磷石膏脱硅试验探索

2020-01-09何宾宾

云南化工 2019年12期

姜威，龚丽，何宾宾，彭桦

（1. 国家磷矿资源开发利用工程技术研究中心，云南昆明 650600；2. 云南磷化集团有限公司，云南昆明 650600）

石膏是湿法磷酸生产的副产物，其主要化学成分是硫酸钙。每生产1t 湿法磷酸（100%P2O）5约产生4.5～5.5 t 磷石膏[1]。随着国内外湿法磷加工产业规模的不断扩大，湿法磷酸工业迅速发展，副产磷石膏的综合利用已成为行业可持续发展的共性问题。目前国内磷石膏堆存量已超过2.5 亿t[2]，磷石膏资源化利用是世界性技术难题，国内外企业长期以来一直致力于开发规模化和经济性的磷石膏利用技术。目前云南省磷矿原料SiO2含量一般为8%～17% ，湿法磷酸副产的磷石膏SiO2含量为8%～13%，直接生产硫酸联产水泥，其磷石膏热分解生产过程中容易结圈，水泥熟料产品质量不稳定，生产装置达不到经济运行的目标[3-4]；用于制取硫酸铵，其副产碳酸钙产品质量不合格，不能作为市场产品销售。SiO2较高已成为云南磷石膏加工再利用的重要因素，本文针对高硅磷石膏的利用问题，寻求有效降低磷石膏SiO2含量的生产方法，提高磷石膏质量，为磷石膏资源化综合利用创造良好的技术条件[5]。

1 试验

1.1 药剂及设备

药剂：捕收剂G609，自制；碳酸钠，化学纯。

设备：XFD 型单槽浮选机，容积为1.0L。

1.2 原料

试验所用的磷石膏原料为前往云南化工厂磷石膏渣场取样，分别选取堆场80m、160m、240m 以及磷石膏过滤机处进行取样，并对其进行筛析分析，磷石膏化学成分分析见表1、表2、表3、表4。

1.3 脱硅试验

渣场磷石膏经过筛析去除≤500 目以下磷石膏，70℃烘干至恒重，经过浮选，具体试验步骤如下：

试验条件：磷石膏细度＞0.025mm (＞500 目)；Na2CO3用量为2kg/t，作用时间2min；捕收剂G609 用量为260g/t，作用时间2min。试验结果见表5、表6。

2 结果与讨论

2.1 筛析结果讨论

表1 数据显示，80m 堆场取样的磷石膏SiO2含量9.24%，CaSO4含量（质量分数，下同）71.68%，换算后二水硫酸钙含量大约为90.65%（假设磷石膏中的硫酸钙都是以二水硫酸钙的形式存在）。筛析后其中≤500 目SiO2含量为25.69%，产率21.8%，说明SiO2主要富集在≤500 目粒级，有效脱除≤500 目粒级，能够达到脱硅的目的，以此来提高二水硫酸钙的纯度。数据显示将≤500 目粒级抛尾后，可以富集硫酸钙，并将SiO2部分脱除，富集后硫酸钙含量达75%以上，换算后二水硫酸钙含量达94%～96%，SiO2含量4.66%～6.20%，脱硅率50%～60%。

表1 磷石膏堆场80m 取样筛析结果

表2 磷石膏堆场160m 取样筛析结果

表3 磷石膏堆场240m 取样筛析结果

表4 磷石膏过滤机取样筛析结果

表5 磷石膏浮选脱硅试验研究(160m 堆场样)

表6 磷石膏浮选脱硅试验研究(过滤机样)

表4 数据显示，在磷石膏过滤机的样品SiO2含量为6.77%，相对之前在堆场取样的样品硅的含量明显降低。CaSO4含量74.98%，经换算二水硫酸钙含量为94.82%。筛析结果显示≤500 目粒级SiO2含量为31.78%，说明SiO2主要富集在≤500 目级别。但是该样品≤500 粒级产物产率较低，仅7.4%。如果将≤500 粒级产物抛尾后，可得到的目标产品中CaSO4含量为76.46%，换算为二水硫酸钙含量为96.69%，SiO2含量为5.74%，脱硅率34.51%，此次脱硅率低的主要原因是由于≤500 粒级产率仅为7.4%。

2.2 浮选结果讨论

由表5 可知，浮选前磷石膏中CaSO4含量为75.10%，经过浮选脱硅后，得到精矿的CaSO4含量为76.81%，换算成二水硫酸钙含量约为97.14%，SiO2含量为3.04%，脱硅率达53.17%。相对于磷石膏原料，精矿产率为64.46%。

由表6 数据看出，浮选前磷石膏CaSO4含量为76.00%，SiO2含量5.46%。经过浮选脱硅后可得到产率86.9%的精矿，其中CaSO4含量为78.37%，换算成二水硫酸钙含量为99.12%，SiO2含量为1.46%,脱硅率达76.76%。相对于磷石膏原料，精矿产率为80.47%。通过堆场样与过滤机样的浮选脱硅试验对比，可以看出堆场样品脱硅效果不如过滤机样品，经分析可能是由于堆场样主要取的样品处于表层，并且杂质相对较多而导致的。