《武汉工程大学学报》  2011年03期 48-52   出版日期：2011-03-31   ISSN:1674-2869   CN:42-1779/TQ
宜昌花果树磷矿重介质选别工业生产实践


0引言宜昌地区是我国的五大重点聚磷区之一,但其磷矿的平均品位低,绝大部分为原矿P2O5 18%~30%中低品位资源,一般为其中可直接利用的富矿仅占储量的13%［1］.为有效合理的大规模开发利用该资源,原化工部投入了大量的人力物力,组织科研、设计、生产单位进行攻关,并于1989年兴建了规模为20万t/a的花果树重介质选矿试验厂,1992年建成,试运行508 h,获得了可靠的数据与资料［2］,因当时的技术经济条件所限,选矿生产成本高,缺乏市场竞争力而停产.2005年初,湖北宜化矿业公司根据企业和市场需求,决定恢复花果树重介质选矿工艺,通过与科研院所的联合攻关,选定在煤炭重选中成熟应用的重介质三产品旋流器［3］替代原有的两产品旋流器,并对其技术参数和耐磨性能进行改造,使之适用于微差比重的分选和提高高密度、高硬度下的耐磨性,当年十月改造建成30万t/a的选厂,并在生产过程中通过技术攻关与改造,完善了选别工艺和洁净生产措施,确保了生产的稳定性,为满足企业发展和市场需要,该厂于2008年改扩建为120万t/a的生产规模,经济效益显著提高.1矿石性质矿石自然类型主要有泥硅质条带状磷块岩、白云质条带状磷块岩、白云质砂屑磷块岩、含磷白云岩;矿石工业类型主要有泥硅质磷矿、钙镁质磷矿;矿石特征为含碳的泥硅质条带状磷块岩、白云质条带状磷块岩、白云质砂屑磷块岩.矿石的化学组成见表1.表1矿石的化学组成
Table 1Mineral chemical composition
项目P2O5MgOCaOSiO2Al2O3Fe2O3K2ONa2OFCO2S有效H.PCLw/%23.383.5037.3218.124.451.632.110.42.2.016.551.8322.140.047各矿层中的磷块岩条带和脉石条带宽度较大,其中上贫矿和下贫矿的磷块岩条带宽度和脉石宽度大于2 mm的占94%以上,特别是中富矿的磷块岩条带全部集中在2 mm到18 mm之间,因此从条带宽度来看该矿石完全具备磷矿重介质选矿的工艺特性.2实验室重液选矿试验当原矿品位P2O5 23.80％,分选粒级为-15 mm+0.5 mm,分离重液密度为2.89时,实验室重液选矿试验结果为:精矿产率73.97％,精矿品位P2O5 30.79％、含MgO 1.44％,精矿回收率87.61％（见表2）.-15 mm+0.5 mm原矿重选可选性曲线见图1.表2重选理论分选指标
Table 2Theoretical separation indexes of gravity separation
粒级/mm分离
密度/δ精矿产率/％品位/％P2O5回收率/％对本级对原矿P2O5MgO对本级对原矿邻近密度矿
物含量δ±0.1可选性-10+0.52.8577.8669.8929.811.7797.4687.3928.392.8676.4668.6330.181.6396.9286.8829.212.8775.1367.4430.521.5396.2886.3330.182.8873.8466.2830.811.4495.5585.6631.34很难选-15+0.52.8677.6871.0829.991.6797.2689.6128.452.8776.4469.9530.281.5896.6689.0330.092.8875.2268.8330.551.5195.9588.3932.132.8973.9767.6930.791.4495.0987.6134.66很难选-20+0.52.8677.1370.7829.921.8996.9588.9130.732.8776.0169.7530.171.8196.3888.3532.792.9170.9565.1131.061.5292.4584.9044.27特别难选第3期魏祥松,等:宜昌花果树磷矿重介质选别工业生产实践
武汉工程大学学报第33卷
图1-15+0.5 mm原矿重选可选性曲线
Fig.1Beneficiability curve of gravity separation of -15 mm+0.5 mm ore试验研究表明:当分离密度δ为2.85～2.91时,邻近比重物含量P2O5都在30%左右,属难重选矿.其磷块岩条带以密度大于2.95为主,白云岩条带密度在2.85左右,因此要有效分选密度差为0.1的磷块岩和白云岩（0.1的分选密度差是重介质选矿的最低要求）,要求有较高分选精度的重介质分选装备和对分选密度的稳定控制.从表1的试验结果来看,0.5～15 mm粒级矿样的工艺指标明显比0.5～20 mm和0.5～10 mm粒级好,其分选密度在2.86到2.89之间时所获得的合格精矿的P2O5、MgO,产率和回收率等指标变化较小,有利于分选密度的控制.3磷矿重介质选矿工业生产实例3.1选矿生产工艺流程和设备原矿经三段一闭路破碎后,全粒级进入三产品重介质旋流器选别,底流经脱介筛脱介后获得粗粒精矿,筛下产物经磁选—浓缩后,获得细粒精矿;一段溢流和二段溢流合并,经脱介筛脱介后获得粗粒尾矿,筛下产物经磁选—浓缩—过滤后得到细粒尾矿.选矿工艺指标见表3.选矿主要设备有:重介质无压给料三产品旋流器3PNWX850/600,脱介筛PZK2448 F=11.52 m2、Φ=0.75 mm,磁选机Φ914×2972型750高斯,尾矿陶瓷过滤机,介质自动控制为微机核密度计FB-2300,原矿给料FB-1330F型微机核子称.3.2选矿流程考查
3.2.1破碎流程考查流程考查期间以花果树矿段全层矿为主,或部分外购低品位矿,破碎产品的筛分结果见表4.由表4可见,+17 mm的分布率仅为0.75%,入选原矿的粒级占入选物料的99.25%,破碎工艺可达到确保小于17 mm的粒度要求.
3.2.2重介质选矿产品考查在流程考查期间,将重介质选别获得的产品化学分析结果见表5,重液分选结果见表6.粗粒精矿和细粒精矿合并为总精矿,块尾矿和细粒尾矿合并为总尾矿.
3.2.3重介质考查重介质为单一的磁铁矿,其密度平均值为4.87 g/cm3,粒度组成和品位分布见表7.介质回收净化系统选用的磁选机为上海伊利,美国磁块.表3生产选矿工艺指标
Table 3Mineral processing production indexes
名称产率/%处理量/（t/h）日处理量/t年处理量/(万t)品位/%回收率/%水分/%粗粒精矿64.88110.482209.6066.2930.6584.624精矿0.771.3126.200.7930.210.9920粗粒尾矿21.2636.20724.0021.729.358.465细粒尾矿13.0922.29445.8013.3710.655.9315总计100.00170.283405.60102.1723.50100.00表4破碎产品筛分结果
Table 4Screening results of crushing products
粒级/mm+17-17+10-10+6-6+2-2合计质量/kg0.053.240.892.060.456.69分布率/%0.7548.4313.3030.796.73100.00表5总精矿和总尾矿化学分析结果
Table 5Chemical analysis of the total concentrate and tailingsw/%
项目P2O5MgOCaOSiO2Al2O3Fe2O3K2ONa2OFCO2S总精矿30.421.4845.878.511.430.800.950.53.206.030.23总尾矿9.907.4221.0236.4110.363.174.520.290.287.614.76表6精、尾矿重液分选结果
Table 6Separation results of concentrates and tailings heavy liquid
产品名称密度级别/（g/cm3）产率/%品位/%回收率/%个别累积P2O5MgOP2O5MgO精矿-2.801.741.745.351.040.301.15-2.85+2.801.653.397.2913.230.3913.85-2.89+2.856.7610.1513.5811.352.9948.67-2.94+2.892.7812.9327.52.122.493.74+2.9487.07100.0033.120.5993.8332.59合计100.0030.731.58100.00100.00尾矿-2.6547.1447.142.651.7812.9711.94-2.75+2.6510.5557.696.836.237.489.35-2.80+2.7519.4477.139.6519.8519.4854.92-2.85+2.805.2382.3610.5120.295.7115.10-2.89+2.852.3884.7423.1910.455.733.54-2.94+2.895.7690.5027.874.3616.673.57+2.899.50100.0032.401.1631.961.57合计9.637.03100.00100.00表7磁铁矿加重剂不同粒度产物的分布情况
Table 7Distribution of different particle size magnetite weighting agent products
粒级/mm产率/%个别累积TFe品位/%+0.200.010.0130.01-0.20+0.150.610.6252.45-0.15+0.107.698.3162.77-0.10+0.07516.8725.1865.82-0.075+0.04523.6548.8366.13-0.04551.17100.0068.25合计100.0066.82根据考查结果,介质损失量Gm为:5.565（kg/t精矿）.
3.2.4分选精度考查重介质旋流器的分选精度,通常用分离可能误差,即EP值来表示.由图可以计算出重介质选矿选别的EP值为0.066 0,分离系数的计算结果见表8.重介质旋流器选矿分离曲线见图2.表8重介质旋流器分离系数的测定结果
Table 8The measured results of heavy medium cyclone separation factors
介质密度/
（g/cm3）产率/%浮物沉物合计分离系数-2.7515.856.2522.10.28-2.80+2.754.203.717.910.47-2.85+2.803.976.8010.770.63-2.89+2.853.578.2111.780.70-2.96+2.893.2613.7216.980.81+2.963.5026.9630.460.89合计34.3565.65100.00由图2可以查得重介质选矿的有效分离密度为2.871.图2重介质旋流器选矿分离曲线
Fig.2Separation curve of heavy medium cyclone3.3自动控制系统合格介质微机核密度计实际测量精度±0.001 g/cm3,浓介质微机和密度计实际测量精度±0.002 g/cm3,合格介质微机密度计及浓介质密度计控制精度为±0.015 g/cm3.在所需的介质密度范围内,对介质密度控制影响不大.选用CG型电感式磁性物含量测量仪,测量指示合格介质磁性物含量.为了保证循环介质密度质量,要求循环介质在投矿过程中污染要小,介质中非磁性物含量在规定范围内.通过本仪表检测循环介质中磁性物含量来了解介质污染情况,合理控制分流装置,根据磁性物含量指示仪指示的数据,适时向介质桶打分流,借以维持循环介质密度质量.在重介质选矿过程中,控制介质密度在指定的波动范围内,是保证获得稳定可靠的选矿指标的关键因素之一.循环介质非磁性物含量的检测指示和定压漏斗、合格介质桶、缓冲矿仓料（液）位的测量指示及报警系统,为介质正常循环,工艺流程的顺利实施,稳定密度,保证磷精矿品位,提高精矿回收率,起到了良好的保障作用.原矿及精矿输送机,选用微机核子称来准确计量原矿的投入量及精矿的选出量.由图3可以看出,仪表在ρ0(±0.3 g/cm3)范围内线性良好,本实验的介质密度变化范围在2.00～2.60 g/cm3之间,处在仪表的范围之内;N-ρ称与N-ρ测两条关系线的斜率略有不同,这些将引起测量误差,此仍由于Kρ值选值不够准确所造成,有待改进,但在本试验所需的介质密度范围内,其测量误差约为±0.3%,故对介质密度控制影响不大.图3静态试验N-ρ曲线
Fig.3N-ρ curve of static tests为了精确计量原矿的投入量以及精矿的产量,在原矿5#皮带输送机及精矿7#皮带输送机上分别安装了FB-1330F型微机核子称.FB-1330F型微机核子称是微机化、高精度、高稳定性、多功能的新一代同位素仪表,是一种非接触式计量仪器,与电子皮带秤相比较,其主要特点是不受物料高温腐蚀性影响,不受皮带张力、磨损、振动、惯性力等因素的影响,可在恶劣环境下工作,操作简便,使用安全便于维护,传输距离远,抗干扰性强,标定工作不复杂.微机核子称结构简单,它由γ射线放射源及铅罐、A型支架、γ射线探测器、速度传感器及微机处理指示系统所组成.经上述流程考查,将粒级-17 mm、品位P2O5 23.50%的矿石,经重介质分选后可获得精矿产率65.65%、精矿品位P2O5 3064%（含MgO 1.48%）、回收率为85.60%.选比为1.523的较好选矿指标.4主要技术特点将三产品重介质旋流器首次应用于磷矿选矿,实现了全粒级无下限高分选密度（2.87～2.90）下微密度差（密度差为0.1）矿物的分离.从而有效地提高了重介质设备对磷块岩矿与脉石矿物的分选精度.无压给料,降低了厂房高度和基建投资,有利于矿区建设;降低了矿石的运动速度,减少了介质悬浮液对设备及管路和阀门的磨损.内衬采用刚玉分段制作,使设备使用寿命增加,并且即使耐磨材料部分磨损,也可随时更换,不整体报废,极大地降低了维修、更换费用.不脱泥全粒级分选工艺,使全部的入选原矿进入到旋流器进行分选,降低旋流器的分选下限,有效地提高选矿回收率.5结语采用全粒级进无压三产品旋流器,经两次粗选即可获得合格产品,选矿工艺指标为:原矿粒级-17 mm、品位P2O5 23.50%,获得精矿产率65.65%、精矿品位P2O5 30.64%（含MgO 1.48%）、回收率为85.60%.工艺流程中重介质旋流器的分选精度Ep值达到0.066,这对磷矿选矿工艺是一个突破.花果树磷矿重介质选矿的成功,为合理开发利用了中低品位磷资源,有效带动了区域资源的开发利用、扩展资源储量起到了良好的引领作用.生产实践标明:该工艺具有显著的经济、社会和环境效益.