辽宁北票低品位磷矿选矿实验研究

程亮，马志军，邵坤，翁兴媛，高静

（1.辽宁工程技术大学矿业学院，辽宁 阜新 123000；2.辽宁地质矿产研究院，辽宁沈阳 110032）

我国磷矿资源丰富，大部分以磷块岩型胶磷矿居多，主要分布于川、黔、滇等地，以浮选选矿工艺为主[1-5]。部分磷灰石型磷矿伴生有磁铁矿、云母、长石等矿物，主要分布于冀、辽、陕等地，以磁-重-浮联合选矿工艺为主[6-10]。本文研究的磷矿位于辽宁省，平均品位为1.94%左右，为了充分利用国内现有磷灰石型磷矿资源，解决品位低、伴生组分复杂等问题，本文就该矿的磷灰石和磁铁矿的浮-磁选联合工艺进行试验研究，为该类磷矿的工业综合开发提供技术支撑。

1 矿石性质

原矿化学多元素分析结果见表1。

表1 原矿多元素分析结果/%Table 1 Multi-element analysis results of the raw ore

由表1 可知，该磷矿品位较低，P2O5品位仅为1.94%，而TFe 品位为10.20%，说明在选磷过程中需要考虑铁的回收利用。

原矿XRD 分析及显微镜下观察发现，矿石中主要金属矿物为磁铁矿，主要非金属矿物为磷灰石、黑云母、角闪石、石英，还有少量的斜长石、条纹长石和方解石等。为了提高矿石综合利用价值，本文探讨磷灰石和磁性铁的综合回收。

原矿全筛析分析结果见表2。

表2 原矿全筛析分析结果Table 2 Full sieve analysis results of the raw ore

由表2 可知，+0.5 mm 级别产率为44.14%，磷品位为1.53%，分布率为34.77%，主要矿物为黑云母、角闪石、石英和长石等。磷灰石的嵌布粒度介于0.1～ 0.3 mm 之间,以半自形-粒状结构为主，与毗邻矿物多平直接触，易于单体解离。磁铁矿的嵌布粒度介于0.05～ 0.2 mm之间，在矿石中均质性定向分布，嵌布粒度相对磷灰石较细。因此在浮选选磷和磁选选铁前均应进行磨矿作业。

2 结果与讨论

2.1 粗选磨矿细度实验

在碳酸钠用量为2000 g/t，水玻璃用量为1000 g/t，SY-6A 用量为400 g/t 条件下，进行粗选磨矿细度实验，实验流程见图1，实验结果见图2。

图1 粗选磨矿细度实验流程Fig.1 Flowsheet of roughing grinding fineness test

图2 粗选磨矿细度实验结果Fig.2 Results of roughing grinding fineness test

由图2 可知，随着磨矿细度增加，精矿品位先保持平稳后逐渐升高，而回收率在磨矿细度-0.074 mm 58%时较高，由于伴生矿物嵌布粒度一般介于0.05～ 0.3 mm 之间，为了尽可能回收磷灰石，因此确定磨矿细度为-0.074 mm58%。

2.2 捕收剂种类实验

在磨矿细度-0.074 mm 58%，碳酸钠用量为2000 g/t，水玻璃用量为1000 g/t，捕收剂分别选用油酸钠，阴离子捕收剂KS，改性油酸捕收剂，SY-6A用量为400 g/t条件下，进行捕收剂种类实验，实验结果见图3。

图3 捕收剂种类实验结果Fig.3 Results of collector type test

由图3 可知，在碱性条件下，四种捕收剂中油酸钠选择性较好，但捕收性较差，P2O5 回收率较低。SA-6Y 选择性较差，精矿品位较低，而捕收性较强，P2O5回收率较高。为了尽可能回收磷灰石，因此选择SA-6Y 作为捕收剂。

2.3 SY-6A 用量实验

在磨矿细度-0.074 mm 58%，碳酸钠用量为2000 g/t，水玻璃用量为1000 g/t，进行捕收剂SY-6A 用量实验，结果见图4。

图4 SY-6A 用量实验结果Fig.4 Results of SY-6A dosage test

由图4 可知，随着捕收剂SY-6A 用量的增加，精矿品位逐渐降低，回收率在SY-6A 用量为400 g/t时最高，因此粗选捕收剂SY-6A用量确定为400 g/t。

2.4 碳酸钠用量实验

在磨矿细度-0.074 mm 58%，水玻璃用量为1000 g/t，捕收剂SY-6A 用量为400 g/t，进行碳酸钠用量实验，结果见图5。

图5 碳酸钠用量实验结果Fig.5 Results of regulator dosage test

由图5 可知，随着碳酸钠用量的增加，精矿品位降低幅度较小，回收率在碳酸钠用量为2000 g/t 时较高，因此pH 值调整剂碳酸钠用量确定为2000 g/t。

2.5 磷开路实验

在条件实验基础上，按图6 工艺流程进行了磷开路实验，结果见表3。

图6 磷开路实验流程Fig.6 Flowsheet of phosphorus open-circuit test

表3 磷开路实验结果Table 3 Results of phosphorus open-circuit test

磷开路实验可获得产率为3.28%、P2O5品位为34.04%、回收率为57.46%的磷精矿。为了提高磷回收率，同时获得产率为1.74%、P2O5品位为30.88%、回收率为27.65%的中矿4，磷回收率合计为85.11%。

2.6 磷闭路实验

根据开路实验结果，按图7 进行了磷闭路实验，结果见表4。磷闭路实验采用一粗二扫二精闭路流程，可获得磷精矿品位为34.05%，回收率为93.66%的良好指标。

2.7 磁选强度实验

图7 磷闭路实验流程Fig.7 Flowsheet of phosphorus closed-circuit test

表4 磷闭路实验结果Table 4 Results of phosphorus closed-circuit test

在磨矿细度-0.074 mm 58%，进行选铁磁场强度实验，实验流程见图8，实验结果见图9。

图8 磁选强度实验流程Fig.8 Flowsheet of magnetic separation strength test

图9 磁选强度实验结果Fig.9 Results of magnetic separation strength test

由图9 可知，随着磁场强度的增加，铁精矿品位逐渐降低，回收率在磁场强度为1.2 N/A·m 时最高，因此磁场强度确定为1.2 N/A·m。

2.8 铁粗精矿磨矿细度实验

在磁场强度为1.2 N/A·m 条件下，进行铁粗精矿磨矿细度实验，实验流程见图8，实验结果见图10。

图10 铁粗精矿磨矿细度实验结果Fig.10 Results of grinding fineness test of iron coarse concentrate

由图10 可知，随着磨矿细度增加，铁精矿品位逐渐提高，回收率逐渐降低。综合考虑铁精矿品位和回收率，确定磨矿细度-0.043 mm 85.2%，此时铁精矿品位为65.56%，回收率为42.80%。

2.9 铁全开路实验

在条件实验基础上，TFe 品位为10.56%的磷尾矿进行选铁全开路实验，结果见表5。

表5 铁全开路实验结果Table 5 Results of iron full-open-circuit test

2.10 产品质量分析

磷精矿和铁精矿质量分析结果见表6。

表6 产品质量分析结果/%Table 6 Results of quality analysis of products

3 结 语

（1）辽宁某磷矿属低品位磷灰石型磷矿，主要矿物是黑云母、角闪石、石英、磷灰石、磁铁矿和黄铁矿，还有少量的斜长石、条纹长石和方解石等。

（2）原矿中黑云母、角闪石、石英和长石等矿物嵌布粒度相对较粗，磷灰石和磁铁矿嵌布粒度相对较细，磷灰石嵌布粒度介于0.1～ 0.3 mm 之间，以半自形-粒状结构为主，与毗邻矿物多平直接触，易于单体解离，原矿经粗磨后进行磷的浮选。磁铁矿嵌布粒度介于0.05～ 0.2 mm 之间，相对磷灰石更细，因此铁粗精矿再磨后进行磁选。

（3）原矿适宜的粗磨粒度-0.074 mm 58%，碳酸钠用量为2000 g/t，水玻璃用量为1000 g/t，捕收剂SA-6A 用量为400 g/t。开路流程实验获得的磷精矿P2O5品位为34.04%，P2O5回收率为57.46%。闭路流程实验获得了磷精矿P2O5品位为34.05%，P2O5回收率为93.66%的浮选指标。

（4）选磷尾矿适宜的再磨粒度为-0.043 mm粒级 85.2%，磁选强度为1.2 T。开路流程实验获得的铁精矿TFe 品位为65.59%，TFe 回收率为43.33%的磁选指标。