磷石膏提纯增白实验研究

2022-03-24沈维云郑光明孙桦林汪凤玲赵春洋

磷肥与复肥 2022年2期

沈维云，郑光明，孙桦林，李防，汪凤玲，祝贺，赵春洋

（1. 湖北兴发化工集团股份有限公司，湖北兴山 443700；2. 宜都兴发化工有限公司，湖北宜都 443300）

目前，磷石膏的大宗化利用以生产水泥缓凝剂、石膏建材等途径为主［1］。由于磷石膏中含有磷、氟、碱金属、硅等有害杂质，且呈酸性［2］，在利用前必须增加预处理除杂工序。

常用的预处理除杂方法包括化学法、物理法和热处理法［3］。化学法是利用生石灰、熟石灰或其他化学物质与磷石膏发生反应，使可溶性磷、氟等杂质转化为惰性物质，降低影响，受限于磷石膏品质差异，采用化学法时，需对磷石膏进行预均化处理［4］。物理法是通过水洗、筛分等物理方法［5］去除可溶性杂质、有机质和少量不可溶杂质，该方法存在废水增加、杂质去除不彻底的问题［6］。热处理法是对磷石膏进行高温煅烧，消除有机物和共晶磷的影响［7］，该方法能耗高。

笔者针对磷石膏开展预处理研究，采用浮选的方法，在保证除杂效果的同时，不新增“三废”，提高磷石膏白度，为磷石膏利用提供优质原料。

1 实验原矿及方法

1.1 实验原矿

实验所用磷石膏来自湖北省宜昌市某磷化工企业，主要化学成分分析结果见表1。

表1 磷石膏主要化学成分分析结果 %

由表1可知，磷石膏中主要的有害杂质为SiO2、磷、氟。此外，由于含有少量有机质，导致磷石膏呈灰黑色，白度仅60%，品质较差。

利用石膏相组分析仪检测得知该磷石膏中二水硫酸钙质量分数为90%。

1.2 实验方法

在浮选槽中，利用清水将磷石膏配制为质量分数约30%的料浆。随后以硫酸为调整剂、自制WS-1（复配阳离子捕收剂，主要成分为十二胺）为捕收剂，进行反-正浮选除杂实验，所得产品过滤后置于45 ℃恒温干燥箱中烘干，称量，并利用石膏相组分析仪分析二水硫酸钙含量，利用白度仪进行白度检测。

2 实验结果分析

2.1 硫酸用量实验

在WS-1用量250 g/t 的条件下，考察硫酸用量对磷石膏除杂的影响，实验流程见图1。

图1 磷石膏正浮选流程

所得实验结果见表2。

表2 硫酸用量实验结果

由表2 可知，随着pH 的降低，磷石膏纯度和回收率逐渐增大。这是由于磷石膏的等电点为pH=1～2，而主要杂质石英的等电点为pH=2.3～3.0［8］，当pH＞2.3时，石英和石膏均带负电，当采用复配阳离子捕收剂WS-1 进行浮选时，二者均易被吸附，表现出极好的可浮性，分选性较差；当pH=2.0 时，磷石膏依旧带负电，而石英不带电或带正电，此时磷石膏依旧表现良好的可浮性，石英可浮性降低，从而实现石英与磷石膏的分离。在综合考虑精矿纯度和回收率后，选择硫酸用量为3 kg/t。

2.2 WS-1用量实验

按图1 流程，在硫酸用量3 kg/t 的条件下，考察WS-1用量对磷石膏除杂效果的影响，所得实验结果见表3。

表3 WS-1用量实验结果

由表3 中数据可以看出，随着WS-1 用量增加，磷石膏纯度逐渐降低，回收率持续增加，这是因为在pH=2.0 的条件下，石膏和主要杂质石英表面所带电荷不同，采用复配阳离子捕收剂进行浮选时，药剂将优先与石膏吸附，此时磷石膏纯度更高，但随着药剂量不断增加，部分石英也被WS-1所吸附，导致磷石膏纯度有所降低。在综合考虑磷石膏纯度和回收率后，选择WS-1用量为0.3 kg/t。