浮选柱在胶磷矿选矿中的应用研究.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2024 年 01 月 04 日 作者简介：李侯超（1990），男，彝族，云南楚雄人，本科，选矿工程师，胶磷矿磨矿分级与浮选。-37-浮选柱在胶磷矿选矿中的应用研究 李侯超 云南磷化集团有限公司晋宁选矿分公司，云南 昆明 650600 摘要：摘要：胶磷矿作为磷肥的重要原料，在矿业生产中具有重要地位，传统的选矿工艺中存在回收率低、尾矿处理难的问题。本文旨在研究浮选柱在胶磷矿选矿中的应用策略，以提高磷的回收率并改善尾矿处理效果。通过分析胶磷矿选矿的基本要求，并探讨浮选柱工艺方法的具体特点，在此基础上提出了浮选柱在胶磷矿选矿中的应用策略，强调了回收未浮选磷、尾矿浓缩、固液分离技术等关键方法的重要性，并提出了矿石性质分析、药剂选择、操作参数调整的具体方法，结合实际案例的分析，探讨了浮选柱在胶磷矿选矿中的应用实践，旨在实现可持续的矿业生产，提升胶磷矿浮选柱选矿工艺的实施效果。关键词：关键词：胶磷矿；浮选柱；选矿；工艺；策略 中图分类号：中图分类号：TD923 0 引言 胶磷矿属于一种重要且最为常见的磷矿石，在大部分的磷肥生产中有着全面的影响。近年来，随着全球农业需求的增加，市场各个应用领域对胶磷矿的需求也在不断上升，在这一背景下，由于传统的胶磷矿选矿工艺面临着回收率低的问题，引入新型高效的选矿技术尤为重要。浮选技术是矿业生产中提高矿石回收率的关键手段，而浮选柱作为典型一类浮选设备，在提高浮选效率方面具有独特的优势。本文旨在深入探讨浮选柱在胶磷矿选矿中的应用策略，包括但不限于矿石性质的详细分析、操作参数的优化调整以及尾矿处理的有效方法，在此基础上通过系统的实验验证和数据分析，不断优化和完善浮选柱的各项性能，以提高磷的回收率，改善尾矿处理效果，实现矿业生产的高效、环保、可持续发展提供必要的理论支撑。1 胶磷矿选矿的基本要求 胶磷矿选矿是为了从原始矿石中提取磷矿物，并确保提取的磷矿物能够达到一定的品位和纯度，以满足磷化工生产的要求。磷是一种重要的农业和工业原料，因此选矿过程中需要确保从矿石中有效提取高含量的磷，矿石的颗粒大小对选矿效果有很大影响，适中的颗粒大小有助于提高浮选和分离的效率，颗粒过细或过粗都导致选矿难度增加。一方面，胶磷矿中含有一定量的杂质，如硅酸盐、碳酸盐、铁等。选矿过程中需要尽可能去除这些杂质，以提高磷的品位，胶磷矿是一种具有胶状构造的细分散相磷灰石，主要成分为磷块岩、沉积磷质石灰岩、磷钙土、磷酸岩等。另一方面，在选矿的过程中，需要考虑环保因素，尽量减少对环境的不良影响，并且需要追求资源综合利用，最大限度地回收有价值的矿物。此外，选矿过程中需要考虑生产成本，包括能源消耗、浮选药剂使用、设备维护等方面，寻找高效、低成本的选矿工艺是选矿工作的一个重要目标。总而言之，胶磷矿选矿是一个复杂而综合性的工程，选矿工程师和矿业专业人员需要根据具体的矿石特性和生产需求，采用合适的技术手段和工艺流程，以达到经济、环保、高效的选矿目标。2 浮选柱工艺方法的概述 胶磷矿选矿的过程中，浮选柱通常作为粗选作业，反浮选工艺最为常见，其工艺方法中，需要进行气液混合，等待气泡生成之后，进一步进行矿浆混合，等待颗粒沉降等之后完成浮选过程。浮选柱的工艺方法始于气液混合，即将空气与矿浆充分混合，形成气液悬浮体系，通常采用机械搅拌或气体喷射等方式来确保气体均匀分散在液体中。其一，在气液混合的基础上，通过引入气体（通常是压缩空气）形成微小气泡，气泡的存在是浮选过程中矿物颗粒与气泡附着并上浮的关键，气泡的生成要求细小、均匀，以提高浮选效果，混合矿浆是指将含有矿中国科技期刊数据库 工业 A-38-物颗粒的原始矿浆与气泡悬浮体系充分混合，以便气泡与矿物颗粒发生有效的接触，该步骤通常通过搅拌设备或喷射系统来实现，以确保气泡与矿浆均匀混合。其二，由于气泡表面有亲水性或疏水性的药剂的作用，在矿浆混合的过程中，气泡会与矿物颗粒发生附着，从而使气泡与矿物颗粒发生吸附，实现气泡选择性矿化。其三，胶磷矿反浮选工艺中，捕收剂使得气泡附着于杂质等脉石矿物颗粒上随着气泡上浮，形成浮选泡沫。反之，对于未被气泡附着的磷矿物颗粒而言，此时会沉降到矿浆底部。其四，浮选泡沫上升至矿浆表面后，通过自发溢流进入尾矿泡沫槽内通过管道进行尾矿处理系统，而浮选柱底部矿浆则通过底流管流入下一浮选作业。总体而言，浮选柱工艺方法通过气液混合、气泡生成、矿浆混合和颗粒沉降等步骤，实现了有用矿物与脉石矿物的有效分离，是矿石浮选中常用的高效、可靠的工艺手段，它具有结构简单、占地面积小、制造周期短、能耗低等优点。3 案例分析 3.1 案例情况 试验矿样来自云南某胶磷矿，该矿属于海相沉积大型层状磷块岩矿床，其主要矿物成分包括胶磷矿、微细晶磷灰石、白云石及少量陆源碎屑。磷矿物以胶磷矿、细晶磷灰石为主，脉石矿物主要有白云石、石英等。3.2 选矿中浮选柱应用的工艺流程 矿石中主要化学成分包括 P2O5、CaO、SiO2，属于中低品位硅钙质磷矿。由于 CaO 和 SiO2 质量分数占比较高，而 MgO 质量分数较高，采用反浮选脱镁作为该矿浮选开发的原则流程。浮选柱试验系统的组成及工艺流程是通过浮选机生产流程的分流试验，并基于前期实验室浮选柱探索试验的结果选择了一段反浮选工艺流程，捕收剂采用 YP2-3，抑制剂采用硫磷混酸。浮选柱半工业试验流程选择以旋流-静态微泡浮选柱为核心分选设备，主要由分流系统、分选系统、调浆系统和液位自动控制系统等构成。原矿通过分级旋流器溢流得到，首先进入缓冲搅拌桶，然后给入调浆搅拌桶进行加药调浆，最后由卧式砂泵输送入浮选柱。浮选柱的底流为合格精矿，泡沫产品为最终尾矿。搅拌桶溢流、合格精矿和最终尾矿通过砂泵返回现场生产系统。通过试验样本的分析和实验室浮选柱试验的结果，确定了适合该矿的浮选柱半工业试验流程和系统组成，为进一步优化胶磷矿选矿工艺提供了实质性的参考。采用反浮选脱镁工艺以及旋流-静态微泡浮选柱，有望提高选矿效率，降低生产成本，推动该胶磷矿的可持续开发。4 浮选柱在胶磷矿选矿中的应用策略 4.1 矿石性质分析 浮选柱在胶磷矿选矿的应用中，需要进行矿石性质的详细分析，矿石性质分析有助于制定针对性的浮选柱应用方案，提高选矿效率。考虑到不同磷含量的矿石需要不同的浮选柱参数和药剂制度，高磷含量的矿石通常更容易进行浮选分离，且由于胶磷矿中矿物组成较为复杂，了解矿石的主要矿物组成是选择合适的浮选柱工艺的重中之重。在胶磷矿选矿中应用浮选柱工艺阶段，需要结合实际情况确定胶磷矿矿物组成是矿石性质矿相分析尤为关键，结合分析结果进行药剂使用的优化。除此之外，选矿工程师需要精准分析矿石中的杂质含量，如硅酸盐、碳酸盐、铁等，尤其是考虑到某些杂质会影响浮选柱的性能的情况下，需要采取相应措施进行处理。特殊情况下，由于矿石的颗粒大小分布对于浮选柱的操作和效果影响较大，过细或过粗的颗粒会降低浮选效率，实际操作过程中需要调整浮选柱的参数以适应不同颗粒大小的矿石。在反浮选的过程中，胶磷矿中的酸碱度会影响浮选柱的药剂选择和反应性，了解矿石的酸碱性质可以帮助优化药剂的使用条件，并在此基础上分析矿石的结构性质，有助于理解矿石的浮选行为，从而制定更有效的浮选柱操作策略。基于以上性质分析，可以优化浮选柱的操作参数、药剂用量和药剂种类，以提高胶磷矿的选矿效果，通过这一方式在很大程度上可以最大限度地利用浮选柱的优势，提高磷的回收率，并减少对环境的影响。4.2 浮选药剂选择 考虑到胶磷矿中含有多种磷矿物，不同的矿物对浮选药剂有不同的响应，科学的浮选药剂选择可以显著影响选矿效果。在选择浮选药剂的过程中，第一步需要进行详细的矿物学分析，了解主要磷矿物的种类和含量，从而精准选择适用于特定矿物的浮选药剂。中国科技期刊数据库 工业 A-39-第二步中，考虑到矿石表面的化学性质和结构特征直接影响浮选药剂的选择，选矿工程师需要研究矿石的表面电荷、亲水性或疏水性等特性的具体表现，从而选择具有良好吸附性能的浮选药剂。在该步骤中，浮选药剂通常包括捕收剂、调整剂、抑制剂和起泡剂，选矿工程师需要选择合适的捕收剂，能够使气泡与磷矿物颗粒发生吸附，并且这一过程中的调整剂则用于调整浮选系统的 pH 值等参数，相对应的起泡剂有助于产生细小均匀的气泡。在第三步的浮选柱操作过程中，考虑到部分药剂在不同条件下会失效，需要考虑浮选药剂的适应性和稳定性，选择在胶磷矿选矿过程中稳定且适应性强的药剂。除此之外，在药剂选择中，需要尽选择对环境影响较小的药剂，避免对水体和土壤产生负面影响，符合可持续发展的原则。为了达成这一目标，需要结合实际进行小规模或中试实验，从而验证不同浮选药剂组合的效果。实验可以为确定最佳的浮选药剂方案提供有力支持，并为工业应用提供经验基础。通过综合考虑以上因素，需要制定针对性的浮选药剂选择策略，以提高浮选柱在胶磷矿选矿中的应用效果。4.3 操作参数的调整 浮选柱在胶磷矿选矿中的应用涉及到多个操作参数的调整，以优化浮选效果。以下是一些关键的操作参数及其调整策略：1）充气量：控制浮选柱中气体的流量是调整的重要因素。增加气体流量可以增加气泡数量，提高浮选效果，然而，需要在不过度增加的情况下保持稳定，以避免气泡过多充气过大导致漫槽、翻花和泡沫破碎等。2）药剂添加量：调整浮选柱中药剂的添加量是影响浮选效果的重要因素。捕收剂、调整剂、抑制剂和起泡剂的添加量需要根据矿石性质进行精准的调整，以确保药剂的充分利用和浮选效果的最佳化。3）气泡尺寸控制：控制气泡的尺寸对浮选效果也有影响，合理选择气泡生成设备，以产生大小适中和分布均匀的稳定微小气泡，有助于提高气泡与磷矿物颗粒的附着效果。4）浮选柱高度：浮选柱的高度可以影响气泡上升的时间，从而影响浮选的持续时间，调整浮选柱的高度，可以根据矿石性质和选矿要求，以达到更好的浮选效果。5）pH 值控制：胶磷矿浮选过程中的pH值对于捕收剂和磷矿物表面电荷有着重要的影响，胶磷矿反浮选通常在弱酸条件下有助于提高药剂的选择性，增强浮选效果。6）温度控制：在一些情况下，调整浮选柱中的温度可以影响浮选效果。温度的变化影响药剂的活性和矿浆的流动性，因此需要谨慎调整以确保稳定的操作条件。7）气泡附着时间：控制气泡与矿石颗粒的附着时间是提高浮选效果的关键，通过调整操作参数，使气泡在浮选柱中停留的时间适中，有助于提高磷矿物的回收率。上述操作参数的调整需要在实际生产中结合详细的矿石性质分析和实验验证，采用试验和逐步调整的方式，以确保浮选柱在胶磷矿选矿中的最佳应用效果。结语：综上所述，通过对浮选柱在胶磷矿选矿中的应用进行全面研究，在胶磷矿选矿过程中，利用浮选柱进行选矿需要综合考虑矿石性质、操作参数优化和尾矿处理是实现胶磷矿选矿可持续发展的关键。通过详细的矿石性质分析，我们能够制定针对性的操作参数调整策略，包括充气量、药剂选择、浮选柱高度等，以优化浮选效果。在尾矿处理方面，通过回收未浮选磷、尾矿浓缩、固液分离技术等策略，实现了尾矿的有效处理和资源回收，上述应用策略的实施不仅提高了磷的回收率，还减少了对环境的负面影响。因此，浮选柱在胶磷矿选矿中的应用具有重要的实践和推广价值。参考文献 1任慧,丁一刚,吴元欣,等.充填静态浮选柱在胶磷矿浮选中的应用J.化工矿物与加工,2001,30(8):4.2王大鹏,刘炯天,李国胜,等.浮选柱在胶磷矿反浮选中的应用J.化工矿物与加工,2010,39(6):4.3李耀基,夏敬源.云南胶磷矿浮选柱工业应用实践J.现代矿业,2012(3):3.4夏敬源,李耀基,杨稳权.空腔谐振式浮选柱在胶磷矿选矿中的动力学参数研究J.有色金属(选矿部分),2013(1):65-28.5夏敬源,杨稳权,柏中能.浮选柱在云南胶磷矿选矿中的应用研究J.矿冶,2009,18(1):5.