磷石膏庫廢水利用于磷礦反浮選的試驗研究

張 鑫，孫 堃

（1.新洋豐農業科技股份有限公司，湖北荊門 448100；2.荊門新洋豐中磷肥業有限公司，湖北荊門 448100）

目前，我國磷石膏年產量約7 000萬t，占工業副產磷石膏70%以上[1]，嚴重影響生態環境。2019年4月中華人民共和國生態環境部印發《長江“三磷”專項排查整治行動實施方案》[2]，其中將磷石膏庫作為整治重點工作之一。磷石膏庫含有大量廢水，其含有一定的磷酸根離子、硫酸根離子，呈酸性。如果采用廢水處理，將消耗大量的人力、物力和財力。若采取回收技術可以在很大程度上節約水資源，并有效減少排污量，其能全面提高經濟和環境效益[3]。

將磷石膏庫廢水澄清后代替生產過程中部分新鮮水[4]，作為磷礦反浮選生產抑制劑和補充水，可有效實現廢水無害化、資源化綜合利用，為磷石膏庫廢水用于磷礦反浮選工藝提供理論指導。

1 實驗準備與方法

1.1 實驗樣品

試驗樣品采用的是湖北省鐘祥市某公司磷礦石，生產用水和磷石膏庫廢水（以下簡稱“廢水”）基本性質如表1所示。

表1 實驗用水的基本性質

磷礦石：品位（α）P2O523.0%；MgO 5.2%；硫酸濃度10.0%；磷酸濃度20.0%。

1.2 實驗儀器

球磨機，單槽浮選機，烘箱，pH計，量筒，移液管，燒杯若干，電子秤等。

1.3 實驗方法

（1）磷礦石破碎至1~3mm備用；廢水2 000mL分別靜至后待用，配制100mL捕收劑2.5%備用，實驗條件如表2所示。

表2 實驗條件

（2）取250g礦樣，加125mL水進行研磨后，轉至浮選槽中，將pH調整至5.0；啟動浮選機攪拌3min，加入反捕收劑攪拌3min，加入抑制劑攪拌3min后開始進行浮選，計時3min結束后，將精礦和尾礦分別進行化驗，分析精礦（β）和尾礦（θ），分別計算精礦產率（Wn）和磷回收率（Qn）。

2 結果及分析

2.1 廢水作為抑制劑對比實驗

將廢水作為抑制劑，分別按1.0%、2.0%、4.0%和6.0%添加比例進行浮選，對比磷酸作為抑制劑浮選指標，結果如表3所示。

表3 廢水作為抑制劑對比實驗

實驗表明：隨著廢水使用比例不斷增加，精礦P2O5逐漸下降，MgO逐步上升，尾礦P2O5逐步下降。當添加比例2.0%，精礦P2O529.95%，MgO 1.18%，尾礦P2O512.65%，與使用磷酸添加比例0.5%時，精礦P2O530.25%，MgO 1.09%，尾礦P2O512.85%的指標基本一致，說明廢水可作抑制劑使用。同時論證了磷酸根離子作為定位離子在磷礦表面上牢固吸附，妨礙了捕收劑脂肪酸根離子同磷礦無表面的作用，使得磷礦物的上浮率隨磷酸用量增加而迅速下降[5]的理論。

2.2 廢水作為調整劑的對比實驗

將廢水作為調整劑，按生產用水10%混配與硫酸作為調整劑進行對比實驗，結果如表4所示。

表4 廢水作為調整劑的對比試驗

試驗表明：廢水作為調整劑按生產用水10%比例進行混配，廢水按0.5%進行添加時精礦P2O529.65%，MgO 1.32%，尾礦P2O512.25%，與硫酸作為調整劑，廢水按4.0%進行添加時精礦P2O529.25%，MgO 1.55%，尾礦P2O511.89%指標相近，說明磷石膏庫廢水與生產用水進行混配可用于浮選。

廢水按生產用水的10%混配后，同時作為抑制劑添加2.0%時，精礦P2O5下降至27.92%，MgO上升至1.98%，尾礦P2O5下降9.78%，表明磷石膏庫廢水使用過量，磷酸鹽富集，抑制磷礦上浮。同時，論證了在浮選槽中存在的硫酸根離子、磷酸根離子，它們在磷酸鹽與碳酸鹽脈石礦物反浮選分離中的作用主要有：選擇性抑制磷酸鹽、調整pH、活化碳酸性礦物[6]。

2.3 廢水浮選指標對比

分別將廢水作為調整劑和抑制劑，與硫酸作為浮選pH調整劑，磷酸作為抑制劑進行對比實驗，結果如表5所示。

表5 廢水浮選經濟指標對比

實驗表明：廢水混配pH5.0，進行反浮選，浮選尾礦P2O512.25%，10.69%分別較硫酸混酸浮選尾礦P2O512.85%，11.05%低0.60%和0.36%；精礦P2O529.65%，28.65%分別較硫酸混酸精礦P2O530.25%，28.85%下降0.70%和0.20%；同時，精礦產率和磷回收率平均較硫酸混酸上升2.25%和1.89%。在精礦指標滿足生產需求的條件下，磷石膏庫廢水綜合利用于磷礦反浮選。

3 結束語

1）當磷石膏庫廢水添加比例2.0%時，浮選精礦P2O529.95%，MgO 1.18%，尾礦P2O512.65%，與使用磷酸添加比例0.5%時，浮選指標基本一致，證明磷石膏庫廢水可作為抑制劑使用。

2）磷石膏庫廢水作為調整進行浮選試驗，浮選精礦P2O529.65%，MgO 1.32%，尾礦P2O512.25%，與硫酸作為調整劑浮選指標相近，說明磷石膏庫廢水與生產用水進行混配可用于浮選。

3）磷石膏庫廢水作為調整劑進行浮選，浮選尾礦較硫酸混酸浮選尾礦低；精礦P2O529.65%，28.65%分別較硫酸混酸精礦下降；同時，精礦產率和磷回收率平均較硫酸混酸上升。在精礦滿足生產要求的條件下，磷石膏庫廢水可無害化、資源化利用于磷礦反浮選。

磷化工與選礦廠若利用區域優勢，將磷石膏庫廢水應用后，選礦流程運行穩定，工藝指標較好，節省大量的硫酸、磷酸和生產用水，創造良好的經濟效益和社會效益，可實現磷化工和磷礦選礦技術相結合。