磷尾矿干堆处理及浸出实验研究

胡 超

（瓮福（集团）有限责任公司，贵州 贵阳 550002）

我国磷矿资源丰富，80%集中在贵州、云南、湖北等省［1］，但大多数为中低品质磷矿石，需要进行选矿后才能生产下游产品。磷尾矿是磷矿开采、加工过程或生产后排放的固体废弃物，属于二类渣，其浸出液中总磷较高。由于长时间累积且缺乏有效的治理，磷尾矿大量堆积，浸出液会排入河流、农田之中，对生态环境的威胁越来越大［2］，国家已明令禁止建设新尾矿库［3］。所以，如何行之有效地将磷尾矿处理成一类渣是进行干堆和充填研究的重中之重。

1 实验部分

1.1 实验原料与设备

实验原料：尾矿浆（w（固）≥56%）、石灰乳（w（CaO）≥80%），相关指标检测结果见表1。

表1 实验原材料指标检测结果

设备：pH 检测仪器、真空过滤机、电子秤、烧杯、玻璃棒、滤纸、桶。

1.2 实验方法

工艺流程见图1。

图1 尾矿干堆处理工艺流程

2 实验结果与讨论

2.1 确定pH值

在不同的实验桶里面分别加入浓缩后尾矿浆3 450 g，加入不同量石灰乳搅拌2 h后测pH值，澄清2 h，用注射器取上清液化验总磷，实验结果见表2。

表2 尾矿浆pH值和总磷质量浓度变化关系

由表2 可以看出，石灰乳添加量为7.14 kg/t时，矿浆pH为10.25，上清液ρ（总磷）为1.54 mg/L。因此为了保证总磷和pH 值在可控范围内，尾矿浆pH确定调整到10.50左右。

2.2 洗涤降pH值和总磷实验

按2.1节的结论进行调浆，取上清液测定总磷和pH值，并取相应尾矿滤饼，用滤饼水量（w（H2O）约20%）的5 倍清水量（通过理论计算总磷可降至0.5 mg/L 以下，pH 可降低0.5（结合浸出实验的稀释倍率））对滤饼进行调浆（即洗涤）、二次过滤，滤液送检，结果见表3。

表3 洗涤实验指标比较

由表3 可以看出，增加洗涤调浆、再过滤工艺，能有效降低尾矿pH和总磷。

2.3 浸出实验（根据HJ 557—2010标准进行）

1） 浸提剂为蒸馏水 取100 g滤饼样品放置在2 L 的容器里面，按固液比1∶10 加入浸提剂（蒸馏水pH 为6.0），放置在水平振荡器上振荡8 h，静置16 h 后取上清液用0.45 μm 的滤膜过滤，并取滤液检测pH值和总磷，检测结果见表4。由表4可知，浸出液的ρ（总磷）均比洗涤液ρ（总磷）还要高。经过分析，用蒸馏水作浸提剂，因其pH 为6.0，浸出实验环境为弱酸性，部分磷析出而提高浸出液总磷含量，导致总磷超标。

表4 浸出实验结果（蒸馏水浸出）

2） 浸提剂为雨水 取100 g滤饼样品放置在2 L 容器中，以固液比1∶10 加入浸提剂（雨水pH为7.25），放置在水平振荡器上，振荡8 h，静置16 h 后取上清液用0.45 μm 的滤膜过滤，取滤液检测pH值和总磷，检测结果见表5。

表5 浸出实验结果（雨水浸出）

由表5 可以得出，当浸提剂采用中性雨水时，浸出液的ρ（总磷）比洗涤液的ρ（总磷）低，且pH在合理区间（6～9）内，能够满足国家污水排放标准GB 8978—1996要求。

通过多次实验可以得出，磷尾矿浆经过处理后能达到一类渣的要求，相关参数见表6。

表6 实验结果及主要工艺参数

3 工业应用

瓮福（集团）有限责任公司根据该工艺实验情况，于2022 年建设新龙坝选矿厂尾矿过滤充填车间，经过5个月的运行，尾矿改性非常成功，各项指标稳定且满足国家污水排放标准GB 8978—1996要求，5个月运行指标见表7。

表7 工业装置月度工艺参数

4 结论

w（固）56%左右的磷尾矿浆，通过加7.0 kg/t的石灰乳（w（CaO）大于80 %），调整pH到10.5左右，进行过滤，1 t滤饼用1.25 m3清水（按滤饼干基）进行洗涤、再过滤。用该尾矿渣做浸出实验，指标符合国家污水排放标准GB 8978—1996一类渣的要求。