磷矿浆粒径对磷矿中P2O5萃取率和磷石膏中P2O5洗涤率的影响

杨雪光， 白付明

(贵州西洋实业有限公司 贵州息烽 551107)

贵州西洋实业有限公司现有硫基复合肥生产能力1 200 kt/a，配套建有2条磷酸生产线，产能以P2O5计达到200 kt/a。磷矿浆制备工段配置2台2480型球磨机，无分级机、旋流器和浓密机，磷矿浆中的颗粒≥80%通过150 μm筛，含水质量分数≤30%。4只反应槽的规格为Φ8 000 mm×6 000 mm，配置的搅拌桨为单层4叶，直径为2 700 mm，转速为484 r/min。磷矿中P2O5的平均萃取率为96.80%，磷石膏中P2O5的平均洗涤率为99.20%。

为了提高磷矿中P2O5的萃取率和磷石膏中P2O5的洗涤率，即提高磷资源的利用率，同时降低副产物磷石膏中的总磷含量，为磷石膏综合利用创造便利条件，贵州西洋实业有限公司对湿法磷酸生产装置中的磷矿浆制备工艺流程进行了改造。

1 改造前的工艺流程

来自料斗的磷矿石通过圆盘给料机送入球磨机，同时在球磨机进口加入适量水，磷矿石和水在球磨机内被钢球或钢棒研磨，得到的合格磷矿浆(150 μm筛通过率≥80%，含水质量分数≤30%)送至矿浆池。改造前磷矿浆制备工艺流程见图1。

图1 改造前磷矿浆制备工艺流程

2 改造后的工艺流程

在球磨机进出料端增设振动筛，进料端振动筛筛网规格为0.6 mm×0.6 mm，筛下物进入矿浆池，筛上物进入球磨机再次研磨。出料端振动筛分为2段，前、后段筛网规格分别为0.6 mm×0.6 mm、5.0 mm×5.0 m，前段筛下物直接进入矿浆池，后段筛上物经返浆泵送至进料端振动筛。出料端振动筛上的大颗粒磷矿由输送带送入球磨机再次研磨，形成闭路循环来代替分级机、旋流器及浓密机，节省了设备投资。

磷矿浆制备工艺流程改造后的运行效果十分明显，磷矿浆粒径150 μm筛通过率≥85%。改造后磷矿浆制备工艺流程见图2。

图2 改造后磷矿浆制备工艺流程

3 改造后运行效果

改造前按式(1)计算萃取率[1]，其中K为萃取率，P为石膏值。石膏值是通过化学分析法测得磷矿中氧化钙与酸不溶物后计算得到，即1 g磷矿经酸解后，理论上得到的磷石膏质量。

(1)

磷矿中P2O5质量分数为30.5%～31.5%，改造前后磷矿中P2O5的萃取率、磷石膏中P2O5的洗涤率、磷石膏中总磷的质量分数见表1。

表1 改造前后运行数据

从表1可以看出：改造前，在磷矿浆粒径150 μm筛通过率≥80%的条件下，磷矿中P2O5的平均萃取率为96.80%，磷石膏中总磷的平均质量分数为0.80%，磷石膏中P2O5的平均洗涤率为99.20%；改造后，磷矿浆中的颗粒150 μm筛通过率由≥80%提高至≥85%，磷矿中P2O5的平均萃取率提高至97.50%，磷石膏中总磷的平均质量分数下降至0.65%，磷石膏中P2O5的平均洗涤率提高至99.85%。

4 经济效益

改造后磷矿中P2O5的萃取率提高了0.7%左右，磷石膏中总磷的质量分数下降了0.15%左右，磷石膏中P2O5的洗涤率提高了0.65%左右。按年产100 kt P2O5计算，每年因萃取率的提高可以多产P2O5约700 t；按生产1 t P2O5副产4.8 t磷石膏计算，每年因洗涤率的提高可以多产P2O5约720 t；两项合计，每年可以多产P2O5共计约1 420 t，折合P2O5质量分数32%磷矿为4 437.5 t，磷矿按380元/t计，年新增产值168.625万元。

球磨机进料端振动筛功率为0.75 kW，出料端振动筛功率为0.75 kW，按电价0.5元/(kW·h)、年运行时间按300 d计，则每年增加的电费约为0.540万元。

新增利润：168.625-0.540=168.085(万元/a)。

5 结语

通过在球磨机进出料端加装振动筛，磷矿浆粒径可由150 μm筛通过率≥80%提高至≥85%。由于磷矿浆粒径减小，比表面积增大，离子扩散速率加快，反应速率增大，磷石膏结晶条件得到改善。改造后，磷矿中P2O5的平均萃取率由96.80%提高至97.50%，磷石膏中总磷的平均质量分数由0.80%下降至0.65%，磷石膏中P2O5的平均洗涤率由99.20%提高至99.85%。改造后磷石膏中总磷的含量有所下降，为磷石膏的综合利用创造了便利条件，实现了变废为宝、环境友好和绿色发展的目标，改造达到了预期的效果。