磷酸渣酸作為磷礦浮選調整劑實驗研究

張 華，黃云凡，李海兵，楊穩(wěn)權

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

采用二水物法生產磷酸，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，但同時也含有鐵、鋁、鎂等雜質，不能直接作為飼料級磷酸氫鈣產品的原料酸，只能作低端基礎肥料的原料酸［2］。云南磷化集團有限公司磷酸鹽廠現(xiàn)有硫黃制酸產能80萬t/a、飼料級磷酸產能30萬t/a、飼料鈣鹽產能50萬t/a。為提高渣酸的利用價值，探索渣酸與磷礦選礦耦合，將其返回到磷礦浮選系統(tǒng)進行閉環(huán)利用，一是減少浮選外購調整劑量，二是減少渣酸低價值外銷量，實現(xiàn)經濟利益最大化。

1 渣酸主成分分析

對新取自云南磷化集團有限公司磷酸鹽廠的渣酸樣品進行主成分分析，分析結果見表1。

表1 渣酸成分分析結果%

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。

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

表2 渣酸分層取樣w（H3PO4）分析結果 %

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 渣酸用作反浮選調整劑實驗

2.1 實驗礦樣

實驗礦樣取自云南磷化集團有限公司晉寧選礦分公司原料堆場，礦樣破碎至粒徑＜1 mm，取樣進行多元素分析，結果見表3。

表3 實驗礦樣多元素分析結果 %

從表3 可以看出：實驗礦樣w（CaO）/w（P2O5）為1.80（大于1.75），根據《磷礦地質勘查規(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行硫酸用量實驗，流程見圖1，實驗結果見圖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 硫酸用量實驗結果

2.3 渣酸全部替代硫酸用作反浮選調整劑

為了得到渣酸全部替代硫酸作為抑制劑的最佳用量，進行渣酸用量實驗，渣酸混勻后添加，結果見表4所示。

表4 渣酸用量實驗結果

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

為了考察渣酸上層清液作為反浮選調整劑的浮選效果，進行上層清液用量實驗。實驗結果見表5。

表5 渣酸上層清液用量實驗結果

從表5可以看出，采用渣酸上層清液作為調整劑，添加量為24.8 kg/t 時，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整劑

為了考察渣酸替代部分硫酸作為反浮選調整劑的浮選效果，進行渣酸替代部分硫酸用量實驗，實驗結果見表6。

表6 渣酸替代部分硫酸用量實驗結果

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 的混酸作反浮選調整劑，精礦產率、P2O5回收率和脫鎂率等各項脂標均相近，與單獨使用27.4 kg/t渣酸作為調整劑的各項浮選指標相當。同時由表6混酸用量可推算出渣酸3.42 kg/t可替代硫酸1 kg/t。

3 結論

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

（2）當渣酸中w（H3PO4）為28.78%時，渣酸全部替代硫酸用作反浮選調整劑時最佳用量為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整劑可減緩浮選過程中設備結鈣，減少裝置清鈣成本，有效提高浮選指標和裝置運行率。

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