云南某地磷精礦絮凝沉降研究

姜 威，何賓賓，聶鵬飛，龔 麗，彭 樺，朱桂華，歐志兵，方竹堃

（1.國(guó)家磷資源開(kāi)發(fā)利用工程技術(shù)研究中心，云南 昆明 650600；2.云南省磷化工節(jié)能與新材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南 昆明 650600；3.云南三環(huán)新盛化肥有限公司，云南 昆明 650600）

磷精礦輸送過(guò)程中需要濃密礦漿以提高輸送效率。自然沉降濃密速率較慢，因此根據(jù)磷精礦礦漿沉降特點(diǎn)，添加絮凝劑使微小粒子凝聚成絮團(tuán)，促使其沉降。絮凝沉降過(guò)程受懸浮液pH、絮凝劑種類(lèi)和用量、攪拌時(shí)間和攪拌速度以及溫度等因素的影響［1-5］。常用絮凝劑分為無(wú)機(jī)絮凝劑和有機(jī)絮凝劑。無(wú)機(jī)絮凝劑主要是聚合氯化鐵、聚合氯化鋁等，對(duì)于磷精礦而言，使用無(wú)機(jī)絮凝劑會(huì)引入鐵、鋁等雜質(zhì)，進(jìn)而增加后續(xù)處理難度。有機(jī)絮凝劑主要是聚丙烯酰胺，具有分子量大、沉降效果好、用量小等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于選礦行業(yè)濃密系統(tǒng)作業(yè)。

隨著磷礦資源貧化，為保證浮選效果，通常將磷礦破碎至粒徑≤0.074 mm顆粒占比達(dá)到85%以上，磷礦漿調(diào)配至w（固）為20%～25%，因而磷精礦顆粒越來(lái)越細(xì)。為減少細(xì)粒級(jí)磷精礦顆粒在溢流水中的損失和提高底流礦漿濃度以提高磷精礦輸送效率，對(duì)礦漿濃密、沉降要求越來(lái)越高［6］。針對(duì)上述情況，以磷精礦漿為原料，研究礦漿濃度，絮凝劑種類(lèi)、質(zhì)量分?jǐn)?shù)及投加量對(duì)沉降速率的影響，并進(jìn)行工業(yè)試驗(yàn)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)藥劑

采用CXY-1、CXY-2、AS-1、AS-2型聚丙烯酰胺絮凝劑，詳細(xì)分析結(jié)果見(jiàn)表1。磷精礦1#、磷精礦2#篩分結(jié)果見(jiàn)表2。

表1 聚丙烯酰胺分析結(jié)果

表2 磷精礦篩分結(jié)果

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

秒表，1 000 mL量筒，刻度吸管，洗耳球，HJ-6A數(shù)顯恒溫磁力攪拌器（江蘇金怡儀器科技有限公司），攪拌子，燒杯，天平。

1.3 實(shí)驗(yàn)步驟

將1 000 mL量筒放在天平上，加入磷精礦漿到1 000 mL刻度處，加入一定量絮凝劑，記錄時(shí)間與磷精礦漿沉降刻度。

2 結(jié)果與討論

2.1 絮凝劑選擇

1#磷精礦漿按照50 g/t加入量加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的4種絮凝劑，不同絮凝劑條件下磷精礦漿沉降曲線(xiàn)見(jiàn)圖1。從圖1可知，采用AS-1、CXY-2型聚丙烯酰胺絮凝劑的沉降曲線(xiàn)重合，沉降效果最好。AS-1型聚丙烯酰胺高分子量提供足夠多的接觸基團(tuán)，CXY-2型聚丙烯酰胺溶解快速，兩者都能快速與顆粒物結(jié)合，從而達(dá)到絮凝沉降效果。

圖1 不同絮凝劑條件下1#磷精礦漿沉降曲線(xiàn)

2#磷精礦漿為直磨磷精礦漿，生產(chǎn)量大，沉降困難，按照50 g/t加入量分別加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的AS-1、CXY-2型聚丙烯酰胺絮凝劑，磷精礦漿沉降曲線(xiàn)見(jiàn)圖2。從圖2可知，加入AS-1型聚丙烯酰胺絮凝劑的沉降速率相對(duì)較快。故選擇AS-1型聚丙烯酰胺絮凝劑進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)。

圖2 不同絮凝劑條件下2#磷精礦漿沉降曲線(xiàn)

生產(chǎn)中1#、2#磷精礦漿共用一個(gè)濃密系統(tǒng)，為確保生產(chǎn)不出事故，將兩種礦漿按質(zhì)量比1∶1混合，按照50 g/t加入量分別加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的AS-1、CXY-2型聚丙烯酰胺絮凝劑進(jìn)行沉降實(shí)驗(yàn)，沉降曲線(xiàn)見(jiàn)圖3。

圖3 混合礦漿沉降曲線(xiàn)

從圖3可知，加入AS-1型聚丙烯酰胺的礦漿沉降速率相對(duì)較快，從而側(cè)面推出分子量對(duì)聚丙烯酰胺絮凝劑沉降效果的影響高于水解度因素。

2.2 磷精礦漿濃度對(duì)沉漿速率的影響

以AS-1型聚丙烯酰胺（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%）為絮凝劑，加入量50 g/t，1#磷精礦漿不同濃度沉降曲線(xiàn)見(jiàn)圖4。從圖4可知，加入相同量的同種絮凝劑，礦漿濃度越小，沉降速率越快。生產(chǎn)企業(yè)必須保證一定的礦漿濃度，因而一般選擇礦漿w（固）在20%～25%，結(jié)合濃密機(jī)自由稀釋保證礦漿沉降速率。

圖4 不同礦漿濃度條件下1#磷精礦漿沉降曲線(xiàn)

2.3 絮凝劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)沉降速率的影響

以1#磷精礦漿為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，以AS-1型聚丙烯酰胺為絮凝劑，加入量50 g/t，絮凝劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)沉降速率的影響見(jiàn)圖5。

圖5 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)AS-1型聚丙烯酰胺條件下1#磷精礦漿沉降曲線(xiàn)

從圖5可知，低濃度AS-1型聚丙烯酰胺沉降效果優(yōu)于高濃度，因?yàn)锳S-1型聚丙烯酰胺分子量大，水解度低，濃度越高越難分散，與礦漿結(jié)合效果不如低濃度條件。

2.4 AS-1型聚丙烯酰胺加入量對(duì)沉降速率的影響

以1#磷精礦漿為研究對(duì)象，以AS-1型聚丙烯酰胺為絮凝劑，絮凝劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%，不同AS-1型聚丙烯酰胺加入量對(duì)沉降速率的影響見(jiàn)圖6。

圖6 不同AS-1加入量下1#磷精礦漿沉降曲線(xiàn)

由圖6可知，AS-1型聚丙烯酰胺加入量越大，磷礦漿沉降速率越快。但生產(chǎn)企業(yè)都有成本控制線(xiàn)，公司磷礦漿絮凝劑添加量為50 g/t，若絮凝劑用量需要超過(guò)55 g/t，絮凝劑價(jià)格減半；超過(guò)60 g/t時(shí)，公司不進(jìn)行結(jié)算，由絮凝劑廠(chǎng)家將不合格絮凝劑替換為合格品。因此，絮凝劑加入量一般控制在40～50 g/t。

3 工業(yè)試驗(yàn)

根據(jù)實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)結(jié)果選擇適合該磷精礦漿的絮凝劑AS-1型聚丙烯酰胺進(jìn)行工業(yè)試驗(yàn)。因AS-1型聚丙烯酰胺分子量大，溶液黏度大，與礦漿接觸不充分，因而改造絮凝劑加藥系統(tǒng)，新的加藥系統(tǒng)見(jiàn)圖7。

圖7 改造后絮凝劑加藥系統(tǒng)

改造后絮凝劑加藥系統(tǒng)更為合理。首先，通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)將絮凝劑送至藥劑配制槽，鼓風(fēng)機(jī)保證絮凝劑分散；其次，配制好的絮凝劑多點(diǎn)加入磷礦漿管道，保證絮凝劑與磷礦漿充分接觸，提高絮凝效果；最后，濃密機(jī)增加自稀釋系統(tǒng)，將礦漿濃度降低。通過(guò)改造，絮凝劑使用效果得到較大提升，磷礦漿底流w（固）在50%～60%，150 h內(nèi)的底流w（固）平均為55.44%，達(dá)到了浮選廠(chǎng)要求的磷精礦濃度。

4 結(jié)論

（1）陰離子AS-1型聚丙烯酰胺絮凝劑比較適用于該磷精礦漿沉降。（2）隨著磷精礦漿濃度的增大，沉降速率逐漸減慢。工業(yè)生產(chǎn)中磷精礦漿稀釋到w（固）20%～25%進(jìn)行沉降。（3）絮凝劑加入量增大，沉降速率迅速提高，該磷精礦絮凝劑加入量為40～50 g/t，可以滿(mǎn)足要求。（4）聚丙烯酰胺絮凝劑最佳使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%～0.2%。（5）按照磷精礦漿流向多點(diǎn)加入絮凝劑，磷精礦濃密效果好。