是世界上著名的岩浆岩型磷灰石矿采、选联合企业。该地区已探明磷矿石储量的有14个矿床，以1974年计，共有表内矿石储量31.46亿吨，平均含P₂O₅ 16%～17%、Al₂O₃ 13.5%。预测远景储量57亿吨，占苏联磷矿总资源的80%～85%。

目前该地区正在生产的矿山有四个：库基斯乌姆乔尔（Кукисвумчорр）、尤克斯波尔（Юкспорр）、阿帕齐吐（Апатит）盆谷和普拉托拉斯乌姆乔尔（Пасторасвумнорр）高原。除已于三十年代和1965年投产的年产磷精矿合计约2000万吨的第一、第二浮选厂外，还有预计于1987年投产的年产磷精矿1000万吨的第三浮选厂。整个希宾地区磷精矿产量，占苏联总产量的80%以上。磷精矿品位达P₂O₅  39.4%，实属世界之冠。

希宾磷矿属单一的磷灰石－霞石矿床。矿石构造类型不一、有斑点状、斑点条带状、角砾状、扁平带状等。含磷灰石矿体分为两个主要矿带：上矿带占矿层三分之一，含P₂O₅ 26%～28%；下矿带占矿层三分之二，含P₂O₅ 16%～18%。目前入选的矿石，平均含磷灰石40%～44%、霞石35%～40%、霓辉石8%～12%、长石3%～5%、榍石1.2%～1.9%、钛磁铁矿1%～1.8%、其他成分1%～2%、次生矿物2%～3%。磷灰石的棱状结晶较好，颗粒为0.1～1.0mm（称之细粒）和2～12mm（称之粗粒），比伴生矿物颗粒要小，可碎性较好。其平均化学组分，列于表2。

表2  希宾磷矿入选矿石平均化学组成

在希宾地区的磷矿石中，还有一种是在基性岩风化过程中所形成的、含有大量粘土类矿泥的、赭土性质的矿石。这种矿石在总的矿石的平均储量中约占1.5%～3%。在选矿厂入选的矿石中，这种矿石的平均含量大约占组成矿物量的10%。选别时，如该种矿石量在12%～15%以下，选矿过程进行较顺利；如果该种矿石量增高或者有组成不定的复合矿掺入，则磷精矿的质量将因之降低。靠近阿帕齐吐的希宾磷矿第二浮选厂，主要处理含粘土较多的“混合矿石”。

希宾磷矿第二浮选厂，第一期工程于1965年投产，以后又多次扩建。现规模为年处理原矿石2300～2500万吨。1980年产磷精矿1450万吨。选厂自1979年起开始利用回水，目前回水利用量已达100%。新鲜水仅消耗在补偿生产过程和尾矿池中水的损耗，使新鲜水的用量从原来的21.4km³／时降低至5.64km³／时。

该厂的入选矿石含P₂O₅15%～17%，氧化矿的比例约占20%，所以其工艺指标比第一浮选厂低。矿石沿电气铁路用载重量为105吨的自卸式翻斗车运至选厂，按图2所示工艺流程进行选别。获得工艺回收率91%－92%（商品回收率89%－90%）。选矿厂所采用的主要工艺设备，详列于表3。浮选系统的数、质量流程，该厂27^＃系列为例，绘于图3。

图2  希宾磷矿第二浮选厂磷灰石精矿生产工艺流程

表3  希宾磷矿第二浮选厂主要设备表

图3  希宾磷矿第二浮选厂27^＃系列数、质量流程

该厂采用的浮选药剂，与第一浮选厂相同。因原矿中氧化矿含量较高，药剂用量稍多。详见表4。

表4  浮选药剂用量

选别后的尾矿，经两段泵送至尾矿池或直接排入位于依曼德腊湖别拉亚湾的尾矿坝。尾矿坝沉淀后的澄清水按循环系统供给选矿厂。部分水需要在水制备工段清除泥渣和有害杂质。

该厂除主要生产磷灰石精矿外，还回收霞石矿。所得霞石精矿含Al₂O₃ 28.5%～29%，是成产铝、碳酸钠、碳酸钾、玻璃和多种建筑材料的原料。

希宾磷矿第二浮选厂的质量指标和成本构成，根据七十年代末有关资料，分别汇于表5和表6。

表5  希宾磷矿第二浮选厂质量指标

表6  希宾磷矿第二浮选厂车间成本中磷灰石矿选各工序成本（%）