張作金， 周振華， 吳天來， 張慶豐,2

1.承德寶通礦業(yè)有限公司,河北 承德 067000；2.河北鋼鐵集團(tuán)灤縣司家營(yíng)鐵礦有限公司,河北 唐山 063000

磷是一種重要的化工原料，可用于制備磷肥、磷酸及其磷酸鹽類等化工制品，同時(shí)也廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品及陶瓷等工業(yè)領(lǐng)域。隨著礦物資源的不斷開發(fā)利用，現(xiàn)有的礦產(chǎn)資源“貧、細(xì)、雜”的特點(diǎn)越來越突出。

河北承德地區(qū)基性超基型巖中賦存超貧磁鐵礦并伴生磷灰石，由于P2O5品位較低，通常隨選鐵尾礦排出，造成磷礦產(chǎn)資源的浪費(fèi)[1-2]。近年來對(duì)于承德地區(qū)選鐵尾礦中回收磷的研究也逐漸增加，霍松洋等[3]人以AW-01為捕收劑，采用一次粗選三次精選浮選工藝流程，可獲得磷精礦P2O5品位為31.36%；聶軼苗等[4]人在礦漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的試驗(yàn)條件下,采用一次粗選三次精礦的浮選工藝流程，可獲得P2O5品位為32.74%的磷精礦、回收率為86.11%；劉健[5]以油酸鈉作為捕收劑，經(jīng)過一次粗選兩次精選兩次掃選浮選閉路試驗(yàn)，獲得了磷精礦P2O5品位39.28%、回收率86.89%的良好浮選指標(biāo)。本文在系統(tǒng)的工藝礦物學(xué)研究基礎(chǔ)上利用組合捕收劑進(jìn)行流程試驗(yàn)，最終實(shí)現(xiàn)磷礦物的有效回收，減少礦產(chǎn)資源的流失，促進(jìn)了尾礦的綜合利用[7-9]。

1 原礦性質(zhì)

選鐵尾礦化學(xué)多元素分析結(jié)果如表1所示。

表1 選鐵尾礦化學(xué)成分分析結(jié)果

選鐵尾礦中磷的化學(xué)物相分析結(jié)果見表2所示，選鐵尾礦中的磷物相主要為磷灰石，占99.30%。

表2 尾礦中的磷物相分析結(jié)果

選鐵尾礦中的可回收的磷礦物為磷灰石，如圖1所示，從SEM鏡下可看出磷灰石在尾礦中嵌布粒度較粗，粒狀不規(guī)則，單體解離度較好，已經(jīng)具備一定的分選條件。

圖1 選鐵尾礦SEM分析

2 試驗(yàn)藥劑和方法

2.1 試驗(yàn)藥劑

試驗(yàn)中用到的捕收劑包括MES-1(脂肪酸甲酯磺酸鈉)、MES-2(主要成分為脂肪酸甲酯磺酸鈉，添加一定比例十二胺，增強(qiáng)對(duì)磷灰石的捕收性)和氧化石蠟皂，水玻璃為抑制劑。

2.2 試驗(yàn)方法

取承德某鐵選廠現(xiàn)場(chǎng)的尾礦過濾、烘干、混勻、縮分制取試驗(yàn)樣。測(cè)定礦樣-0.074 mm含量為 21.67%。稱取礦樣200 g于0.5 L浮選槽中按照藥劑制度進(jìn)行浮選試驗(yàn)，藥劑初步探索試驗(yàn)流程如圖2所示，浮選得到的產(chǎn)品進(jìn)行稱重、烘干制樣并進(jìn)行化驗(yàn)分析。

圖2 條件試驗(yàn)流程圖

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 單一捕收劑試驗(yàn)結(jié)果

單一捕收劑試驗(yàn)考察MES-1、MES-2和氧化石蠟皂三種不同的捕收劑對(duì)選鐵尾礦中的磷回收效果，試驗(yàn)采用捕收劑用量為300、400、500、600、700 g/t，水玻璃用量為300 g/t，試驗(yàn)結(jié)果見圖3至圖5。

圖5 氧化石蠟皂用量對(duì)浮選指標(biāo)影響

圖3 MES-1用量對(duì)浮選指標(biāo)影響

由圖3可知MES-1對(duì)磷的回收率影響較大，隨著捕收劑MES-1用量的增加，精礦P2O5品位和回收率不斷增加，當(dāng)捕收劑用量為600 g/t時(shí)可獲得精礦P2O5品位為20.40%、回收率為68.59%的較好指標(biāo)；再增加捕收劑用量，精礦P2O5品位反而降低，回收率增加幅度變緩。

由圖4可知隨著捕收劑用量的增加，精礦品位逐漸降低，捕收劑MES-2對(duì)于磷精礦P2O5品位影響較大，回收率表現(xiàn)出先增加后降低的趨勢(shì)；當(dāng)捕收劑用量為400 g/t時(shí)，可得到較好的浮選指標(biāo)，精礦P2O5品位為16.30%，回收率為70.71%。

圖4 MES-2用量對(duì)浮選指標(biāo)影響

由圖5可知隨著捕收劑氧化石蠟皂用量的增加，磷精礦回收率提高顯著，但是精礦品位同時(shí)也降低較多。綜合考慮浮選結(jié)果，氧化石蠟皂最佳用量為500 g/t時(shí)，精礦品位為11.10%，回收率為77.55%，浮選指標(biāo)較好。

綜合對(duì)比三種捕收劑效果發(fā)現(xiàn)，捕收劑MES-1用量為600 g/t便可獲得較好的磷精礦P2O5品位為20.40%，說明MES-1捕收劑對(duì)于尾礦中的磷具有良好的選擇性，但是捕收性稍弱；捕收劑MES-2在用量為400 g/t時(shí)綜合浮選指標(biāo)較好，精礦品位為16.3%，回收率為70.71%；氧化石蠟皂對(duì)于精礦回收率影響較大，當(dāng)氧化石蠟皂用量為300 g/t時(shí)，回收率即可達(dá)到72.42%，氧化石蠟皂用量為700 g/t時(shí)，回收率達(dá)到83.22%，說明氧化石蠟皂對(duì)于尾礦中磷的捕收性較好，但是選擇性較差。

3.2 組合捕收劑配比試驗(yàn)

為了得到更好的浮選技術(shù)指標(biāo)，將MES-1、MES-2和氧化石蠟皂按照一定的配比組成組合捕收劑進(jìn)行試驗(yàn)，進(jìn)一步考察不同捕收劑間的協(xié)同效應(yīng)對(duì)浮選指標(biāo)的影響，試驗(yàn)中組合捕收劑用量為400 g/t，水玻璃用量為300 g/t，采用一次粗選工藝流程，試驗(yàn)結(jié)果見表3所示。

表3 捕收劑質(zhì)量配比試驗(yàn)結(jié)果/%

組合捕收劑試驗(yàn)結(jié)果表明，組合捕收劑質(zhì)量比例為m(MES-1)m(MES-2)m(氧化石蠟皂)=721時(shí)，用量為400 g/t時(shí)通過一次粗選得到的浮選指標(biāo)最佳，精礦P2O5品位為20.3%，回收率為85.41%。

3.3 組合捕收劑用量試驗(yàn)

捕收劑的用量對(duì)于浮選指標(biāo)有較大的影響。將捕收劑按照質(zhì)量比m(MES-1)m(MES-2)m(氧化石蠟皂)=721進(jìn)行配比制備，組合捕收劑用量試驗(yàn)結(jié)果如圖6所示。

圖6 組合捕收劑用量對(duì)浮選指標(biāo)影響

如圖6所示，隨著捕收劑用量的不斷增加，浮選精礦品位不斷降低，當(dāng)捕收劑用量為400～500 g/t時(shí)精礦回收率增加的緩慢，而精礦P2O5品位從20.30%降低至19.72%，當(dāng)捕收劑用量超過500 g/t，回收率呈現(xiàn)下降較快的趨勢(shì)。綜合考慮精礦品位和回收率指標(biāo)，選擇組合捕收劑最佳用量為400 g/t，此時(shí)得到的精礦P2O5品位為20.30%，回收率為85.41%。

3.4 閉路試驗(yàn)

選鐵尾礦中的磷回收閉路試驗(yàn)采用一次粗選、三次精選和一次掃選的工藝流程，如圖7所示。藥劑制度為粗選組合捕收劑用量為400 g/t，水玻璃用量為300 g/t，精選Ⅰ添加水玻璃200 g/t，精選Ⅱ添加水玻璃100 g/t，試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

圖7 浮選閉路流程圖

表4 浮選閉路試驗(yàn)結(jié)果/%

由表4可知原礦中磷品位為2.87%，采用一次粗選、一次掃選和三次精選的試驗(yàn)條件下，可以獲得磷精礦產(chǎn)率為7.29%、品位為34.60%、回收率為87.91%的良好指標(biāo)。

3.5 尾礦鏡下分析

取閉路浮選試驗(yàn)得到的尾礦制樣后在SEM鏡下分析后的結(jié)果如圖8所示。

圖8 選磷后尾礦SEM分析

從圖8可以看出，選磷后的尾礦中的磷灰石與脈石連生，以脈石包體的形式損失于尾礦中。磷灰石的嵌布粒度較集中于0.01～0.06 mm范圍，最粗磷灰石顆粒粒徑可達(dá) 0.12 mm。因此在后續(xù)的研究中可通過磨礦使得脈石與磷灰石連生體實(shí)現(xiàn)單體解離，進(jìn)而達(dá)到提高磷回收率的目的。

4 結(jié)論

(1)由選鐵尾礦中的磷礦物物相分析發(fā)現(xiàn)，磷物相主要為磷灰石，占99.30%。SEM鏡下分析發(fā)現(xiàn)，磷灰石在選鐵尾礦中嵌布粒度較粗，嵌布粒狀不規(guī)則，單體解離度較好。

(2)單一捕收劑試驗(yàn)表明，MES-1捕收劑對(duì)于尾礦中的磷具有良好的選擇性，氧化石蠟皂對(duì)尾礦中的磷的捕收性較好；組合捕收劑試驗(yàn)表明，在質(zhì)量比m(MES-1)m(MES-2)m(氧化石蠟皂)=721時(shí)可獲得較好的浮選指標(biāo)。

(3)閉路試驗(yàn)結(jié)果表明組合捕收劑用量為400 g/t、水玻璃用量為600 g/t時(shí)，采用一次粗選、一次掃選和三次精選的試驗(yàn)條件下可以獲得磷精礦產(chǎn)率為7.29%，P2O5品位為34.60%、回收率為87.91%的良好指標(biāo)。

(4)由選磷后的尾礦進(jìn)行SEM分析可知，選磷后的尾礦中的磷灰石與脈石連生，以脈石包體的形式損失于尾礦中，可通過磨礦使得脈石與磷灰石連生體實(shí)現(xiàn)單體解離。