磷酸渣酸作為磷礦浮選調(diào)整劑實(shí)驗(yàn)研究

張 華，黃云凡，李海兵，楊穩(wěn)權(quán)

（1.云南磷化集團(tuán)有限公司，云南 昆明 650600；2.國家磷資源開發(fā)利用工程技術(shù)研究中心，云南 昆明 650600）

采用二水物法生產(chǎn)磷酸，其萃取磷酸w（P2O5）一般在22%～30%，需濃縮至w（P2O5）46%～54%才能進(jìn)入后續(xù)工序［1］。在磷酸濃縮過程中，易形成一種含磷渣酸，其含有大量磷，但同時(shí)也含有鐵、鋁、鎂等雜質(zhì)，不能直接作為飼料級(jí)磷酸氫鈣產(chǎn)品的原料酸，只能作低端基礎(chǔ)肥料的原料酸［2］。云南磷化集團(tuán)有限公司磷酸鹽廠現(xiàn)有硫黃制酸產(chǎn)能80萬t/a、飼料級(jí)磷酸產(chǎn)能30萬t/a、飼料鈣鹽產(chǎn)能50萬t/a。為提高渣酸的利用價(jià)值，探索渣酸與磷礦選礦耦合，將其返回到磷礦浮選系統(tǒng)進(jìn)行閉環(huán)利用，一是減少浮選外購調(diào)整劑量，二是減少渣酸低價(jià)值外銷量，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)利益最大化。

1 渣酸主成分分析

對(duì)新取自云南磷化集團(tuán)有限公司磷酸鹽廠的渣酸樣品進(jìn)行主成分分析，分析結(jié)果見表1。

表1 渣酸成分分析結(jié)果%

從表1可以看出，渣酸中w（H3PO4）為28.78%，還有少量鐵、鋁、鎂等雜質(zhì)。

渣酸放置一段時(shí)間后會(huì)析出繼沉淀鹽沉淀，逐漸分層，上層為半透明淺綠色液體，下層為灰白色沉淀。對(duì)清液、沉淀物上下層沉淀分別取樣并測(cè)定有效成分H3PO4含量，分析結(jié)果見表2。

表2 渣酸分層取樣w（H3PO4）分析結(jié)果 %

從表2 可以看出，渣酸靜置后分層，H3PO4含量差異較大。上層清液H3PO4含量高，沉淀物H3PO4含量低，且下層沉淀物H3PO4含量較上層沉淀物低。

2 渣酸用作反浮選調(diào)整劑實(shí)驗(yàn)

2.1 實(shí)驗(yàn)礦樣

實(shí)驗(yàn)礦樣取自云南磷化集團(tuán)有限公司晉寧選礦分公司原料堆場(chǎng)，礦樣破碎至粒徑＜1 mm，取樣進(jìn)行多元素分析，結(jié)果見表3。

表3 實(shí)驗(yàn)礦樣多元素分析結(jié)果 %

從表3 可以看出：實(shí)驗(yàn)礦樣w（CaO）/w（P2O5）為1.80（大于1.75），根據(jù)《磷礦地質(zhì)勘查規(guī)范》（DZ/T 0209—2002），該礦樣屬于碳酸鹽型磷塊巖，通過反浮選脫除大部分碳酸鹽脈石礦物，即可富集磷精礦［3］。

2.2 硫酸用作反浮選調(diào)整劑

磷礦中碳酸鹽脈石礦物的可浮性與含磷礦物相近，分選難度大。常用磷酸、氟硅酸、硫酸作為反浮選抑制劑抑制含磷礦物的浮起［4］。

采用一次粗選的反浮選工藝流程進(jìn)行硫酸用量實(shí)驗(yàn)，流程見圖1，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖2。

從圖2可知，隨著硫酸用量增加，精礦P2O5回收率升高，但P2O5品位降低，前期降低慢，后期降低較快，硫酸用量選為21 kg/t較為合適。

圖1 浮選工藝流程圖

圖2 硫酸用量實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.3 渣酸全部替代硫酸用作反浮選調(diào)整劑

為了得到渣酸全部替代硫酸作為抑制劑的最佳用量，進(jìn)行渣酸用量實(shí)驗(yàn)，渣酸混勻后添加，結(jié)果見表4所示。

表4 渣酸用量實(shí)驗(yàn)結(jié)果

從表4可以看出，采用渣酸作為調(diào)整劑，隨著渣酸用量增加，精礦產(chǎn)率和P2O5回收率逐漸增加（說明抑制能力增強(qiáng)），精礦脫鎂率先增加后逐漸降低。當(dāng)渣酸用量為41.0 kg/t 時(shí)，精礦中w（MgO）＞1%，渣酸過量。當(dāng)渣酸添加量為27.4 kg/t時(shí)，脫鎂率與全硫酸流程相當(dāng)，P2O5回收率和選礦效率都高于全硫酸流程。

2.4 渣酸上層清液全部替代硫酸用作反浮選調(diào)整劑

為了考察渣酸上層清液作為反浮選調(diào)整劑的浮選效果，進(jìn)行上層清液用量實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表5。

表5 渣酸上層清液用量實(shí)驗(yàn)結(jié)果

從表5可以看出，采用渣酸上層清液作為調(diào)整劑，添加量為24.8 kg/t 時(shí)，脫鎂率為94.14%，P2O5回收率為63.45%。脫鎂率、P2O5回收率、選礦效率均高于全硫酸流程。

2.5 渣酸替代部分硫酸作為調(diào)整劑

為了考察渣酸替代部分硫酸作為反浮選調(diào)整劑的浮選效果，進(jìn)行渣酸替代部分硫酸用量實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表6。

表6 渣酸替代部分硫酸用量實(shí)驗(yàn)結(jié)果

從表6 可以看出，渣酸13.68 kg/t+硫酸10 kg/t的混酸與渣酸20.52 kg/t+硫酸8 kg/t 的混酸作反浮選調(diào)整劑，精礦產(chǎn)率、P2O5回收率和脫鎂率等各項(xiàng)脂標(biāo)均相近，與單獨(dú)使用27.4 kg/t渣酸作為調(diào)整劑的各項(xiàng)浮選指標(biāo)相當(dāng)。同時(shí)由表6混酸用量可推算出渣酸3.42 kg/t可替代硫酸1 kg/t。

3 結(jié)論

（1）云南磷化集團(tuán)有限公司磷酸鹽廠生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的渣酸可作為磷礦反浮選生產(chǎn)用抑制劑。

（2）當(dāng)渣酸中w（H3PO4）為28.78%時(shí)，渣酸全部替代硫酸用作反浮選調(diào)整劑時(shí)最佳用量為27.4 kg/t，渣酸也可替代部分硫酸作為磷礦反浮選調(diào)整劑，3.42 kg/t渣酸可替代硫酸1 kg/t。

（3）渣酸替代部分硫酸或全部替代硫酸作為磷礦反浮選調(diào)整劑可減緩浮選過程中設(shè)備結(jié)鈣，減少裝置清鈣成本，有效提高浮選指標(biāo)和裝置運(yùn)行率。

（4）選礦廠充分利用磷酸鹽廠生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的渣酸和酸性水，形成磷礦浮選與磷化工生產(chǎn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)循環(huán)平衡，減少磷損失。