磷矿浮选工艺

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-正浮选、正-反浮选、双反浮选工艺^[5,6]。针对极细粒嵌布的胶磷矿, 可以采用分级浮选工艺^[7]。

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-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S808为脉石抑制剂, 在湖北王集磷矿建成了世界上__座采用直接正浮选的大型硅钙质沉积选矿厂。郑世波等^[8]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, 在入选原矿w (P₂O₅) 为17.31%的情况下, 获得了w (P₂O₅) 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^[9]。

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。

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^[10]对云南某碳酸盐型胶磷矿进行了试验研究, w (P₂O₅) 25.20%、w (Mg O) 5.04%的胶磷矿采用单一反浮选, 获得w (P₂O₅) 31.72%、w (Mg O) 0.69%的磷精矿。罗惠华等^[11]对云南海口中低品位胶磷矿采用单一反浮选, 获得w (P₂O₅) 30.32%、w (Mg O) 0.44%的磷精矿, P₂O₅回收率达87.64%。

正-反浮选工艺通常用于处理钙-硅质磷块岩。钙-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, 在酸性介质中实现碳酸盐与磷矿物的分离。

反-正浮选工艺一般用于处理硅-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^[12]对某中低品位钙-硅质胶磷矿采用正-反浮选工艺, 在原矿w (P₂O₅) 19.41%的情况下, 获得磷精矿w (P₂O₅) 32.07%、P₂O₅回收率为89.63%的指标。邓伟等^[13]对清平难选胶磷矿采用正-反浮选工艺, 对于入选w (P₂O₅) 22.22%、w (Mg O) 2.91%的原矿, 获得精矿w (P₂O₅) 30.37%、w (Mg O) 0.53%、P₂O₅回收率为82.99%的指标。邓丽君等^[14]对西南某磷矿通过柱式正-反浮选, 对于入选的w (P₂O₅) 22.68%、w (Mg O) 2.62%原矿, 获得精矿w (P₂O₅) 29.22%、w (Mg O) 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w (P₂O₅) 22.31%、w (Ca O) 34.89%、w (Mg O) 3.29%、w (Si O₂) 22.37%, 经反-正浮选, 最终获得w (P₂O₅) 32.46%、w (Mg O) 1.28%、P₂O₅回收率73.40%的磷精矿^[15]。

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^[16]对某磷块岩的双反浮选试验, 获得了精矿w (P₂O₅) 32.82%、磷收率为80.50%的指标。钱押林^[17]对某硅钙质磷块岩进行了双反浮选试验研究, 当原矿w (P₂O₅) 24.16%、w (Mg O) 4.42%时, 获得w (P₂O₅) 31.67%、w (Mg O) 0.73%、P₂O₅回收率为85.84%的磷精矿。罗惠华等^[18]对宜昌中品位磷块岩进行了双反浮选工艺研究, 获得了w (P₂O₅) 30.05%、P₂O₅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。