李金朋

（河北钢铁集团矿业有限公司 河北省唐山市   063700）

摘要：承德地区磷矿资源丰富，但多以低品位磷精粉形式存在，磷品位偏低、铁杂质含量较高，制约了资源的高效利用和产业化发展。为解决承德地区低品位磷精粉提质难题，本文以承德黑山铁矿等矿区低品位磷精粉为研究对象，通过一系列浮选试验、粒度筛析试验、强磁除铁试验，系统研究了药剂体系、选别工艺参数、粒度分布对磷精粉品位及回收率的影响，对比不同捕收剂、抑制剂的作用效果，优化筛选出适配承德地区低品位磷精粉的最优选矿工艺方案。试验结果表明：在最优工艺条件下，可将品位18.6%~21.8%的低品位磷精粉提升至23.0%以上，最高可达32.2%，磷回收率维持在70%以上，有效降低了铁杂质含量。本文研究成果可为承德地区低品位磷资源的高效回收利用提供理论依据和工程实践指导，对推动区域磷矿产业高质量发展具有重要意义。

关键词：承德地区；低品位磷精粉；浮选试验；强磁除铁；提质增效；药剂优化

1 引言

1.1 研究背景与意义

磷是国民经济发展的重要战略资源，广泛应用于农业、化工、建材等多个领域。承德地区作为我国北方重要的磷矿资源分布区，磷矿储量丰富，但其磷矿资源多为低品位矿，经过初步分选后得到的磷精粉仍存在品位偏低、杂质（尤其是铁杂质）含量较高的问题，难以满足后续深加工的要求，导致资源利用率偏低，经济效益不佳。

当前，随着我国磷矿资源的日益枯竭，高品位磷矿储量不断减少，低品位磷矿的开发利用已成为行业发展的必然趋势。承德地区低品位磷精粉的提质增效，不仅能够提高资源回收率，缓解磷资源供应紧张的局面，还能推动区域矿业经济的转型升级，实现资源开发与环境保护的协调发展。因此，开展承德地区低品位磷精粉提质增效选矿试验研究，具有重要的理论价值和现实意义。

1.2 国内外研究现状

国内外针对低品位磷矿的选矿技术研究已取得一定进展，主要选矿方法包括浮选法、重选法、磁选法及联合选矿法等。其中，浮选法因分选效率高、适应性强，成为低品位磷矿提质的主流方法。国外在低品位磷矿浮选技术方面，注重药剂体系的优化和工艺的智能化升级，开发出了多种高效、环保的捕收剂和抑制剂，有效提升了磷精粉的品位和回收率。

国内学者针对不同地区的低品位磷矿开展了大量试验研究，结合区域矿石特性优化选矿工艺参数，取得了一系列成果。但由于不同地区磷矿的矿石性质、杂质组成存在较大差异，选矿工艺和药剂体系的适配性较差，难以直接应用于承德地区低品位磷精粉的提质处理。目前，针对承德地区低品位磷精粉的专项研究较少，现有工艺存在药剂消耗大、提质效果不佳、回收率偏低等问题，尚未形成成熟、高效的适配性工艺方案，因此，开展本研究具有明确的针对性和必要性。

1.3 研究内容与技术路线

本文以承德地区低品位磷精粉为研究对象，重点开展以下研究内容：

承德地区低品位磷精粉的矿石特性分析，包括粒度分布、化学组成（磷品位、铁品位等）；

不同药剂体系（捕收剂、抑制剂、调整剂）对磷精粉浮选提质的影响试验，对比不同药剂的作用效果；

浮选工艺参数（选别次数、药剂用量、矿浆浓度等）的优化试验，确定最优工艺参数；

低品位磷精粉细粒级强磁除铁试验，研究强磁除铁对磷精粉品位的提升作用；

优化工艺的验证试验，确保工艺的稳定性和可靠性。

本文的技术路线为：矿石样品采集与制备→矿石特性分析（粒度筛析、化学分析）→浮选药剂筛选试验→浮选工艺参数优化试验→细粒级强磁除铁试验→最优工艺验证试验→试验结果分析与讨论→结论与展望。

1.4 研究创新点

本文的创新点主要体现在以下两个方面：

针对承德地区低品位磷精粉的矿石特性，筛选出适配性强的药剂体系，解决了现有药剂针对性差、提质效果不佳的问题；

结合浮选与强磁除铁工艺，优化形成了低品位磷精粉提质增效的综合工艺方案，实现了磷精粉品位与回收率的同步提升，为承德地区低品位磷资源的高效利用提供了新的技术路径。

2 试验原料与设备

2.1 试验原料

本试验所用原料均来自承德地区黑山铁矿等矿区，包括低品位磷精粉、现场原矿等，原料经破碎、磨矿、干燥后，制备成试验所需样品。试验过程中，对原料进行了化学分析和粒度筛析，明确了原料的基本特性。

2.1.1 原料化学组成 试验原料的主要化学组成以磷品位（P₂O₅）和铁品位（TFe）为核心指标，同时检测其他杂质含量。根据参考资料中的实验数据，承德地区低品位磷精粉的磷品位主要集中在18.6%~21.8%之间，铁品位在1.21%~5.86%之间，部分样品铁品位可达9.62%以上，杂质含量较高，具体数据见表1、表2。

表1 承德地区低品位磷精粉主要化学组成

2.1.2 原料粒度分布 采用标准筛对低品位磷精粉进行粒度筛析试验，明确原料的粒度分布特征，为后续浮选工艺参数的优化提供依据。参考资料中11月16日、1月14日及低品位磷精粉粒度筛析试验结果表明，承德地区低品位磷精粉的粒度分布较为广泛，-400目细粒级占比较高，具体数据见表2、表3。

表2 低品位磷精粉粒度筛析试验结果

表3 1月14日皮带精粉粒度筛析试验结果

2.2 试验设备与药剂

2.2.1 试验设备 本试验所用主要设备包括：1.5L浮选机、强磁除铁机、标准筛、电子天平（精度0.01g）、鼓风干燥箱、磨矿机等，设备型号及用途见表4，所有设备均经调试校准，确保试验数据的准确性。

表4 试验主要设备及用途

2.2.2 试验药剂 本试验所用药剂包括捕收剂、抑制剂、调整剂，均为工业级药剂，具体种类及用途见表5。其中，捕收剂选用脂肪酸类捕收剂、烃类捕收剂等常用浮选捕收剂，用于捕收磷矿物；抑制剂选用木质素磺酸钠、淀粉+氢氧化钠（研山用抑制剂）等，用于抑制铁杂质及脉石矿物；调整剂选用水玻璃、碳酸钠等，用于调整矿浆酸碱度和分散矿浆。

表5 试验主要药剂及用途

2.3 试验方法

2.3.1 粒度筛析试验 取一定量的低品位磷精粉样品，采用标准筛进行分级筛选，分别称量不同目数筛上产物的重量，计算各粒级的产率、品位及分布率，明确样品的粒度分布特征。

2.3.2 浮选试验 采用1.5L浮选机进行浮选试验，每次试验称取1000g矿样（部分试验为500g），加入适量水制备矿浆，依次加入调整剂、抑制剂、捕收剂，搅拌均匀后进行浮选，分选出精矿和尾矿，分别干燥、称量，检测精矿和尾矿的磷品位、铁品位，计算产率和回收率。试验过程中，分别改变药剂种类、药剂用量、选别次数等参数，研究其对浮选效果的影响。

2.3.3 强磁除铁试验 选取低品位磷精粉细粒级样品（-200目+400目、-400目），采用强磁除铁机进行除铁试验，调节强磁机参数，分选出精矿（除铁后产物）和尾矿（含铁杂质），检测产物的磷品位和铁品位，计算产率和除铁效率。

2.3.4 分析检测方法 磷品位采用磷钼酸喹啉重量法检测，铁品位采用重铬酸钾滴定法检测，严格按照相关国家标准执行，确保检测数据的准确性和可靠性。

3 试验结果与讨论

3.1 低品位磷精粉矿石特性分析

3.1.1 粒度分布分析 从表2、表3的粒度筛析试验结果可以看出，承德地区低品位磷精粉的粒度分布具有以下特征：

粒度跨度较大，从+60目到-400目均有分布，其中-400目细粒级占比最高，可达52.20%（表2），1月14日皮带精粉中-400目细粒级占比为21.18%（表3），细粒级矿物占比较高，不利于浮选分离；

磷品位随粒度减小呈下降趋势，+60目粒级磷品位最高（34.70%~38.10%），-400目粒级磷品位最低（8.10%~16.00%），表明细粒级中磷矿物含量较低，杂质含量较高；

铁品位随粒度减小呈上升趋势，-400目细粒级铁品位可达5.86%~4.80%，远高于粗粒级，说明铁杂质主要集中在细粒级中，这为后续细粒级强磁除铁提供了依据。

3.1.2 化学组成分析 承德地区低品位磷精粉的磷品位主要集中在18.6%~21.8%之间，属于低品位磷精粉，难以满足深加工要求；铁品位在1.21%~5.86%之间，部分细粒级样品铁品位更高，铁杂质的存在不仅影响磷精粉的品位，还会降低后续产品的质量。因此，提质除铁是承德地区低品位磷精粉高效利用的关键。

3.2 浮选药剂筛选试验结果与讨论

为筛选出适配承德地区低品位磷精粉的最优捕收剂，开展了不同捕收剂的浮选对比试验，试验条件为：矿样1000g，磷品位19.40%，捕收剂用量10ml，水玻璃用量5ml，采用一粗两精浮选工艺，试验结果见表6。

表6 不同捕收剂浮选对比试验结果

从表6可以看出，不同捕收剂的浮选效果存在明显差异：

建龙药剂的磷回收率最高，达到93.31%，精矿磷品位为20.80%，产率为87.03%，综合浮选效果较好；

金谷药剂的精矿磷品位最高，达到23.00%，但磷回收率为85.45%，略低于建龙药剂；

远通药剂的精矿产率最低，仅为69.26%，精矿磷品位为22.00%，回收率为78.54%，浮选效果较差；

现场药剂和金岭药剂的综合浮选效果介于上述药剂之间，其中金岭药剂的产率最高，但精矿品位最低，仅为19.50%，难以达到提质要求。

结合后续试验中不同捕收剂的对比结果（如14日至16日试验汇总），脂肪酸类捕收剂的提质效果优于烃类捕收剂，在加入抑制剂的情况下，精矿磷品位可提升至25.70%以上，最高可达32.20%。综合考虑精矿品位、回收率及药剂适配性，后续试验选用脂肪酸类捕收剂作为最优捕收剂。

抑制剂筛选试验采用新2号捕收剂，研究木质素磺酸钠、淀粉+氢氧化钠两种抑制剂对浮选效果的影响，试验条件为：矿样1000g，磷品位21.80%，新2号捕收剂用量10ml，水玻璃用量6ml，选别2次，试验结果见表7。

表7 不同抑制剂浮选对比试验结果

从表7可以看出，抑制剂的加入对浮选效果具有显著影响：

加入木质素磺酸钠抑制剂后，精矿磷品位从22.60%提升至25.70%，提升了3.1个百分点，虽然磷回收率从89.88%下降至83.23%，但综合提质效果明显，能够有效抑制杂质矿物的上浮；

淀粉+氢氧化钠抑制剂的浮选效果较差，精矿磷品位仅为2.80%~3.90%，回收率极低，不适用于承德地区低品位磷精粉的浮选提质；

无抑制剂时，精矿产率最高，但精矿品位较低，杂质含量较高，难以达到提质要求。

因此，后续试验选用木质素磺酸钠作为最优抑制剂，用于抑制铁杂质及脉石矿物，提升精矿品位。

3.3 浮选工艺参数优化试验结果与讨论

在确定最优药剂体系（脂肪酸类捕收剂+木质素磺酸钠抑制剂+水玻璃调整剂）的基础上，开展了选别次数、药剂用量等工艺参数的优化试验，以实现精矿品位与回收率的同步提升。

3.3.1 选别次数的影响 采用脂肪酸类捕收剂（10ml）、木质素磺酸钠抑制剂（3ml）、水玻璃（6ml），分别进行2次、4次选别试验，矿样磷品位21.80%，试验结果见表8。

表8 选别次数对浮选效果的影响

从表8可以看出，选别次数对精矿品位和产率具有显著影响：随着选别次数的增加，精矿磷品位显著提升，从2次选别的25.70%提升至4次选别的32.20%，提升了6.5个百分点；但精矿产率和磷回收率有所下降，产率从70.60%下降至47.60%，回收率从83.23%下降至70.31%。这是因为增加选别次数能够进一步分离精矿中的杂质矿物，提升精矿纯度，但同时也会导致部分磷矿物随尾矿流失，降低产率和回收率。综合考虑提质效果和经济效益，确定最优选别次数为4次，此时精矿品位达到32.20%，回收率维持在70%以上，能够满足深加工要求。

3.3.2 药剂用量的影响 以4次选别为基础，分别优化新2号捕收剂、木质素磺酸钠抑制剂、水玻璃的用量，试验结果如下：

脂肪酸类捕收剂用量：当捕收剂用量从10ml增加至15ml时，精矿磷品位从32.20%略有下降，产率和回收率有所提升；当用量低于10ml时，捕收效果不足，磷回收率显著下降。因此，确定脂肪酸类捕收剂最优用量为10ml。

木质素磺酸钠抑制剂用量：当抑制剂用量从3ml增加至6ml时，精矿磷品位略有提升，但产率和回收率下降明显；当用量低于3ml时，抑制效果不足，杂质含量较高。因此，确定木质素磺酸钠抑制剂最优用量为3ml。

水玻璃用量：当水玻璃用量从3ml增加至6ml时，精矿磷品位和回收率均有所提升；当用量超过6ml时，矿浆过度分散，浮选效果下降。因此，确定水玻璃最优用量为6ml。

3.3.3 优化工艺验证试验 为验证最优工艺参数的稳定性和可靠性，开展了3次平行验证试验，试验条件为：矿样1000g，磷品位21.80%，脂肪酸类捕收剂10ml，木质素磺酸钠抑制剂3ml，水玻璃6ml，选别4次，试验结果见表9。

表9 最优工艺验证试验结果

从表9可以看出，3次平行试验的结果稳定性良好，精矿磷品位平均值为32.19%，磷回收率平均值为70.31%，精矿铁品位平均值为1.44%，相较于原矿，磷品位提升了10.39个百分点，铁品位显著降低，说明优化后的浮选工艺具有良好的稳定性和可靠性，能够有效实现承德地区低品位磷精粉的提质增效。

3.4 细粒级强磁除铁试验结果与讨论

根据粒度筛析试验结果，承德地区低品位磷精粉细粒级（-200目+400目、-400目）铁杂质含量较高，因此开展了细粒级强磁除铁试验，以进一步降低铁杂质含量，提升精矿品位。试验选用低品位磷精粉细粒级样品，强磁除铁机参数调节至最优，试验结果见表10、表11。

表10 细粒级强磁除铁试验结果

表11 强磁除铁前后整体指标对比

从表10、表11可以看出，强磁除铁对低品位磷精粉细粒级的提质除铁效果显著：

对于-200目+400目粒级，强磁除铁后，尾矿铁品位从3.77%降至1.44%，除铁效率达到61.80%；对于-400目粒级，尾矿铁品位从4.80%降至2.00%，除铁效率达到58.33%，能够有效去除细粒级中的铁杂质；

强磁除铁后，低品位磷精粉的整体磷品位从20.36%提升至23.20%，提升了2.84个百分点，铁品位从3.15%降至1.95%，降低了1.20个百分点，进一步提升了磷精粉的质量；

强磁除铁后，样品总重量有所减少，主要是因为部分含铁杂质被分离出去，属于正常现象，不会影响磷资源的整体回收。

因此，对于承德地区低品位磷精粉细粒级，可采用强磁除铁工艺作为浮选提质的辅助手段，进一步降低铁杂质含量，提升精矿品位。

3.5 不同矿样浮选对比试验结果与讨论

选取承德地区不同来源的低品位磷精粉（磷品位18.6%、21.8%），采用优化后的浮选工艺进行对比试验，试验结果见表12。

表12 不同矿样浮选对比试验结果

从表12可以看出，矿样初始磷品位对浮选效果具有显著影响：初始磷品位越高，浮选提质效果越好，精矿磷品位和回收率越高，铁品位越低。对于初始磷品位为21.80%的矿样，精矿磷品位可达32.20%，回收率为70.31%；对于初始磷品位为18.60%的矿样，精矿磷品位为25.80%，回收率为32.66%，主要是因为初始品位较低时，杂质含量相对较高，浮选分离难度较大。因此，在实际生产中，可根据矿样初始品位调整工艺参数，以获得最佳的提质效果。

4 结论与展望

4.1 结论

本文以承德地区低品位磷精粉为研究对象，通过矿石特性分析、药剂筛选、工艺参数优化及强磁除铁试验，得出以下结论：

承德地区低品位磷精粉的磷品位主要集中在18.6%~21.8%之间，铁品位在1.21%~5.86%之间，粒度分布广泛，细粒级（-400目）占比最高可达52.20%，且铁杂质主要集中在细粒级中，磷品位随粒度减小呈下降趋势，铁品位随粒度减小呈上升趋势，这是制约其提质的主要矿石特性。

筛选出适配承德地区低品位磷精粉的最优药剂体系为：脂肪酸类捕收剂+木质素磺酸钠抑制剂+水玻璃调整剂。其中脂肪酸类捕收剂捕收效果最优，木质素磺酸钠能有效抑制铁杂质及脉石矿物，水玻璃可优化矿浆条件，三者协同作用可显著提升精矿品位和回收率，优于试验所用其他药剂。

确定最优选矿工艺参数为：脂肪酸类捕收剂用量10ml、木质素磺酸钠抑制剂用量3ml、水玻璃调整剂用量6ml，选别次数4次。在此最优条件下，开展3次平行验证试验，精矿磷品位平均值达32.19%，磷回收率平均值达70.31%，精矿铁品位平均值降至1.44%，工艺稳定性和可靠性良好。

强磁除铁工艺可作为浮选提质的有效辅助手段，对低品位磷精粉细粒级（-200目+400目、-400目）的除铁效率分别达61.80%和58.33%，可使整体磷品位提升2.84个百分点，铁品位降低1.20个百分点，进一步优化精矿质量。

矿样初始磷品位对浮选效果影响显著，初始磷品位越高，提质效果越好，初始磷品位21.80%的矿样浮选后精矿品位可达32.20%，而初始磷品位18.60%的矿样浮选后精矿品位为25.80%，实际生产中可根据矿样初始品位灵活调整工艺参数。

本文优化形成的“浮选+强磁除铁”综合选矿工艺，可将承德地区低品位磷精粉（18.6%~21.8%）提质至23.0%以上，最高可达32.2%，磷回收率维持在70%以上，有效解决了该地区低品位磷精粉品位低、铁杂质高的难题，为其高效利用提供了可行的技术方案。