中小磷肥廠降低高鎂磷礦礦漿含水率的研究

汪志濤 李茜

摘要：普通過磷酸鈣（簡(jiǎn)稱磷肥）的國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定一級(jí)品的水分小于15%。但由于每種磷礦的成因、化學(xué)組成及物理性質(zhì)的不同，采用濕法工藝時(shí)，高鎂磷礦礦漿的流動(dòng)“起點(diǎn)水分”往往偏高，導(dǎo)致磷肥成品水分隨之超標(biāo)。本文通過對(duì)高鎂磷礦的物理性質(zhì)測(cè)定和對(duì)比多種消除鎂元素干擾方法，提出采用稀硫酸替代純水進(jìn)入磨漿工藝，從而達(dá)到降低礦漿含水率的目的。

關(guān)鍵詞：磷肥廠；高鎂磷礦；降低；礦漿；含水率

中圖分類號(hào)： P575-18 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A DOI編號(hào)： 10.14025/j.cnki.jlny.2016.13.049

1磷礦概述

由于每種磷礦的成因、化學(xué)組成及物理性質(zhì)的不同，當(dāng)采用濕法工藝時(shí)，會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)出的普鈣產(chǎn)品水分，超過國家規(guī)定中一級(jí)品水分小于15%的標(biāo)準(zhǔn)。影響普鈣含水率主要來自磨漿工序。要使磷礦在磨漿、輸送過程中有一定的流動(dòng)性，就必須加入適量的水分形成礦漿，達(dá)到讓礦漿具有流動(dòng)性的“起點(diǎn)水分”。

隨著磷礦資源的不斷消耗，目前可以直接利用的優(yōu)質(zhì)磷礦已瀕臨枯竭。雖然我國磷礦資源較豐富，但大多為難選的膠磷礦，屬于高鎂親水性的礦質(zhì)，因而礦漿的流動(dòng)“起點(diǎn)水分”往往偏高，一般礦漿水分達(dá)到 30%左右才能獲得一定的流動(dòng)性。生產(chǎn)表明，使普鈣產(chǎn)品水分小于15%，應(yīng)保持礦漿水分在27%以下，顯然這在高鎂磷礦生產(chǎn)中是很難辦到的。

2高鎂磷礦物理性質(zhì)測(cè)定

選取是某地磷肥廠所使用的磷礦礦粉，磷礦石經(jīng)過破碎機(jī)、球磨機(jī)粉碎后成為礦漿，從礦漿中取回樣本，經(jīng)烘箱烘干后進(jìn)行測(cè)定。

2.1磷礦各成分含量測(cè)定

磷礦樣品P2O5為23.54%，CaO為37.90%，MgO為3.89%，F(xiàn)e2O3為1.32%，A12O3為0.97%，從樣品成分可以看出鎂元素的含量非常高，遠(yuǎn)高于鐵、鋁元素，已經(jīng)屬于高鎂磷礦的范疇。

2.2礦漿含水率與粘度的關(guān)系測(cè)定

從圖1可以看出，折線為磷礦礦漿含水率和粘度相關(guān)曲線，曲線為多項(xiàng)式回歸分析曲線，30%的含水率作為水分起點(diǎn)是比較合適的，2000mpa.s左右的粘度礦漿流動(dòng)性較好，能實(shí)現(xiàn)自流動(dòng)，符合生產(chǎn)實(shí)際，但導(dǎo)致礦漿含水率偏離濕法磷肥生產(chǎn)指標(biāo)。

2.3礦漿含水率與pH的關(guān)系測(cè)定

在27%、28%、29%、30%含水率下，礦漿pH值為7.29、7.18、7.14、7.13，都呈現(xiàn)出一定的弱堿性，容易產(chǎn)生氫氧根金屬膠體，必須降低礦漿的堿性。

3磷礦中鎂元素對(duì)磷肥生產(chǎn)的危害

高鎂磷礦本身含有大量的雜質(zhì)，主要成分為石英、粘土、方解石、白云石以及少量的有機(jī)組分。絕大部分的鎂雜質(zhì)以白云石（MgCO3·CaCO3）的形式存在，如果磷礦中的 w（Mg）超過 1%，將對(duì)磷礦的濕法加工會(huì)帶來一系列極為不利的影響。

在磨漿階段，磷礦中含有碳酸鹽、含水硅酸鹽及天然氫氧化物等，在進(jìn)行磨漿時(shí)與水作用的結(jié)果使礦漿體系呈弱堿性，磷礦中MgCO3在磨漿的過程中有生成Mg（OH）2膠體的傾向。隨著磨漿的時(shí)間增加，磷礦顆粒的變小，這種傾向加強(qiáng)。由于膠體的形成，使顆粒間相互作用加大，礦漿粘度增大，礦漿的流動(dòng)性變小。

在化成階段，由于磷礦中的鎂雜質(zhì)將全部溶解在硫酸溶液中，就必須增加硫酸的添加量，這樣就造成硫酸鈣結(jié)晶富集在磷礦石微粒表面，影響了磷肥的轉(zhuǎn)化率。

在熟化階段，氫氧化鎂膠體轉(zhuǎn)化為磷酸氫鎂強(qiáng)烈吸水，使磷肥中的水分難以揮發(fā)，產(chǎn)品普鈣的理化性能變差，延長(zhǎng)了熟化時(shí)間，即使成堆熟化以保持較高的熟化溫度，水分仍較高，包裝、儲(chǔ)運(yùn)、使用都十分困難。

4磷礦脫鎂的方法和評(píng)價(jià)

鎂的含量高對(duì)磷肥生產(chǎn)影響很大，如何脫除磷礦中包括鎂在內(nèi)的雜質(zhì)是研究的熱點(diǎn)。目前，磷礦石的選礦工藝主要有物理法和化學(xué)法兩大類。物理法是利用不同物質(zhì)在物理性能和比重上的差異，采用擦洗、重介質(zhì)選取和正反浮選等方法來使磷礦石和雜質(zhì)分離，進(jìn)而富集磷礦。但由于我國含鎂磷礦屬難選的“膠磷礦”，含鎂的白云石與磷礦主體緊密相連，具有相同或相近的物理性質(zhì)，僅采用物理選礦的方法選礦，其結(jié)果并不令人滿意；化學(xué)法主要分為高溫煅燒法和化學(xué)浸提法，目的是使白云石發(fā)生化學(xué)變化，使之與磷礦主體分離，以達(dá)到脫鎂的效果。高溫煅燒需要消耗大量能量，成本較高?；瘜W(xué)浸提法利用有機(jī)酸或無機(jī)酸溶解鎂雜質(zhì)，但也會(huì)間接溶解部分磷礦石進(jìn)入酸性溶液，造成磷元素?fù)p失，同時(shí)由于酸的加入會(huì)引入新的物質(zhì)，影響后續(xù)磷肥的產(chǎn)品質(zhì)量。

5針對(duì)中小磷肥廠消除鎂元素影響研究

對(duì)于年產(chǎn)5萬噸磷肥的中小磷肥廠，從成本和技術(shù)難度角度出發(fā)，不會(huì)選用成本較高的物理法或化學(xué)法選礦，轉(zhuǎn)而采用傳統(tǒng)的配礦方式，用適量比例外地低鎂高磷優(yōu)質(zhì)礦配上本地高鎂礦，降低鎂的相對(duì)含量，但低鎂高磷優(yōu)質(zhì)礦石價(jià)格較高，加之必須遠(yuǎn)距離開采，運(yùn)輸成本也較高，會(huì)增加磷肥的生產(chǎn)成本?；蛘卟捎酶哝V礦直接生產(chǎn)，但要增加熟肥倉庫面積，延長(zhǎng)熟肥堆放時(shí)間，并用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行翻堆或加熱烘烤，提高水分的揮發(fā)率，降低磷肥的含水率，這增加了場(chǎng)地、人工、機(jī)械耗損和水電費(fèi)，這同樣會(huì)提高生產(chǎn)成本。

針對(duì)中小磷肥廠，不適合采用大型磷肥廠的物理法或化學(xué)法脫鎂，作者認(rèn)為，從降低成本角度和抓主要矛盾出發(fā)，轉(zhuǎn)而研究如何抑制和降低鎂元素對(duì)礦漿粘度的危害，提出采用改變礦漿的酸堿性，用稀硫酸替代純水進(jìn)入磨漿工藝，使礦漿體系呈弱酸性，破壞Mg（OH）2等膠體的形成，使礦漿粘度變小，從而能較少水分輸入，保證磷肥成品含水率達(dá)標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：汪志濤，碩士，襄陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，講師，研究方向： 環(huán)保節(jié)水、廢物再利用研究。