磷石膏脫硅試驗(yàn)探索

姜 威，龔 麗，何賓賓，彭 樺

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

石膏是濕法磷酸生產(chǎn)的副產(chǎn)物，其主要化學(xué)成分是硫酸鈣。每生產(chǎn)1t 濕法磷酸（100%P2O）5約產(chǎn)生4.5～5.5 t 磷石膏[1]。隨著國(guó)內(nèi)外濕法磷加工產(chǎn)業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，濕法磷酸工業(yè)迅速發(fā)展，副產(chǎn)磷石膏的綜合利用已成為行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的共性問(wèn)題。目前國(guó)內(nèi)磷石膏堆存量已超過(guò)2.5 億t[2]，磷石膏資源化利用是世界性技術(shù)難題，國(guó)內(nèi)外企業(yè)長(zhǎng)期以來(lái)一直致力于開發(fā)規(guī)模化和經(jīng)濟(jì)性的磷石膏利用技術(shù)。目前云南省磷礦原料SiO2含量一般為8%～17% ，濕法磷酸副產(chǎn)的磷石膏SiO2含量為8%～13%，直接生產(chǎn)硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥，其磷石膏熱分解生產(chǎn)過(guò)程中容易結(jié)圈，水泥熟料產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，生產(chǎn)裝置達(dá)不到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目標(biāo)[3-4]；用于制取硫酸銨，其副產(chǎn)碳酸鈣產(chǎn)品質(zhì)量不合格，不能作為市場(chǎng)產(chǎn)品銷售。SiO2較高已成為云南磷石膏加工再利用的重要因素，本文針對(duì)高硅磷石膏的利用問(wèn)題，尋求有效降低磷石膏SiO2含量的生產(chǎn)方法，提高磷石膏質(zhì)量，為磷石膏資源化綜合利用創(chuàng)造良好的技術(shù)條件[5]。

1 試驗(yàn)

1.1 藥劑及設(shè)備

藥劑：捕收劑G609，自制；碳酸鈉，化學(xué)純。

設(shè)備：XFD 型單槽浮選機(jī)，容積為1.0L。

1.2 原料

試驗(yàn)所用的磷石膏原料為前往云南化工廠磷石膏渣場(chǎng)取樣，分別選取堆場(chǎng)80m、160m、240m 以及磷石膏過(guò)濾機(jī)處進(jìn)行取樣，并對(duì)其進(jìn)行篩析分析，磷石膏化學(xué)成分分析見(jiàn)表1、表2、表3、表4。

1.3 脫硅試驗(yàn)

渣場(chǎng)磷石膏經(jīng)過(guò)篩析去除≤500 目以下磷石膏，70℃烘干至恒重，經(jīng)過(guò)浮選，具體試驗(yàn)步驟如下：

試驗(yàn)條件：磷石膏細(xì)度＞0.025mm (＞500 目)；Na2CO3用量為2kg/t，作用時(shí)間2min；捕收劑G609 用量為260g/t，作用時(shí)間2min。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5、表6。

2 結(jié)果與討論

2.1 篩析結(jié)果討論

表1 數(shù)據(jù)顯示，80m 堆場(chǎng)取樣的磷石膏SiO2含量9.24%，CaSO4含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）71.68%，換算后二水硫酸鈣含量大約為90.65%（假設(shè)磷石膏中的硫酸鈣都是以二水硫酸鈣的形式存在）。篩析后其中≤500 目SiO2含量為25.69%，產(chǎn)率21.8%，說(shuō)明SiO2主要富集在≤500 目粒級(jí)，有效脫除≤500 目粒級(jí)，能夠達(dá)到脫硅的目的，以此來(lái)提高二水硫酸鈣的純度。數(shù)據(jù)顯示將≤500 目粒級(jí)拋尾后，可以富集硫酸鈣，并將SiO2部分脫除，富集后硫酸鈣含量達(dá)75%以上，換算后二水硫酸鈣含量達(dá)94%～96%，SiO2含量4.66%～6.20%，脫硅率50%～60%。

表1 磷石膏堆場(chǎng)80m 取樣篩析結(jié)果

表2 磷石膏堆場(chǎng)160m 取樣篩析結(jié)果

表3 磷石膏堆場(chǎng)240m 取樣篩析結(jié)果

表4 磷石膏過(guò)濾機(jī)取樣篩析結(jié)果

表5 磷石膏浮選脫硅試驗(yàn)研究(160m 堆場(chǎng)樣)

表6 磷石膏浮選脫硅試驗(yàn)研究(過(guò)濾機(jī)樣)

表4 數(shù)據(jù)顯示，在磷石膏過(guò)濾機(jī)的樣品SiO2含量為6.77%，相對(duì)之前在堆場(chǎng)取樣的樣品硅的含量明顯降低。CaSO4含量74.98%，經(jīng)換算二水硫酸鈣含量為94.82%。篩析結(jié)果顯示≤500 目粒級(jí)SiO2含量為31.78%，說(shuō)明SiO2主要富集在≤500 目級(jí)別。但是該樣品≤500 粒級(jí)產(chǎn)物產(chǎn)率較低，僅7.4%。如果將≤500 粒級(jí)產(chǎn)物拋尾后，可得到的目標(biāo)產(chǎn)品中CaSO4含量為76.46%，換算為二水硫酸鈣含量為96.69%，SiO2含量為5.74%，脫硅率34.51%，此次脫硅率低的主要原因是由于≤500 粒級(jí)產(chǎn)率僅為7.4%。

2.2 浮選結(jié)果討論

由表5 可知，浮選前磷石膏中CaSO4含量為75.10%，經(jīng)過(guò)浮選脫硅后，得到精礦的CaSO4含量為76.81%，換算成二水硫酸鈣含量約為97.14%，SiO2含量為3.04%，脫硅率達(dá)53.17%。相對(duì)于磷石膏原料，精礦產(chǎn)率為64.46%。

由表6 數(shù)據(jù)看出，浮選前磷石膏CaSO4含量為76.00%，SiO2含量5.46%。經(jīng)過(guò)浮選脫硅后可得到產(chǎn)率86.9%的精礦，其中CaSO4含量為78.37%，換算成二水硫酸鈣含量為99.12%，SiO2含量為1.46%,脫硅率達(dá)76.76%。相對(duì)于磷石膏原料，精礦產(chǎn)率為80.47%。通過(guò)堆場(chǎng)樣與過(guò)濾機(jī)樣的浮選脫硅試驗(yàn)對(duì)比，可以看出堆場(chǎng)樣品脫硅效果不如過(guò)濾機(jī)樣品，經(jīng)分析可能是由于堆場(chǎng)樣主要取的樣品處于表層，并且雜質(zhì)相對(duì)較多而導(dǎo)致的。

3 結(jié)論

1）如單獨(dú)采用脫泥拋尾流程，可以得到最終磷石膏產(chǎn)品中二水硫酸鈣含量大約為95%，其他雜質(zhì)含量5%左右。

2）浮選條件：磷石膏細(xì)度＞0.025mm（＞500目）；Na2CO3∶2kg/t，作用時(shí)間2min；捕收劑：G609，用量為260g/t，作用時(shí)間2min。

3）如采用預(yù)先脫泥再浮選脫硅聯(lián)合工藝的話，可以得到最終產(chǎn)品的二水硫酸鈣含量98%-99%左右，其他雜質(zhì)含量1%～2%左右，浮選精礦產(chǎn)率最高可達(dá)80%左右，綜合產(chǎn)率60%以上。