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云南某低品位磷矿双反浮选工艺研究

更新时间:2009-03-28

我国磷矿资源正处于“多而不富、南多北少、难选难分”的现状[1-2]。由于近年来云南磷化工产业的迅速发展,对磷精矿的需求量猛增[3],但随着适合单一反浮选脱镁工艺的磷矿(P2O5 含量20%~25%)消耗,如何合理有效的利用低品位磷矿(P2O5 含量10%~15%)是磷化工产业不久将必然面临的难题。云南某矿区通过资源储量核实矿区内低品位磷矿矿石量4985.26万t,平均P2O5 含量12.31%,占核实查明总量的46.90%。本文对该矿区低品位磷矿进行了MLA工艺矿物学研究,针对其矿石性质,采用双反浮选工艺,选择HYY-2作为反浮选脱镁捕收剂和H2-Z作为反浮选脱硅捕收剂,获得了较好的选矿指标,为今后开发利用此矿区或类似低品位磷矿奠定了基础。

2016年起开始全面施行的《居住证暂行条例》为城市迁入人口提供了多项公共福利和便利。然而从社会权角度观之,利益是构成权利的要素,但不是权利的本身。权利是集资格、利益、主张和权能、自由等多重要素于一体的概念。从更为深刻的意义讲,权利的存在是一种制度规范,其功能不是个体的绝对幸福,而是消除大多数人不幸的社会根源[6]。从利益与权利的逻辑关系来看,利益可能产生于权利之前,但利益只有在权利规范形成之后才能得到稳定和长久的保障,否则,利益存在是时效性的,缺乏稳定的。《暂行条例》所能发挥的功能并不是法律意义上的“赋权”,而只是政策上的“获益”。

在原有液硫脱气工艺的基础上增设液硫鼓泡装置,从克劳斯风机(K-301)出口引出DN150 mm的空气管线,经蒸汽夹套升温至138℃后分为两路DN100 mm的管道,其中一路经流量控制调节阀FV-31201进入液硫池一区底部,另一路经流量调节阀FV-31301进入液硫池二区底部,分别通过3条底部、两侧共14组6 mm孔洞的DN80 mm鼓泡管线引入池中。如图2所示。

1 试验试剂和方法

1.1 矿样与试剂

试验所用矿样是云南某矿区详勘获得的低品位磷矿,用于MLA工艺矿物学研究和实验室浮选试验。

试验所用药剂主要有:反浮选脱镁捕收剂HYY-2,是一种改性橡胶籽脂肪酸为主的组合药剂;捕收剂H2-Z为实验室自制,是一种以烷基醚胺为主的组合药剂;硫酸和磷酸作为抑制剂;碳酸钠作为pH值调整剂。

1.2 试验方法

在采访中,沈剑毅特别提到了上海印刷集团在与新疆龟玆研究院合作时的出色表现:在开展对石窟壁画数字化保护的过程中,根据壁画的色彩现状制定了独有的色彩管理规范,利用自主开发的色彩管理系统和彩色3D打印技术,不仅立体全真还原了龟兹石窟“天尊”佛像和窟体壁画,也确立了上海印刷集团在文物保护应用领域的优势。他说:“通过印刷技术手段实现文物的还原保存与传播,这也是一种传播文化的理念。只要宗旨不变,印刷的手段可以不断更新、不断改变,我们的印刷业也会不断发展。”

本数据采集系统中设计的总线长32 m,每隔1 m接入一个从站单元,测试时在A1从站的第3通道接入3 V的电压,其余通道和从站悬空,发送查询指令后上位机收到的数据如图9所示。

单因素试验在XFD(1 L)型浮选槽进行。实验室闭路试验在开路试验基础上采用反浮选脱镁“一次粗选、一次精选、一次扫选”,反浮选脱硅“一次粗选、一次扫选”的双反浮选闭路流程(见图1)。

  

图1 闭路试验流程Fig. 1 Flowsheet of the closed-circuit test

2 结果与讨论

2.1 工艺矿物学研究

反浮选脱镁后的磷精矿P2O5 品位偏低,须继续脱除部分SiO2,来满足目前湿法磷酸生产的质量要求。工艺矿物学研究表明,SiO2绝大多数以石英的形式存在,且石英的解离度为90.18%,依据浮少抑多的原则,采用反浮选脱硅工艺比正浮选脱硅工艺更为合理。因此对反浮选脱镁后的精矿进行反浮选脱硅研究,试验中添加3 kg/t 用量的碳酸钠将矿浆pH值调节至中性,改变H2-Z捕收剂用量进行试验,结果见图3。

原矿化学成分分析结果见表1。

 

表1 原矿主要化学分析结果/%Table 1 Main chemical composition analysis results of the ore

  

P2O5MgO Al2O3Fe2O3SiO2 CaO F K2O Na2O 13.63 9.46 1.22 1.06 16.30 33.21 1.65 0.38 0.52

矿样中的经济元素为磷元素,赋存在磷灰石中,属于低品位磷矿。从样品元素分配率可以看出,镁完全赋存在白云石中,铁赋存在针铁矿中,硅绝大部分赋存在石英(90.29%)中,少部分赋存在钾长石(7.11%)和白云母(2.60%)中,而铝主要赋存在白云母(69.46%)中,少部分赋存在钾长石(30.54%)中。

2.1.2 矿物成分分析

采用确定的抑制剂药剂制度:硫酸8 kg/t,磷酸4 kg/t,改变反浮选脱镁捕收剂HYY-2的药剂用量进行试验,结果见图2。

 

表2 矿物成分含量/%Table 2 The contents of all mineral components

  

氟磷灰石 石英 白云石 钾长石 方解石 针铁矿 白云母 共计32.48 26.41 35.45 3.65 0.26 1.03 0.71 100.00

2.1.3 不同磨矿细度对主要矿物解离度的影响

原矿通过MLA分析系统进行工艺矿物学测试,MLA分析系统是由澳大利亚昆士兰大学JK矿物学研究中心开发研制的矿物解离度测定仪,是目前世界上最先进的工艺矿物学参数自动定量分析测试仪器[4]。工艺矿物学研究主要包括磷矿的化学成分、元素分配、矿物组成、共生关系和解离度等。

“东西”最初用来表示方位,是因为一开始人类社会处于比较落后的状态,接触到的是自然界中最简单的事物,太阳从东边升起,在西边落下。后来社会发展一些了,人们开始计算了某个范围的距离,于是“东西”就用来表示一段距离。再后来社会再发展,出现了繁华的“东京”和“西京”,人们常去两个地方买货物。从语言的经济原则来看,人们在选取词语时都有求简心理,所以人们不说“去东京买”或“去西京买”,而说“买东”和“买西”,再后来直接说“买东西”,于是衍生出了“东西”新的义项,那就是“货物”。

 

表3 不同磨矿条件下样品中主要矿物的解离特征Table 4 Mineral liberation of main minerals in samples under different grinding conditions

  

-0.074mm含量/% 矿物 氟磷灰石/% 石英/% 白云石/% 钾长石/% 针铁矿/% 白云母/% 解离度/%81.34 氟磷灰石 0.00 4.86 13.26 0.08 0.18 0.03 81.59石英 17.28 0.00 2.85 0.40 0.24 0.02 79.21白云石 19.06 1.15 0.00 0.11 0.16 0.01 79.51 85.61 氟磷灰石 0.00 5.01 10.00 0.20 0.09 0.00 84.70石英 15.74 0.00 2.18 0.20 0.22 0.01 81.65白云石 14.60 1.01 0.00 0.06 0.12 0.00 84.21 91.17 氟磷灰石 0.00 4.83 3.87 0.28 0.15 0.04 90.83石英 9.11 0.00 0.37 0.13 0.14 0.07 90.18白云石 5.35 0.27 0.00 0.01 0.07 0.00 94.30 94.36 氟磷灰石 0.00 3.66 3.23 0.17 0.13 0.03 92.78石英 8.27 0.00 0.32 0.11 0.12 0.05 91.13白云石 4.62 0.24 0.00 0.01 0.05 0.01 95.07

从表3结果看出,在磨矿细度为-0.074 mm 81.34%时,氟磷灰石、石英和白云石的解离度分别为81.59% 、79.21%和79.51%,解离效果较一般。随着磨矿细度的增加,各矿物的解离度均有所提高,当磨矿细度在-0.074 mm 91.17%时,氟磷灰石、石英和白云石的解离比较充分,氟磷灰石解离度达到90.83%,只有4.83%与石英连生、3.87%与白云石连生;随着磨矿细度的进一步增加,各个矿物解离度有所提升,但提升的幅度较小。MLA工艺矿物学研究表明,在磨矿细度为-0.074mm 91.17%左右时,各个主要矿物的解离度较高能够获得较好的选矿指标。

2.2 反浮选试验研究

2.2.3 反浮选脱硅捕收剂用量试验

根据目前矿区浮选厂生产情况和前期研究工作基础,磷矿反浮选脱镁较佳浮选pH值为4.5~5.0左右,拟定脱镁捕收剂HYY-2药剂用量为1.2 kg/t,抑制剂试验分别采用硫酸、磷酸和硫磷混酸作为反浮选抑制剂进行试验,试验结果见表4。

 

表4 不同抑制剂试验结果Table 4 Test results of different depressing agents

  

注: 硫磷混酸中H2SO4与H3PO4用量之比为2∶1,为浮选厂抑制剂药剂制度

 

抑制剂回收率/%硫酸 16 8.00 40.16 22.31 2.83 65.73磷酸 8 14.40 37.97 24.15 1.51 67.27硫磷混酸 12 11.20 38.64 24.23 1.48 68.69用量/(kg · t-1)药剂成本/元精矿产率/%P2O5P2O5品位/%MgO品位/%

表4结果表明,单独使用硫酸时,精矿P2O5 品位和回收率较低,且精矿中MgO含量较高为2.83%,因此单一的硫酸作该磷矿的抑制剂不能很好的实现白云石和磷灰石的分离。采用硫磷混酸所得精矿的P2O5 品位和回收率均略高于单独使用磷酸,能有效地降低精矿中MgO的含量,实现脉石矿物和经济矿物的分离,同时采用硫磷混酸的药剂成本要低于单独使用磷酸。综合考虑技术经济指标,使用硫磷混酸作为抑制剂,既能获得良好的选矿指标,又能降低药剂成本。

对对照组的25例患者施以常规护理,在患者入院以后,护理人员要遵医嘱按时按量指导患者服用药物,了解和观察患者的病情恢复状况,实施常规健康宣教,对患者的日常生活进行常规干预,让患者养成良好的生活作息习惯。

为查明原矿磨矿产品中氟磷灰石等重要矿物的单体解离情况,运用MLA 对细度-0.074 mm 81.34%,85.61%,91.17%,94.36%四个磨矿产品中的氟磷灰石、石英和白云石的单体解离度及连生情况进行了测定,结果见表3。

2.2.2 反浮选脱镁捕收剂用量试验

由于山区地理条件不均衡,该村所在的流域发展呈现出较为明显的时空分异性特征,这也为该村社会发展奠定了坚实的基础。①在山区交通干线发展相对昌盛的时期,全村的自然经济特征较为完整,并未受到较为明显和严重的破坏。渡过了工业化进程当中的环境污染与治理阶段,生态环境与经济建设处于和谐的状态。②受到市场经济的冲击,乡村社会价值与共同精神的变化也造成了严重的危机。③该村的后发优势,一方面使村庄在发展的过程中避免了很多由于市场选择所带来的风险,另一方面也在这一过程中获得了更加合理的政策、制度支持以及更加强大的资金保障。

由原矿扫描电镜背散射图、MLA分析检测图和各组分含量(表2)分析可知,此磷矿属于难选的硅钙质沉积型磷块岩,主要的经济矿物为氟磷灰石,占总量的32.48%左右,主要的脉石矿物为白云石、石英、钾长石(针铁矿,除此之外还有少量的方解石、白云母等矿物。由于原矿P2O5品位较低,而MgO和SiO2品位均较高,因此为了能获得满足湿法磷酸要求的磷精矿,需要对此原矿进行脱镁脱硅。

  

图2 HYY-2用量试验Fig . 2 Results of HYY-2 collector dosage test

从图2可以看出,随着捕收剂HYY-2用量的增加,精矿的P2O5 品位逐步增加,而P2O5 的回收率和MgO的品位则逐步的递减。当捕收剂HYY-2用量超过1.5 kg/t时,精矿品位上升幅度不大,但精矿P2O5 回收率大幅度下降。根据目前湿法磷酸生产对磷精矿的MgO含量的质量要求,综合考虑浮选指标及药剂成本,选定反浮选脱镁捕收剂HYY-2用量为1.5 kg/t。此时精矿中P2O5 品位为25.45%,回收率为64.03%,MgO品位为0.97%。

2.2.1 反浮选脱镁抑制剂试验

2.1.1 化学元素分析

  

图3 H2-Z用量试验Fig . 3 Results of H2-Z collector dosage test

从图3可以看出,随着捕收剂H2-Z药剂用量的增加,精矿的P2O5 品位逐步增加,而回收率逐渐降低。综合考虑选取H2-Z药剂用量100 g/t,此时精矿中P2O5 品位为31.08%,回收率为51.69%,MgO品位为0.92%。

2.2.4 闭路试验

在上述单因素试验的基础上,进行浮选闭路试验,以保证磷合理的回收率。试验流程及药剂制度见图1,即反浮选脱镁“一次粗选、一次精选、一次扫选”,反浮选脱硅“一次粗选、一次扫选”的双反闭路流程。试验结果及数质量流程分别见表5和图4。

 

表5 闭路试验结果Table 5 Results of the closed-circuit test

  

P2O5回收率/%精矿 35.39 29.66 0.83 16.56 75.96尾矿1 56.84 4.77 16.23 10.24 19.62尾矿2 7.77 7.86 0.67 59.21 4.42合计 100.00 13.82 9.57 16.28 100.00产品名称 产率/% P2O5品位/%MgO品位/%SiO2品位/%

  

图4 双反浮选数质量流程Fig . 4 Mass fl ow chart of double reverse fl otation

表5数据表明,闭路试验得到磷精矿产率为35.39%,P2O5 品位达到29.66%,回收率75.96%,MgO含量为0.83%,能满足后续湿法磷酸工艺对磷精矿产品质量的要求。

3 结 论

(1)云南某磷矿P2O5 品位较低为13.63%,而MgO和SiO2均较高分别为9.46%和16.30%。通过MLA对该矿物进行工艺矿物学及主要矿物在不同细度下的解离度研究,确定了合适的磨矿细度。

(2)单因素条件试验获得了较佳的试验参数。反浮选脱镁药剂条件硫磷混酸(2:1)用量12 kg/t、HYY-2用量1.5 kg/t;反浮选脱硅药剂条件碳酸钠用量3 kg/t、H2-Z用量100 g/t。

也可以从经济基础部分质变引起的上层建筑部分质变来界定“中尺度时代”。如古罗马从王政时代转变为共和时代、帝国时代。中国封建社会从诸侯分封制时代转变为中央集权的郡县制时代。资本主义社会从特权选举制时代转变为普选制时代。社会主义社会从“阶级斗争为纲”的政治体制时代转变为“依法治国,建设社会主义法治国家”的现代政治体制时代。

(3)矿样经反浮选脱镁“一次粗选、一次精选、一次扫选”和反浮选脱硅“一次粗选、一次扫选”的双反工艺流程分选后,可获得精矿P2O5 品位29.66%,回收率75.96%,MgO含量为0.83%的良好指标,为此低品位磷矿的开发利用提供了基础依据。

参考文献:

[1] 黄志良.磷灰石矿物材料[M].北京:化学工业出版社.2008.

[2] 张苏江,易锦俊,孔令湖,等.中国磷矿资源现状及磷矿国家级实物地质资料筛选[J].无机盐化工,2016(2):1-5.

[3] 何海淘,杨稳权,李若兰,等.某磷矿擦洗尾矿浮选试验研究[J].化工矿物与加工,2015(11):4-6.

[4] 葛英勇,查辉,余永富,等.还原焙烧铁矿磁选精矿的工艺矿物学及反浮选机理研究[J].中国矿业大学学报,2014(5):514-520.

[5]张明,张露,张鑫,等.放马山低品位磷矿常温正反浮选吨级试验研究[J].化工矿物与加工,2015(2):1-2.

 
朱鹏程,刘江林,彭操
《矿产综合利用》 2018年第02期
《矿产综合利用》2018年第02期文献

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