河北某低品位磷鐵礦石選礦試驗(yàn)

趙丙輝 史有俊 康志謙 葛 敏 田江濤 危 剛

(河北省地礦中心實(shí)驗(yàn)室)

我國(guó)較高品位的磷礦資源主要分布在云南等南部省區(qū)，河北地區(qū)缺乏較高品位的磷礦資源，僅分布有大量低品位磷鐵共生礦，屬磁鐵礦－磷灰石型共生礦。該類資源具有分布廣、出露地表、風(fēng)化程度較高、開采與碎磨成本低等特點(diǎn)。開發(fā)利用此類資源不僅生產(chǎn)成本較低、經(jīng)濟(jì)效益較好，而且對(duì)緩解我國(guó)鐵礦資源的不足以及南磷北調(diào)成本高等問(wèn)題具有重要意義。

1 礦石性質(zhì)

1.1 礦石成分

河北某磷鐵礦石中主要礦物為輝石，約占礦石礦物總量的63%，黑云母、磁鐵礦、磷灰石、正長(zhǎng)石等含量均在5% ～12%之間，赤鐵礦、鈦鐵礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦等少量或微量。礦石主要化學(xué)成分分析結(jié)果見表1，鐵物相分析結(jié)果見表2。

從表1、表2可以看出，礦石中磷含量較高，達(dá)2.39%;鐵含量達(dá)13.58%，以磁性鐵為主，占總鐵量的50.44%，硅酸鐵含量也較高，其他鐵含量較低。磷和鐵有回收價(jià)值。

表1 礦石主要化學(xué)成分分析結(jié)果 %

表2 礦石鐵物相分析結(jié)果 %

1.2 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

礦石為含磷鐵黑云母輝石巖，具有超基性巖的結(jié)構(gòu)構(gòu)造特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)為自形－他形晶粒狀結(jié)構(gòu)、海綿隕鐵結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)、填隙結(jié)構(gòu)、固溶體分解結(jié)構(gòu);構(gòu)造為浸染狀構(gòu)造。

礦石中的磷灰石自形程度較高，大多呈自形－半自形晶粒狀，少數(shù)為他形晶粒狀，粒度大小不等，磷灰石在礦石中呈均勻、無(wú)定向的浸染狀分布。磁鐵礦呈半自形－他形晶粒狀，多數(shù)呈均勻、無(wú)定向浸染狀分布，局部填隙于早結(jié)晶的輝石粒間，其顆粒中包含磷灰石顆粒，或粒間分布有磷灰石，和輝石、黑云母連生。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

考慮“先磁后浮”流程浮選作業(yè)礦漿濃度較低，浮選成本較高，且磁選鐵精礦含磷較高等因素，決定采用“先浮后磁”流程進(jìn)行試驗(yàn)研究。

2.1 選磷試驗(yàn)

磷粗選試驗(yàn)按圖1所示的流程進(jìn)行。

圖1 磷粗選試驗(yàn)流程

2.1.1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

磨礦細(xì)度試驗(yàn)的碳酸鈉用量為2 kg/t，水玻璃為 1 kg/t，CMC 為 200 g/t，H907為 500 g/t，試驗(yàn)結(jié)果見圖2。

圖2 磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果

從圖2可以看出，隨著磨礦細(xì)度的提高，磷粗精礦P2O5品位和回收率均先上升后下降，當(dāng)磨礦細(xì)度為－0.074 mm占58.5%時(shí)，磷粗精礦P2O5品位和回收率同時(shí)達(dá)到最高值。因此，確定磨礦細(xì)度為－0.074 mm 58.5%。

2.1.2 H907用量試驗(yàn)

H907用量試驗(yàn)的磨礦細(xì)度為 －0.074 mm 58.5%，碳酸鈉用量 2 kg/t，水玻璃為 1 kg/t，CMC為200 g/t，試驗(yàn)結(jié)果見圖3。

圖3 H907用量試驗(yàn)結(jié)果

從圖3可以看出，H907用量從250 g/t增加至500 g/t，磷粗精礦P2O5品位和回收率均上升;繼續(xù)增加H907用量，磷粗精礦P2O5品位下降，回收率維持在高位。因此，確定磷粗選的H907用量為500 g/t。

2.1.3 碳酸鈉用量試驗(yàn)

碳酸鈉用量試驗(yàn)的磨礦細(xì)度為－0.074 mm 58.5% ，H907用量為 500 g/t，水玻璃為 1 kg/t，CMC為200 g/t，試驗(yàn)結(jié)果見圖4。

圖4 碳酸鈉用量試驗(yàn)結(jié)果

從圖4可以看出，隨著碳酸鈉用量的增加，磷粗精礦P2O5品位上升，回收率先上升后下降。綜合考慮，確定磷粗選的碳酸鈉用量為1.5 kg/t。

2.1.4 水玻璃用量試驗(yàn)

水玻璃用量試驗(yàn)的磨礦細(xì)度為－0.074 mm 58.5%，碳酸鈉用量 1.5 kg/t，CMC 為 200 g/t，H907用量為500 g/t，試驗(yàn)結(jié)果見圖5。

圖5 水玻璃用量試驗(yàn)結(jié)果

從圖5可以看出，隨著水玻璃用量的增加，磷粗精礦P2O5品位上升，回收率下降。綜合考慮，確定磷粗選的水玻璃用量為1 kg/t。

2.1.5 CMC用量試驗(yàn)

CMC用量試驗(yàn)的磨礦細(xì)度為－0.074 mm 58.5%，碳酸鈉用量1.5 kg/t，水玻璃為1.0 kg/t，H907用量為500 g/t，試驗(yàn)結(jié)果見圖6。

圖6 CMC用量試驗(yàn)結(jié)果

從圖6可以看出，隨著CMC用量的增加，磷粗精礦P2O5品位下降，回收率上升。綜合考慮，確定磷粗選的CMC用量為200 g/t。

2.1.6 浮磷閉路試驗(yàn)

在選磷條件試驗(yàn)和開路試驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行了閉路流程試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見圖7，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

圖7 浮磷閉路試驗(yàn)流程

表3 浮磷閉路試驗(yàn)結(jié)果 %

從表3可以看出，采用圖7所示的閉路流程處理該礦石，可以獲得P2O5品位為34.19%、回收率為95.24%的磷精礦;浮磷尾礦 P2O5品位為0.12%，鐵品位為15.05%，鐵回收率為99.89%。浮選尾礦較低的磷品位為獲得低磷鐵精礦創(chuàng)造了條件。

2.2 弱磁粗選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)

弱磁選鐵試驗(yàn)的給礦為閉路選磷試驗(yàn)的尾礦，試驗(yàn)設(shè)備為50 mm磁選管，弱磁粗選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)采用1次弱磁選流程，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 弱磁粗選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)鐵粗精礦指標(biāo)

從表4可以看出，提高弱磁粗選作業(yè)磁場(chǎng)強(qiáng)度，鐵粗精礦鐵品位小幅下降、鐵回收率小幅上升。綜合考慮，確定弱磁粗選作業(yè)的磁場(chǎng)強(qiáng)度為119.43 kA/m。

2.3 全流程試驗(yàn)

在上述試驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行了圖8所示的全流程試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表5。

圖8 全流程試驗(yàn)流程

表5 全流程試驗(yàn)結(jié)果 %

從表5可以看出，該礦石采用圖8所示的流程處理，可以獲得P2O5品位為34.19%、含鐵0.23%、P2O5回收率為95.24%的磷精礦，以及鐵品位為64.31%、P2O5含量0.11%、全鐵回收率48.86%、磁性鐵回收率97.88%的鐵精礦。

3 結(jié)語(yǔ)

(1)河北某低品位磷鐵礦石出露地表、風(fēng)化程度較高、開采與碎磨成本較低，具有一定的開發(fā)利用價(jià)值。

(2)礦石為含磷鐵黑云母輝石巖，有用礦物為磷灰石和磁鐵礦;脈石礦物主要有輝石和黑云母等，其他礦物含量較少。磷灰石自形程度較高，在礦石中呈均勻、無(wú)定向的浸染狀分布;磁鐵礦多數(shù)呈均勻、無(wú)定向浸染狀分布，局部填隙于早結(jié)晶的輝石粒間，輝石顆粒中包含磷灰石顆粒，或粒間分布有磷灰石，和輝石、黑云母連生。

(3)采用1粗3精1掃、中礦順序返回流程優(yōu)先選磷，選磷尾礦1粗1精弱磁選選鐵，可以獲得P2O5品位為34.19%、含鐵0.23%、P2O5回收率為95.24%的磷精礦，以及鐵品位為64.31%、P2O5含量0.11%、全鐵回收率48.86%、磁性鐵回收率97.88%的鐵精礦。

［1］ 楊麗珍.我國(guó)北方低品位磷礦資源及開發(fā)利用［J］.中國(guó)地質(zhì)，2007(2):315-323.

［2］ 楊麗珍，王竹生.新型捕收劑用于礬山磷礦的選礦試驗(yàn)研究［J］.化工礦山技術(shù)，1993(2):32-33.