云南海口中品位磷矿常温浮选试验_h

1、第 27 卷 第 2 期武 汉 化 工 学 院 学 报 Vo l. 27 N o . 2 2005 年 03 月J.W uhant.Chem.T ech.M ar .2005文章编号: 1004 4736( 2005) 020031 04云南海口中品位磷矿常温浮选试验罗惠华 , 刘丽芬2, 柏中能2 , 钟康年 , 李耀基2( 1. 武汉化工学院环境与城市建设学院, 湖北 武汉 430074;2. 云南磷化集团, 云南 昆明 650600)摘 要: 用正反浮选流程以及高效浮选药剂处理云南海口中品位硅钙质磷块岩类矿石, 先后进行了试验室小试、1 t/ d 扩大连续试验和 100 kt/ a 工业

2、试验, 获得优质磷精矿和满意的技术经济指标. 工业试验的试验指标为磷精矿 P 2O5 32. 47% 、M g O 0. 88% 、SiO 211. 02% , 产率 61. 02% 、回收率为 81. 06% .关键词: 硅 钙质磷块岩; 正反浮选; 工业试验 中图分类号: T D 923+ . 1文献标识码: A磷块岩、砾状磷块岩、硅质磷块岩. 海口磷矿矿石岩矿鉴定查明: 胶磷矿呈鲕状、假鲕状、球粒状或砂屑状, 一般粒径在 0. 10. 4 mm , 少数可达 0. 81. 4 m m, 鲕粒有石英、白云石. 胶磷矿边缘重结晶, 被纤维状细晶磷灰石包围成环带状, 胶结为胶磷矿或磷酸盐、铁泥

3、质. 石英、白云石、方解石多呈自形或半自形晶粒状与胶磷矿紧密分布, 它们相互形成砂状结构、假鲕状结构、胶结状、胶状结构 和生物碎屑状结构. 矿石构造有块状、条带状或条纹状、角砾状构造.1. 2矿物产状及嵌布特征胶磷矿: 海口磷矿矿石中, 胶磷矿主要呈假鲕状结构产出, 主要嵌布粒度范围在 0. 050. 3 mm 左右, 属细粒嵌布. 胶磷矿与脉石矿物相嵌关系较复杂: 一是胶磷矿中含有细粒, 微细粒杂质包体主要是白云石, 其次为石英, 少量的褐铁矿、粘土矿物、粘土质等; 二是胶磷矿与脉石交代连生现象较普遍, 其脉石主要是白云石、石英、粘土矿物等; 三是部分胶磷矿被铁质、碳泥质等粘土呈微细粒侵 染

4、, 或沿胶磷矿粒间, 边缘混杂, 污染. 条带状、假鲕状类型有胶磷矿相对较富集产出, 尤其是上层矿条带状、假鲕状类型富集程度更高, 且胶磷矿含杂质物较少, 上层矿可选性好于下层矿. 矿物中胶磷矿相对含量 50. 30% ( 质量分数, 下同) .硅质矿物: 呈碎屑状石英产出, 在砂质结构中富集产出, 被白云石、胶磷矿、粘土矿物等胶结, 在其它类型矿石中多呈分散状产于基质中, 胶磷矿普遍存在微细粒石英包体, 少数与胶磷矿呈交代连生结构. 粒质 0. 020. 4 mm , 其包体石英粒质 0引言云南省是中国的富磷省, 磷资源优势在于高品位的风化富矿及其擦洗磷精矿, 但随着易洗风化富矿储量的逐渐减

5、少, 这种优势渐渐失去, 不得不面对中低品位磷矿石( 主要是高镁原生矿) 的开发利用问题 1 . 这部分中低品位矿石除本身难分选外, 在滇池周边开发磷资源的另一个难题是废水排放要求严格, 要求尽可能多的回水利用, 还要求加工成本低. 云南中低品位磷矿选矿开发虽经多年的攻关研究, 探索了重选和浮选等选矿工艺, 取得了一定的成果, 终未得到令人满意的结果. 充分利用丰富的磷资源, 进行选矿产业化开发, 是云南经济可持续发展的要求. 笔者在实验室小试研究和 1 t / d 扩大连续试验取得成功和满意指标的基础上进行了年规模 7 万t 的工业试验.1原矿石性质1. 1 矿石物质组成与矿石类型海口磷矿属

6、浅海相沉积大型层状磷块岩矿床. 矿石主要矿物分为胶磷矿、次为少量微晶磷灰石, 次要矿物成分以白云石为主, 含有石英、方解石、长石、玉髓及少量的电气石、海绿石、白云母和 碳泥质物等. 按照矿石化学组份划分, 矿石工业类型为硅钙质磷, 按照矿石结构、构造和物质组份划分, 上、下层矿主要矿石自然类型为鲕状或假鲕状磷块岩、条带状磷块岩, 砂质磷块岩、生物碎屑磷块岩, 次为条纹状磷块岩、砾状磷块岩、条带状磷块岩、砂质磷块岩、生物碎屑磷块岩, 次为条纹状 收稿日期: 2004 09 20基金项目: 云南省院省校合作项目( 2000Y W 01)作者简介 罗惠华( 1 68) 男 湖北武 副教授 研究方向

7、磷矿选矿和矿物材料的开发 32武汉化工学院学报 第 27 卷0. 010. 1 mm 左右. 玉髓少量, 呈纤维状, 花瓣状产出; 绢云母、黑云母、白云母分散状, 粒质为0. 010. 06 mm . 相对含量 15%.碳酸盐矿物: 主要为白云石呈细粒、微细粒聚集体以胶结物形式嵌布于胶磷矿中, 与胶磷矿交带连生, 部分白云石与褐铁矿、碳泥质混杂连在一 起. 少量方解石也与白云石聚集胶结于胶磷矿中. 结晶粒度一般 0. 0510. 2 mm . 白云石相对含量22. 6%.1. 3原矿多元素分析小试、扩大连续试验、工业试验原矿多元素分 析结果见表 1、表 2、表 3.表 1 小试原矿多元素分析T

8、 able 1 T he chem ical co mposition of t he labor atory test in Haikou phosphate oreP2O5CaOM gOS O 2Al2O3Fe2O 3CO 2AI元 素烧失质量分数/ %24 9238 363 020 304207/7 75表 2 扩大连续试验原矿多元素分析T he chemical compositio n o f the continuous test in Haikou phosphate oreT able 2P2O5CaOMgOS O2Al2O3Fe2O3CO 2FAIK2ONa2O元 素烧失质量

9、分数/ %25 4239 763 396 740 8048 52 48 79 260 50 2表 3 工业试验原矿多元素分析T he chem ical co mposition of t he industrial test in Haikou phosphate oreT able 3元 素P 2O5CaOM gOS O 2Al2O3Fe2O 3CO 2FAI烧失质量分数/ %24 4939 603 626 600 70398 222 368 729 68在复证试验中, 重现了小试验结果, 由于一些新药剂的添加, 选别指标更好. 笔者开发的泡沫调整剂YP 5 和YP 1 联合使用可以代替碳

10、酸钠, 既降低成本, 又改善了泡沫性质. 其配伍以YP 5 1. 0 kg/ t 、Y P1 6. 0 kg/ t 为宜. 捕收剂YP 2 分批添加, 可提高回收率, 浮选温度 20 左右. 反浮选药剂优化条件是YP3 1. 4 kg/ t 、Y P4 2. 5 kg/ t . 磨矿细度对精矿M gO 含量和磷回收率有影响. 磨矿细度 82. 0% - 0. 074 m m, 精矿M gO 0. 24% , 产率 72. 04% , 回收率 88. 23%; 磨矿细度 76. 8%- 0. 074 mm, M gO 0. 37%, 产率 70. 38%, 回收 率 86. 31% .2. 2

11、扩大连续试验在实验室试验基础上进行了中品位矿扩大连续试验. 矿样采集共布置 10 个采样工程点: 海口磷矿区 7 个, 采样量 80% , 邻近矿区 3 个, 采样量20%, 一共采集 159. 6 t 矿样.试验采用一段闭路磨矿, 溢流浓度( 质量分数, 下同) 控制在 28% 30%, 细度为- 0. 0742试验结果与分析2. 1 实验室小型试验采用正反浮选工艺流程, 对海口磷矿中品位磷矿先后进行了实验室小试和复证试验, 试验数质量平衡图如图 1.mm 80% 左右, 采用正-反浮选流程, 正浮选添加YP5、YP 1、Y P2, 72 h 平均用量分别为 0. 94、5. 2、3. 5

12、kg/ t ; 反浮选添加 YP4、Y P3, 药剂用量分别为 3. 56、1. 33 kg / t . 试验是在自然温度下进行的, 因昼夜气温变化温度在 18 25 间波动, 浮选运行稳定. 72 h 流程取样考核结果为: 原矿 P2O 525. 11% 、M gO 3. 46% 时, 获 得 磷精 矿 P2O 531. 84% 、M gO 0. 48% , 产率69. 83% 、回收率为88. 54% 的指标. 扩大试验数质量平衡图见图 2.图 1 海口矿小试闭路浮选数质量平衡图( 细度82. 0%0. 074 mm )F ig . 1 T he labor atory test r es

13、ults o f Haiko u Or e第 2 期罗惠华等: 云南海口中品位磷矿常温浮选试验 3324. 44% 、MgO 3. 71% 、SiO217. 82% 时, 获得磷精矿 P2 O5 32. 47% 、 MgO 0. 88% 、 SiO2 11. 02% ,产 率 61. 02% 、回收率为 81. 07% 的指标. 工业试验图 2 海口连续试验数质量平衡图F ig . 2 T he continuous flotation test results o f Haikou Or e2. 3 工业试验试验矿样采自海口磷矿及周边 10 个有代表的磷矿区( 点) , 代表中品位资源量 9

14、 250 万t, 分布于海口磷矿一至四采区 6 个点, 周边云龙寺、马鞍山、尖山、白虎山矿区各 1 个点. 海口磷矿境界范围内矿样采集量占 4/ 5, 周边矿区矿样采集量占 1/ 5. 共采集试验矿样 7 122 t .工业试验以海口磷矿区矿石性质特性及实验室小试和扩大试验为依据, 磨矿细度确定为 - 0. 074 mm 80% 左右. 由于现场磨矿分级系统只有一段, 比较陈旧, 效率非常低, 处理量 10 t/ h, 磨矿细度难达到- 0. 074 mm 80%, 加之浮选机是深槽型, 粒度太粗, 易沉槽, 不利用浮选, 故工业试验规模定为 10 t/ h, 日规模 240 t, 年规模 7

15、. 2 万t. 通过磨矿分级系统调试, 确定磨矿浓度控制在 32% 34%, 细度控制在- 0. 074 m m 75% 78%. 在此条件下, 进行浮选调试和72 h流程取样考核. 由于试验在冬季进行, 因常温捕收剂YP3 的使用, 试验能在自然温度下进行, 试验室内气温为 1215 , 水温 1517, 矿浆温度 1921 . 浮选药剂添加量 YP5 0. 83 kg / t 、YP 110. 33 kg / t 、YP2 8. 77 kg / t、YP 4 4. 35 kg / t、YP 3图 3 工业试验数质量平衡图Fig. 3 T he indust rial t est resul

16、ts of Haikou Ore在工业试验调试中, 由于原生矿性质与小试、扩试矿样差异较大, 给调试工作带来了相当大的难度, 经过小试探索、复证和现场的不断调试, 发现只有大幅度增加捕收剂用量, 才能获得较好的指标. 其原因一是工业试验所用捕收剂的有效成分含量较扩试的低; 二是A 型浮选机槽深、死角多、既陈旧又磨损厉害、充气、搅拌不理想.3回水利用由于海口磷矿处于滇池周围的特殊地理位置,要求选矿废水尽可能的返回利用, 减少环境负荷和压力, 同时回水不影响浮选工艺. 整个工艺过程有两处产生废水, 一是精矿水, 二是正浮选和反浮选尾矿合并后的尾矿水.扩大试验中, 精矿水返回反浮选作业, 经几次循环

17、后其磷酸根离子浓度即达到平衡, 对浮选完全没有影响. 尾矿水经过简单处理之后, 返回磨矿系统回用, 对整个浮选无影响. 整个试验过程中没有发现使用回水与使用清水的明显不同. 选矿水 kg/ t, 9 个班样平均结果为: 原矿 P2O 51. 9634武汉化工学院学报 第 27 卷封闭循环, 不外排, 回水利用率达到 85% 左右, 达到“零排放” 2, 3 .工业试验中, 精矿水进行了回水, 返回到反浮选作业作为冲洗、补加水以及过滤机的滤布冲洗 水. 尾矿水输送至尾矿库存放, 因尾矿库与浮选厂之间没有回水系统, 未返回浮选使用, 而在尾矿库经澄清后回用到擦洗厂作为擦洗用水. 试验证明, 回水对

18、整个浮选工艺无影响, 因只有精矿水进行 了回水循环使用, 回水利用率 40% 50% 左右,所有选矿水封闭不外排, 仍达到“零排放”.4成本分析对上述三阶段试验的药剂成本和选矿直接成本( 磨矿钢球衬板、药剂、水、电消耗) 进行初步测算, 结果见表 4. 测算成本与国内外同类型矿石相比,选矿指标先进, 成本较低, 具有经济优势.表 4 成本估算T able 4T he r eag ents costYPYP 5YP 2*YP 3YP 4试验阶段药剂名称合计价格( 元/ )用量( k g/ 原矿)药剂成本( 元/ 原矿) 选矿比 直接成本( 元/ 精矿)3206 09240000 44 30004

19、 35 20047 283002 50 754 65实验室小试 3945 50价格( 元/ )用量( k g/ 原矿)药剂成本( 元/ 原矿) 选矿比 直接成本( 元/ 精矿)7005 203 644000 940 382 503 507 525 200336 923503 56259 7扩大试验4353 44价格( 元/ )用量( k g/ 原矿)药剂成本( 元/ 原矿) 选矿比 4304604800*5 0005*7 545070*08*645*3 00 378 882 042 80工业试验64精矿)65 6直接成本( 元/注 小试和扩大试验YP 2 用湖北原料制备, 工业试验 YP 2

20、用云南原料制备 2 * 数据为合理修正值 回反浮选使用, 对浮选工艺和指标均无影响, 回水利用率高, 选矿水可封闭循环不外排, 达到“零排放”.5结语a. 正- 反浮选流程适用于海口磷矿区中品位磷矿石的选别. 正浮选作业在碱性介质中排除相当数量的硅质脉石, 其泡沫精矿进入反浮选作业, 在弱酸性介质中浮起并排除大部分白云石, 可以获得高质量精矿和满意的分选指标. 云南海口中品位磷矿选矿获得成功.b. 由于高效浮选药剂的采用, 正浮选实现常温无碱浮选, 只一次粗选作业, 反浮选一粗一扫作业, 流程结构简单, 泡沫流动通畅. 反浮选抑制剂YP3 的使用避免了使用大量硫酸而引起的“结钙”现象. 试验证

21、明, 正反浮选工艺具有流程通畅, 状态稳定, 易于操作控制等优点.c. 浮选过程中, 尾矿水经过简单处理之后, 可 以返回磨矿、正浮选使用, 精矿水可不经处理, 返 参考文献: 1王买学, 常振球. 云南省磷矿资源开发利用现状与初步建议 J . 化工矿物与加工, 2004, ( 1) : 1 4.钟康年, 罗惠华, 谢恒星, 等. 云南中品位磷块岩浮 选扩大连续试验和回水利用 J . 矿冶, 2002, 11( 7) :213 216.Zhong K N , W ei Y H, L uo H H, et al. M iddle low Gr ade Phosphate Beneficiatio

22、n and R ecy cling of 2 3Flotation Wastewater in China A . T he XX IIInter national M ineral Pr ocessing Congr ess C . Capetow n: South A fricantitute o f M ining andM etallurg y ( Wester Cape Br ench ) , 2003. 17591767.( 下转第 37 页)第 2 期等: 累托石有机改性实验研究 37 6谢少波, 张世民. 聚丙烯/ 层状硅酸盐纳米复合材料的制备、结构和性能 J . 高分子通报,

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24、ly nano composites J . Composites Science and T echno log y, 2003, 63:1607 1616.参考文献: 1王 珂 , 朱湛, 郭炳南. 有机蒙脱土的制备极其结 7构表征 J . 北京理工大学学报, 2002, 22( 2) : 240243.武保华, 王一中, 余鼎声. 有机蒙脱土的制备与表征 J . 石油化工, 1999, 28: 153 156.梁国栋, 徐卫兵. 聚丙烯/ 接枝物/ 蒙脱土纳米复合材料的制备 J . 现代塑料加工应用, 2002, 14( 1) : 57. 2 8 3 4马晓燕, 鹿, 梁国正. 累托石粘

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26、and Civ il Engineering , W uhantitute of Chem ical T echnology , W uhan 430074, China)Abstract: The orgranophilic rectorite w as obtained in an ionex change reaction of rectorite withquaternary am monium salt( CTAB) . The effect of t ime, pH and temperature on the degree of exchang e ofCTAB and Na +

27、in Na r-ectorite was studied. It was found that CTAB is good, compared withCH3( CH2)10CHOSO3Na and the effects of reaction conditions on the deg ree of exchange such astemperature , time, pH are researched. The results show that the degree of ex change is high in conditions70 , 2 hand pH = 7. 37. T

28、he deg ree of exchang e CT AB is observed to have increased f rom 1. 1392 nm to 1. 359 8 nm .Key words: rectorite clay; Na substitution;cation ex change capacity; orgranophilic modification本文编辑: 萧宁89. 1%,spacing lay ers of rectorite was( 上接第 34 页)Flotation test in Yunnan Haikou middle grade phosphate at normal tempe