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（簡稱磷肥）的國家標準中規(guī)定一級品的水分小于15%。但由于每種磷礦的成因、化學組成及物理性質的不同，采用濕法工藝時，高鎂磷礦礦漿的流動“起點水分”往往偏高，導致磷肥成品水分隨之超標。本文通過對高鎂磷礦的物理性質測定和對比多種消除鎂元素干擾方法，提出采用稀硫酸替代純水進入磨漿工藝，從而達到降低礦漿含水率的目的。

關鍵詞：磷肥廠；高鎂磷礦；降低；礦漿；含水率

中圖分類號： P575-18 文獻標識碼： A DOI編號： 10.14025/j.cnki.jlny.2016.13.049

1磷礦概述

由于每種磷礦的成因、化學組成及物理性質的不同，當采用濕法工藝時，會導致生產出的普鈣產品水分，超過國家規(guī)定中一級品水分小于15%的標準。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性，就必須加入適量的水分形成礦漿，達到讓礦漿具有流動性的“起點水分”。

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，因而礦漿的流動“起點水分”往往偏高，一般礦漿水分達到 30%左右才能獲得一定的流動性。生產表明，使普鈣產品水分小于15%，應保持礦漿水分在27%以下，顯然這在高鎂磷礦生產中是很難辦到的。

2高鎂磷礦物理性質測定

選取是某地磷肥廠所使用的磷礦礦粉，磷礦石經過破碎機、球磨機粉碎后成為礦漿，從礦漿中取回樣本，經烘箱烘干后進行測定。

2.1磷礦各成分含量測定

磷礦樣品P2O5為23.54%，CaO為37.90%，MgO為3.89%，Fe2O3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，遠高于鐵、鋁元素，已經屬于高鎂磷礦的范疇。

2.2礦漿含水率與粘度的關系測定

從圖1可以看出，折線為磷礦礦漿含水率和粘度相關曲線，曲線為多項式回歸分析曲線，30%的含水率作為水分起點是比較合適的，2000mpa.s左右的粘度礦漿流動性較好，能實現自流動，符合生產實際，但導致礦漿含水率偏離濕法磷肥生產指標。

2.3礦漿含水率與pH的關系測定

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

3磷礦中鎂元素對磷肥生產的危害

高鎂磷礦本身含有大量的雜質，主要成分為石英、粘土、方解石、白云石以及少量的有機組分。絕大部分的鎂雜質以白云石（MgCO3·CaCO3）的形式存在，如果磷礦中的 w（Mg）超過 1%，將對磷礦的濕法加工會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，在進行磨漿時與水作用的結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。隨著磨漿的時間增加，磷礦顆粒的變小，這種傾向加強。由于膠體的形成，使顆粒間相互作用加大，礦漿粘度增大，礦漿的流動性變小。

在化成階段，由于磷礦中的鎂雜質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晶富集在磷礦石微粒表面，影響了磷肥的轉化率。

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

4磷礦脫鎂的方法和評價

鎂的含量高對磷肥生產影響很大，如何脫除磷礦中包括鎂在內的雜質是研究的熱點。目前，磷礦石的選礦工藝主要有物理法和化學法兩大類。物理法是利用不同物質在物理性能和比重上的差異，采用擦洗、重介質選取和正反浮選等方法來使磷礦石和雜質分離，進而富集磷礦。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，僅采用物理選礦的方法選礦，其結果并不令人滿意；化學法主要分為高溫煅燒法和化學浸提法，目的是使白云石發(fā)生化學變化，使之與磷礦主體分離，以達到脫鎂的效果。高溫煅燒需要消耗大量能量，成本較高。化學浸提法利用有機酸或無機酸溶解鎂雜質，但也會間接溶解部分磷礦石進入酸性溶液，造成磷元素損失，同時由于酸的加入會引入新的物質，影響后續(xù)磷肥的產品質量。

5針對中小磷肥廠消除鎂元素影響研究

對于年產5萬噸磷肥的中小磷肥廠，從成本和技術難度角度出發(fā)，不會選用成本較高的物理法或化學法選礦，轉而采用傳統的配礦方式，用適量比例外地低鎂高磷優(yōu)質礦配上本地高鎂礦，降低鎂的相對含量，但低鎂高磷優(yōu)質礦石價格較高，加之必須遠距離開采，運輸成本也較高，會增加磷肥的生產成本。或者采用高鎂礦直接生產，但要增加熟肥倉庫面積，延長熟肥堆放時間，并用機械設備進行翻堆或加熱烘烤，提高水分的揮發(fā)率，降低磷肥的含水率，這增加了場地、人工、機械耗損和水電費，這同樣會提高生產成本。

針對中小磷肥廠，不適合采用大型磷肥廠的物理法或化學法脫鎂，作者認為，從降低成本角度和抓主要矛盾出發(fā)，轉而研究如何抑制和降低鎂元素對礦漿粘度的危害，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標。

參考文獻

[1] 張雪杰，等.高鎂磷礦化學脫鎂過程的工藝研究.[J].化工礦物與加工，2010（02）：1-3.

[2]劉榮，等.化學法脫除磷礦中鎂雜質的研究進展[J].磷肥與復肥，2012（04）：11-13.

作者簡介：汪志濤，碩士，襄陽職業(yè)技術學院，講師，研究方向： 環(huán)保節(jié)水、廢物再利用研究。