我國磷礦資源豐富,但磷礦的回收利用率卻并不理想,除少數國家采用洗礦脫泥及選擇性磨礦脫泥工藝對磷礦進行浮選外,基本上都采用磷礦浮選工藝。本文根據礦石性質及指標要求,對各種磷礦浮選工藝進行介紹,幫助磷礦選礦廠選用合適的浮選工藝。
一、直接正浮選工藝
“直接正浮選”是采用一種能同時抑制碳酸鹽和硅質脈石的抑制劑,用脂肪酸類捕收劑將磷礦物浮起。該工藝已在湖北大峪口磷礦選礦中獲得成功應用,但是由于入選原礦品位太低、精礦生產成本太高、經濟效益不好而被迫停產。
該工藝存在的問題如下:“三高”問題,即高細度、高溫度、高碳酸鈉用量,由于“三高”致使選礦成本上升。加上當時云南省發現廉價的低鎂風化擦洗工藝和后來成本較低的單一反浮選工藝,致使直接正浮選技術研究停滯不前,但隨著今后磷礦入選品位的不斷下降,直接正浮選技術有較大的發展空間,只是比較依賴浮選藥劑的浮選性能。該工藝的適應性如下:
1、中低品位磷礦石特別是MgO質量分數低于2%的礦石,通過直接正浮選就可以達到精礦MgO質量分數小于1%的要求,不必采用兩段浮選,從而簡化流程,降低藥劑消耗。
2、低品位、高氧化鎂質量分數的礦石采用直接正浮選再輔以反浮選,就可以保證磷精礦質量。此流程也利用了白云石的“等可浮”原理,可以有效降低R203質量分數,是比較合理的。
二、單一反浮選
該工藝主要適用于磷礦物密集成致密塊狀或條帶狀礦石,以及硅質礦物質量分數比較低的碳酸鹽型磷塊巖,常在弱酸性介質中用脂肪酸作捕收劑。單一反浮選主要事項如下:
1、盡快革除硫酸的使用。酸性環境中易產生結鈣,硫酸結鈣帶來的經濟損失巨大,會導致設備防腐、停產損失等。建議方案:使用萃取磷酸廠的磷石膏洗液;自建萃取裝置將硫酸轉化為磷酸使用;開發其他捕收劑等。
2、在工藝流程結構上盡量采用預先拋尾,盡量減少碳酸鹽泡沫返回再選量,以穩定浮選過程及操作,完善藥劑制度。
3、嚴格控制和掌握入選原礦P2O5和MgO質量分數之間的關系,以保證精礦質量,并注意總結原礦化學組分質量分數和精礦指標之間的關系。
4、要著重研發碳酸鹽捕收劑。低用量藥劑有利于改善下游萃取磷酸生產起泡現象。根據云南磷資源開發情況判斷,反浮選工藝將會被長期采用。
三、兩步浮選法之“正反浮選”
用于選別混合工業類型磷礦石,通過磨細礦石,利用浮選藥劑先脫除硅酸鹽雜質再脫除碳酸鹽雜質。主要問題是正浮選時泡沫黏,操作不穩定、藥耗大,致使P2O5回收率低,精礦成本高。造成這些問題的原因被“常溫無堿”所困擾,建議參考正浮選脫硅工藝應用成熟的大峪口、黃麥嶺等浮選廠生產經驗,或者考慮加溫浮選等。
四、兩步浮選法之“反正浮選”
此工藝符合礦石的可磨性和硬度特性規律,精礦是泡沫產品,為了便于精礦濃縮和輸送,有必要增加精礦的消泡處理。采用磷酸為抑制劑的反正浮選工藝處理硅鈣質磷塊巖礦石,技術比較成熟,目前國內還沒有生產廠采用此工藝。
五、兩步浮選法之“雙反浮選”
該工藝適用于中等品位硅鈣質磷礦石的選別,符合抑多浮少原則,且精礦為槽產品便于沉降和輸送,但其關鍵是第2段陽離子浮硅作業。由于我國磷礦中硅質物以微晶形的玉髓狀態存在,嵌布粒度普遍很細,需要細磨才能單體解離,采用一般陽離子不能使其有效分離,必須用脂肪胺才能分離。另外,細粒物料對陽離子捕收劑會產生嚴重干擾,影響其選擇性和捕收性,因此使用陽離子捕收劑浮選前必須脫除細粒物料,而細粒物料后續處理難度較大。由于上述原因“雙反浮選”工藝在我國磷礦工業生產中至今沒有推廣應用。盡管國內許多研究單位致力于這方面的研究開發,但至今沒有見到其在工業生產中成功應用的報道。此外,研制開發出適合我國磷礦石中玉髓的陽離子捕收劑,尋找有效的陽離子浮選泡沫改良劑,是今后“雙反”工藝研究的重點。
磷礦浮選法是目前磷礦選礦應用為廣泛的一種工藝,具有原礦適應性好,產品指標穩定,可大規模生產等優勢。但浮選法生產成本越來越高,伴隨著一定的磷資源損失,需要加大浮選藥劑和工藝流程方面的研究,以降低生產成本,提高分選效率。
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