CN113102093A

CN113102093A - 一种多组分磷矿资源高效利用方法

Info

Publication number: CN113102093A
Application number: CN202110431851.1A
Authority: CN
Inventors: 吕子虎; 程宏伟; 赵登魁; 卫敏; 刘长淼; 吴东印
Original assignee: Zhengzhou Institute of Multipurpose Utilization of Mineral Resources CAGS
Current assignee: Zhengzhou Institute of Multipurpose Utilization of Mineral Resources CAGS
Priority date: 2021-04-21
Filing date: 2021-04-21
Publication date: 2021-07-13
Anticipated expiration: 2041-04-21
Also published as: CN113102093B

Abstract

本发明属于矿物资源综合利用领域，具体涉及一种多组分磷矿资源高效利用方法。该方法包括：1)原矿石破碎，经一段磨矿筛分，得到粗粒和细粒；所述粗粒经过跳汰重选，得到大鳞片云母精矿；所述细粒进行二段磨矿浮选，得到磷精矿和浮磷尾矿；2)将步骤1)所得浮磷尾矿磁选回收铁精矿，磁选尾矿通过旋流器分级为粗粒级和细粒级，粗粒级经过螺旋溜槽粗选和摇床精选，选别小鳞片云母和辉石。本发明能够有效保护大鳞片云母的片径，显著提高磷精矿的品位和回收率，同时回收了铁资源以及用于功能性填料的小鳞片云母和用作陶瓷原料的辉石产品，尾矿用来生产硅钙钾镁肥，几乎是无尾生产工艺，极大提升了磷矿资源的矿物分离效率、综合利用率以及经济价值。

Description

一种多组分磷矿资源高效利用方法

技术领域

本发明属于矿物资源综合利用领域，具体涉及一种多组分磷矿资源高效利用方法。

背景技术

非金属矿物资源是化肥、陶瓷、建材、造纸、纺织、石油、医药、电工、国防、航天、光纤通信等工业部门的原料来源，其开发利用水平已成为衡量一个国家科学技术发展水平和人民生活水平的重要标志之一。其中磷矿是我国重要的战略性紧缺矿产资源，约70％的磷矿石用于生产磷肥，磷肥是农业生产必不可少的生产资料，对农业生产具有极其重要的作用，磷矿同时也是精细磷化工的物质基础。磷矿是一种不可再生的矿产资源，具有耗竭性、不可二次回收利用、不可被替代的属性。磷矿的可持续开发和利用直接关系到国家粮食安全以及人类的生存发展。

我国磷矿床类型主要有沉积型、风化—再沉积型、变质型、岩浆岩和鸟粪型等，其中以海相沉积型磷块岩矿床为主，变质型磷灰岩矿床和岩浆型磷灰石矿床居次。我国磷矿资源主要分布于湖北、湖南、四川、贵州及云南五省，五省磷矿资源储量(P₂O₅量)28.66亿吨，占全国的90.4％。磷矿资源分布过于集中在中南和西南地区，北方和东部地区可供利用的资源量较少，另外矿石质量差异较大，造成全国“南磷北调”及“西磷东运”的局面，长距离运输给磷肥企业的原料供给带来较大的运输成本，同时也制约了现有矿山企业生产能力及云、贵、鄂等主要磷矿省份的资源开发。我国磷矿储量虽然丰富，但富矿较少，中低品位矿和贫矿多，且难选矿多，易选矿少，可利用性较差。

沉积型磷块岩绝大多数是含硅钙镁的胶磷矿型矿石，资源储量占总储量的70％，主要分布在云贵川湘鄂5省，P₂O₅品位在12％～35％之间，大部分为中低品位矿石，结晶微细，隐晶质，一般嵌布粒度很细，与硅酸盐、碳酸盐胶结在一起，和脉石矿物解离困难，同时因为白云石、方解石等杂质矿物与其可浮性相近，可选性极差，选矿技术难度大，生产成本较高。沉积型磷块岩选矿方法有浮选法、重选法、重-浮联合流程、磁-浮联合流程、擦洗脱泥-浮选联合流程以及焙烧—消化工艺等。变质岩型磷灰岩储量占总储量的23％，主要分布在江苏、安徽、湖北等省，P₂O₅品位在8％～12％，结晶粒度较粗，浮选性能较好，常采用浮选法、擦洗脱泥-浮选联合流程等工艺进行选别。岩浆岩型磷灰石储量占我国磷矿总储量的7％，主要分布在我国北方的河北、陕西、甘肃等地，P₂O₅品位较低，一般小于10％，结晶和嵌布粒度较粗，可选性好，选矿方法主要有浮选法、磁-浮联合流程等。

我国北方某非金属矿是一个含有磷灰石、黑云母、辉石、磁铁矿多组分大而贫的磷灰石型磷矿，规模大，易开采，但P₂O₅含量低，仅3.5％左右。其资源储量数亿吨，主要含有透辉石(45～50％)、黑云母(35～40％)、磷灰石(8％)、磁铁矿(3～5％)，还有少量的长石、榍石、绿帘石和方解石等。针对该矿，国内有研究单位采用重浮流程回收磷灰石和粗粒云母，但辉石和铁没有回收；也有单位采用重磁流程回收磷灰石、云母、辉石和铁，但分离效率不高，产品品质较低，尤其是磷精矿P₂O₅含量<30％、回收率<75％，云母回收率低，辉石纯度不高，总体技术水平较低，难以产生较高的经济效益，不利于该矿的开发利用。

因此，如何合理开发该资源，并能产生良好的经济效益，多组分磷矿资源的高效选别及综合利用是亟需解决的关键技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多组分磷矿资源高效利用方法。

为实现上述目的，本发明的多组分磷矿资源高效利用方法的技术方案是：

一种多组分磷矿资源高效利用方法，包括以下步骤：

1)原矿石破碎，经一段磨矿筛分，得到粗粒和细粒；所述筛分的筛分尺寸为0.3～1mm；

所述粗粒经过跳汰重选，得到大鳞片云母精矿；所述细粒进行二段磨矿浮选，得到磷精矿和浮磷尾矿；

2)将步骤1)所得浮磷尾矿磁选回收铁精矿，磁选尾矿通过旋流器分级为粗粒级和细粒级，粗粒级经过螺旋溜槽粗选和摇床精选，选别小鳞片云母和辉石。

本发明的多组分磷矿资源高效利用方法，能够有效保护大鳞片云母的片径，显著提高磷精矿的品位和回收率，同时回收了铁资源以及用于功能性填料的小鳞片云母和用作陶瓷原料的辉石产品，尾矿用来生产硅钙钾镁肥，几乎是无尾生产工艺，极大提升了磷矿资源的矿物分离效率、综合利用率以及经济价值。

优选的，所述跳汰重选的筛孔尺寸为0.5～3mm，人工床层的床石粒度为5～15mm。人工床层的厚度为6～15mm。

优选的，所述跳汰重选的跳汰尾矿返回一段磨矿。

采用跳汰机作为大鳞片云母的回收设备，相比较于摇床，跳汰机处理量大、占地面面积小、选别粒度范围广，能耗小。采用粗细分级分选，可以先回收一部分合格的大鳞片云母，符合“早收则收”的原则，同时减少矿石二段入磨量及浮选入料，节能降耗。

优选的，步骤1)中，所述二段磨矿产品小于0.074mm的颗粒含量为20～100％。

优选的，步骤1)中，所述浮选的流程结构为1段粗选1-3段扫选1-4段精选流程。

回收大鳞片云母后，进一步浮选回收磷灰石，可减少磷的损失，有效保证了磷精矿的回收率。

优选的，步骤2)中，所述磁选的磁场强度为60～200kA/m。

优选的，步骤2)中，所述磁选的流程结构为1段粗选1-3段再磨精选流程。

通过上述磁选流程，可有效回收磁铁矿，保证磁铁矿回收率和品质。

采用螺旋溜槽粗选-摇床精选联合流程选别回收辉石和小鳞片云母，螺旋溜槽处理量大，摇床分选精度高，有效保证了辉石和小鳞片云母的回收率和品级，且流程简单，生产成本低。

优选的，步骤2)中，旋流器分级出的尾矿用于生产硅钙钾镁肥。

该新工艺在保证磷灰石和磁铁矿回收率和品质的情况下，综合回收了云母和辉石矿物，实现了矿物资源的高效回收利用，并显著提高了资源的经济价值。

附图说明

图1为本发明实施例1的多组分磷矿资源高效利用工艺流程图；

图2为实施例1中精选工艺流程结构图；

图3为实施例1中磁选工艺流程结构图。

具体实施方式

本发明主要针对多组分磷矿资源设计综合回收工艺。

该多组分磷矿资源的主要成分含量为：透辉石45～50％、黑云母35～40％、磷灰石7.5～8％、磁铁矿3～5％。除了上述主要成分之外，还含有少量的长石、榍石、绿帘石和方解石等(总量为100％)。

该工艺流程可表述为：原矿-磨矿-分级-粗粒跳汰重选-细粒再磨浮磷-磁选收铁-螺旋溜槽摇床联合重选分离云母和辉石，尾矿用于生产硅钙钾镁肥。

一定给矿粒度的矿石经过磨矿筛分为粗粒级和细粒级。该给矿粒度一般满足不大于10mm即可。一段磨矿产品采用高频振动筛作为分级设备，处理量大，分级效率高，减少矿石入磨量，降低能耗；且提高了筛网尺寸，有利于保护大鳞片云母的片径。筛网尺寸d为0.3～1mm。一段磨矿产品小于d尺寸的颗粒含量为50～90％，更优选为70～85％。

大鳞片云母选别设备为跳汰机。跳汰重选时，筛孔尺寸为0.5～3mm，人工床层粒度为5～15mm。人工床层的厚度为6～15mm。

二段磨矿产品小于0.074mm的颗粒含量为20～100％。优选为20～70％，更优选为40～60％。

磷灰石(磷精矿)选别工艺为浮选工艺，流程结构为1段粗选1-3段扫选1-4段精选流程。以上精选作业的段数以及扫选作业的段数可根据产品质量要求进行选择。浮选作业中分散剂、捕收剂等浮选药剂均可使用常规药剂，如分散剂可使用水玻璃，捕收剂使用氧化石蜡皂。

铁回收工艺为磁选工艺，流程结构为1段粗选1-3段再磨精选流程。再磨精选段数可根据产品质量要求进行选择。优选粗选磁场强度高于精选磁场强度。

磁选尾矿分级设备为水力旋流器，直径为10～50mm。通过水力旋流器分级为粗粒级和细粒级，粗粒级的一般粒度为0.2-0.045mm；细粒级的一般粒度为小于0.045mm。

小鳞片云母和辉石分离富集工艺为螺旋溜槽粗选-摇床精选联合流程。

下面结合具体实施例对本发明的实施方式作进一步说明。

一、本发明的多组分磷矿资源高效利用方法的具体实施例

实施例1

本实施例的多组分磷矿资源高效利用方法，工艺流程图如图1所示，该多组分磷矿含富含磷灰石、黑云母、辉石、磁铁矿等有用矿物，原矿中P₂O₅含量3.62％，K₂O含量3.93％，SFe含量6.90％，CaO含量14.93％，具体包括以下步骤：

1)采用颚式破碎机将样品破碎至-10mm，进入一段磨矿筛分为粗粒级和细粒级，一段磨矿产品小于0.4mm的颗粒含量占73.8％，高频振动筛筛网尺寸d为0.4mm。

粗粒级采用跳汰机回收大鳞片云母，跳汰尾矿返回一段磨矿。跳汰重选的筛孔尺寸为1mm，人工床层的床石粒度为6-8mm，人工床层的厚度为6～15mm。

细粒级进入二段磨矿浮选磷灰石，二段磨矿产品小于0.074mm的颗粒含量为52.73％。浮选流程为1段粗选1段扫选2段精选，磷灰石浮选工艺流程图如图2所示，图2中浮选工艺为闭路流程：中矿1、扫精矿返回粗选。中矿2返回精选1。浮选作用采用的分散剂为水玻璃，捕收剂为氧化石蜡皂。浮选后得到磷精矿和浮磷尾矿。

2)浮磷尾矿磁选回收铁，铁磁选回收工艺如图3所示，图3中磁选工艺为闭路流程：精尾1合并到尾矿中。精尾2返回上级。粗选磁场强度为150kA/m，精选磁场强度为80kA/m。

磁选尾矿经过水力旋流器分级，粗粒级(0.2-0.045mm)采用螺旋溜槽和摇床重选联合工艺选别小鳞片云母和辉石，细粒级(小于0.045mm)作为尾矿用于生产硅钙钾镁肥。

螺旋溜槽重选得到三个产品(粗精矿、细云母精矿、尾矿)，粗精矿进入摇床进行精选，得到辉石精矿和细云母精矿。

二、实验例

本试验例测试实施例1的方法的试验结果，如表1所示。

表1实施例1的多组分磷矿资源高效利用工艺试验结果

试验结果表明：原矿采用磨矿-分级-粗粒跳汰重选-细粒再磨浮磷-磁选收铁-联合重选分离云母和辉石的工艺流程，磷灰石、云母、辉石和铁几种有用矿物都得到了较好的选别和回收，且各产品品质优良，其中是磷精矿P₂O₅含量32.27％，回收率90.16％；大鳞片云母(粗云母)产率8.62％，K₂O含量9.58％，纯度95％以上，粒度分布在0.5～1.5mm，主要集中在1mm左右；小鳞片云母(细云母)产率16.72％，K₂O含量8.38％，纯度85％以上，粒度主要分布在0.1～0.5mm；铁精矿SFe含量64.35％、回收率32.66％；辉石产率30.12％，纯度95％左右；尾矿主要含有云母和辉石，可用作硅钙钾镁肥的原料，该工艺很好地实现了多组分磷矿资源的高效选别和综合回收利用，显著提高了资源的综合利用率和经济价值。

Claims

1.一种多组分磷矿资源高效利用方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的多组分磷矿资源高效利用方法，其特征在于，所述跳汰重选的筛孔尺寸为0.5～3mm，人工床层的床石粒度为5～15mm。

3.如权利要求1或2所述的多组分磷矿资源高效利用方法，其特征在于，所述跳汰重选的跳汰尾矿返回一段磨矿。

4.如权利要求1所述的多组分磷矿资源高效利用方法，其特征在于，步骤1)中，所述二段磨矿产品小于0.074mm的颗粒含量为20～100％。

5.如权利要求1或4所述的多组分磷矿资源高效利用方法，其特征在于，步骤1)中，所述浮选的流程结构为1段粗选1-3段扫选1-4段精选流程。

6.如权利要求1所述的多组分磷矿资源高效利用方法，其特征在于，步骤2)中，所述磁选的磁场强度为60～200kA/m。

7.如权利要求1或6所述的多组分磷矿资源高效利用方法，其特征在于，步骤2)中，所述磁选的流程结构为1段粗选1-3段再磨精选流程。

8.如权利要求1所述的多组分磷矿资源高效利用方法，其特征在于，步骤2)中，旋流器分级出的细粒级作为尾矿用于生产硅钙钾镁肥。