浮选柱反浮选脱镁工艺研究

曹本三郎，张 逸，龙秉文，邓伏礼，戴亚芬，丁一刚

(武汉工程大学化工与制药学院，湖北 武汉 430074)

我国磷矿资源非常丰富，但大多属中低品位难选胶磷矿。随着易选和高品位磷矿资源的日益枯竭，采用浮选来富集处理中低品位难选胶磷矿，已成为磷矿资源开发利用的一条重要途径，全世界一半以上的磷精矿都是采用浮选获得[1]。我国磷矿 P2O5品位>30%的富矿仅11.2亿t，仅占总储量的6.64%；P2O5品位<12%的贫矿27.43亿t；磷矿P2O5平均品位为16.95%。因此，如何高效开发利用“贫、杂、细”等低品位磷矿资源成为当前研究的热点[2-3]。胶磷矿浮选具有以下特点：一是含磷矿物呈“胶状”非晶质细粒集合体与杂质矿物紧密共生，矿物粒度微细才能使它们单体解离，细粒矿物质量小、动量低，浮选过程难以与气泡发生有效碰撞；二是浮选采用的脂肪酸类捕收剂溶解分散性差，与矿物的作用速度慢，在实际生产过程中，磷矿浮选泡沫矿化速度慢，浮选时间长，中矿返回量大[4]。针对以上问题，浮选柱具有比浮选机更大的优势，浮选柱易产生细粒矿物浮选所需的气泡，增大气泡的比表面积，进而提高气泡与目的矿物的碰撞几率，同时还可以创造更好的静态分选环境和一定厚度的浮选泡沫清洗层，降低矿粒相互粘附团聚对分选精度的影响，在处理细粒矿物方面具有较大的发展空间[5-8]。磷矿中Ca、Mg杂质含量过高，不仅会造成酸法加工时黏度增加，还会增加酸耗和产品泡沫，甚至引起喷料，严重影响产品质量，特别是磷矿中MgO含量已成为评价磷矿质量的主要指标之一。作者利用浮选柱对高硅镁中低品位胶磷矿(P2O525.74%、MgO 1.31%、SiO213.79%)进行反浮选脱镁实验，优化反浮选脱镁工艺，并比较浮选柱和浮选机的反浮选脱镁效果。

1 实验

1.1 试样、试剂与设备

胶磷矿由宜化提供，其主要化学组成见表1。

表1 胶磷矿的主要化学组成/%

捕收剂由宜化提供，主要成分为工业脂肪酸皂，使用时在55 ℃水浴中配成5%的水溶液。抑制剂、pH值调整剂均为85%磷酸(分析纯)，使用时配成质量浓度为30%。

实验装置采用充填浮选柱，如图1所示。

图1 浮选柱设备及其填充物照片Fig.1 Photos of flotation column equipment and its filler

1.2 浮选柱反浮选脱镁工艺流程(图2)

图2 浮选柱反浮选脱镁工艺流程Fig.2 Process flow of reverse flotation for magnesium removal using flotation column

1.3 反浮选脱镁工艺的优化

影响浮选柱浮选效果的因素有很多，主要包括矿石性质、磨矿细度、矿浆浓度、药剂制度、柱体结构特征和工作参数等。采用单因素实验，在磨矿粒度<0.074 mm占80.3%、矿浆浓度为30%的条件下，考察药剂制度和工作参数对反浮选效果的影响。

2 结果与讨论

2.1 捕收剂用量对反浮选效果的影响

捕收剂用量直接影响反浮选效果，用量过少将会导致精矿的P2O5品位较低，达不到预期的反浮选效果；用量过多则会导致尾矿中的P2O5品位过高，导致P2O5回收率降低。在磷酸用量为7 kg·t-1、充气流量为500 L·h-1、冲洗水流量为6 L·h-1、柱径比为8的条件下，考察捕收剂用量对反浮选效果的影响，结果如图3所示。

图3 捕收剂用量对……