磷石膏脫硅試驗探索

姜 威，龔 麗，何賓賓，彭 樺

（1. 國家磷礦資源開發利用工程技術研究中心，云南 昆明 650600；2. 云南磷化集團有限公司， 云南 昆明 650600）

石膏是濕法磷酸生產的副產物，其主要化學成分是硫酸鈣。每生產1t 濕法磷酸（100%P2O）5約產生4.5～5.5 t 磷石膏[1]。隨著國內外濕法磷加工產業規模的不斷擴大，濕法磷酸工業迅速發展，副產磷石膏的綜合利用已成為行業可持續發展的共性問題。目前國內磷石膏堆存量已超過2.5 億t[2]，磷石膏資源化利用是世界性技術難題，國內外企業長期以來一直致力于開發規模化和經濟性的磷石膏利用技術。目前云南省磷礦原料SiO2含量一般為8%～17% ，濕法磷酸副產的磷石膏SiO2含量為8%～13%，直接生產硫酸聯產水泥，其磷石膏熱分解生產過程中容易結圈，水泥熟料產品質量不穩定，生產裝置達不到經濟運行的目標[3-4]；用于制取硫酸銨，其副產碳酸鈣產品質量不合格，不能作為市場產品銷售。SiO2較高已成為云南磷石膏加工再利用的重要因素，本文針對高硅磷石膏的利用問題，尋求有效降低磷石膏SiO2含量的生產方法，提高磷石膏質量，為磷石膏資源化綜合利用創造良好的技術條件[5]。

1 試驗

1.1 藥劑及設備

藥劑：捕收劑G609，自制；碳酸鈉，化學純。

設備：XFD 型單槽浮選機，容積為1.0L。

1.2 原料

試驗所用的磷石膏原料為前往云南化工廠磷石膏渣場取樣，分別選取堆場80m、160m、240m 以及磷石膏過濾機處進行取樣，并對其進行篩析分析，磷石膏化學成分分析見表1、表2、表3、表4。

1.3 脫硅試驗

渣場磷石膏經過篩析去除≤500 目以下磷石膏，70℃烘干至恒重，經過浮選，具體試驗步驟如下：

試驗條件：磷石膏細度＞0.025mm (＞500 目)；Na2CO3用量為2kg/t，作用時間2min；捕收劑G609 用量為260g/t，作用時間2min。試驗結果見表5、表6。

2 結果與討論

2.1 篩析結果討論

表1 數據顯示，80m 堆場取樣的磷石膏SiO2含量9.24%，CaSO4含量（質量分數，下同）71.68%，換算后二水硫酸鈣含量大約為90.65%（假設磷石膏中的硫酸鈣都是以二水硫酸鈣的形式存在）。篩析后其中≤500 目SiO2含量為25.69%，產率21.8%，說明SiO2主要富集在≤500 目粒級，有效脫除≤500 目粒級，能夠達到脫硅的目的，以此來提高二水硫酸鈣的純度。數據顯示將≤500 目粒級拋尾后，可以富集硫酸鈣，并將SiO2部分脫除，富集后硫酸鈣含量達75%以上，換算后二水硫酸鈣含量達94%～96%，SiO2含量4.66%～6.20%，脫硅率50%～60%。

表1 磷石膏堆場80m 取樣篩析結果

表2 磷石膏堆場160m 取樣篩析結果

表3 磷石膏堆場240m 取樣篩析結果

表4 磷石膏過濾機取樣篩析結果

表5 磷石膏浮選脫硅試驗研究(160m 堆場樣)

表6 磷石膏浮選脫硅試驗研究(過濾機樣)

表4 數據顯示，在磷石膏過濾機的樣品SiO2含量為6.77%，相對之前在堆場取樣的樣品硅的含量明顯降低。CaSO4含量74.98%，經換算二水硫酸鈣含量為94.82%。篩析結果顯示≤500 目粒級SiO2含量為31.78%，說明SiO2主要富集在≤500 目級別。但是該樣品≤500 粒級產物產率較低，僅7.4%。如果將≤500 粒級產物拋尾后，可得到的目標產品中CaSO4含量為76.46%，換算為二水硫酸鈣含量為96.69%，SiO2含量為5.74%，脫硅率34.51%，此次脫硅率低的主要原因是由于≤500 粒級產率僅為7.4%。

2.2 浮選結果討論

由表5 可知，浮選前磷石膏中CaSO4含量為75.10%，經過浮選脫硅后，得到精礦的CaSO4含量為76.81%，換算成二水硫酸鈣含量約為97.14%，SiO2含量為3.04%，脫硅率達53.17%。相對于磷石膏原料，精礦產率為64.46%。

由表6 數據看出，浮選前磷石膏CaSO4含量為76.00%，SiO2含量5.46%。經過浮選脫硅后可得到產率86.9%的精礦，其中CaSO4含量為78.37%，換算成二水硫酸鈣含量為99.12%，SiO2含量為1.46%,脫硅率達76.76%。相對于磷石膏原料，精礦產率為80.47%。通過堆場樣與過濾機樣的浮選脫硅試驗對比，可以看出堆場樣品脫硅效果不如過濾機樣品，經分析可能是由于堆場樣主要取的樣品處于表層，并且雜質相對較多而導致的。

3 結論

1）如單獨采用脫泥拋尾流程，可以得到最終磷石膏產品中二水硫酸鈣含量大約為95%，其他雜質含量5%左右。

2）浮選條件：磷石膏細度＞0.025mm（＞500目）；Na2CO3∶2kg/t，作用時間2min；捕收劑：G609，用量為260g/t，作用時間2min。

3）如采用預先脫泥再浮選脫硅聯合工藝的話，可以得到最終產品的二水硫酸鈣含量98%-99%左右，其他雜質含量1%～2%左右，浮選精礦產率最高可達80%左右，綜合產率60%以上。