沈維云，鄭光明，孫樺林，李 防，汪鳳玲，祝 賀，趙春洋

（1. 湖北興發(fā)化工集團(tuán)股份有限公司，湖北 興山 443700；2. 宜都興發(fā)化工有限公司，湖北 宜都 443300）

目前，磷石膏的大宗化利用以生產(chǎn)水泥緩凝劑、石膏建材等途徑為主［1］。由于磷石膏中含有磷、氟、堿金屬、硅等有害雜質(zhì)，且呈酸性［2］，在利用前必須增加預(yù)處理除雜工序。

常用的預(yù)處理除雜方法包括化學(xué)法、物理法和熱處理法［3］?；瘜W(xué)法是利用生石灰、熟石灰或其他化學(xué)物質(zhì)與磷石膏發(fā)生反應(yīng)，使可溶性磷、氟等雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為惰性物質(zhì)，降低影響，受限于磷石膏品質(zhì)差異，采用化學(xué)法時(shí)，需對(duì)磷石膏進(jìn)行預(yù)均化處理［4］。物理法是通過(guò)水洗、篩分等物理方法［5］去除可溶性雜質(zhì)、有機(jī)質(zhì)和少量不可溶雜質(zhì)，該方法存在廢水增加、雜質(zhì)去除不徹底的問(wèn)題［6］。熱處理法是對(duì)磷石膏進(jìn)行高溫煅燒，消除有機(jī)物和共晶磷的影響［7］，該方法能耗高。

筆者針對(duì)磷石膏開展預(yù)處理研究，采用浮選的方法，在保證除雜效果的同時(shí)，不新增“三廢”，提高磷石膏白度，為磷石膏利用提供優(yōu)質(zhì)原料。

1 實(shí)驗(yàn)原礦及方法

1.1 實(shí)驗(yàn)原礦

實(shí)驗(yàn)所用磷石膏來(lái)自湖北省宜昌市某磷化工企業(yè)，主要化學(xué)成分分析結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 磷石膏主要化學(xué)成分分析結(jié)果 %

由表1可知，磷石膏中主要的有害雜質(zhì)為SiO2、磷、氟。此外，由于含有少量有機(jī)質(zhì)，導(dǎo)致磷石膏呈灰黑色，白度僅60%，品質(zhì)較差。

利用石膏相組分析儀檢測(cè)得知該磷石膏中二水硫酸鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)為90%。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

在浮選槽中，利用清水將磷石膏配制為質(zhì)量分?jǐn)?shù)約30%的料漿。隨后以硫酸為調(diào)整劑、自制WS-1（復(fù)配陽(yáng)離子捕收劑，主要成分為十二胺）為捕收劑，進(jìn)行反-正浮選除雜實(shí)驗(yàn)，所得產(chǎn)品過(guò)濾后置于45 ℃恒溫干燥箱中烘干，稱量，并利用石膏相組分析儀分析二水硫酸鈣含量，利用白度儀進(jìn)行白度檢測(cè)。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 硫酸用量實(shí)驗(yàn)

在WS-1用量250 g/t 的條件下，考察硫酸用量對(duì)磷石膏除雜的影響，實(shí)驗(yàn)流程見(jiàn)圖1。

圖1 磷石膏正浮選流程

所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 硫酸用量實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由表2 可知，隨著pH 的降低，磷石膏純度和回收率逐漸增大。這是由于磷石膏的等電點(diǎn)為pH=1～2，而主要雜質(zhì)石英的等電點(diǎn)為pH=2.3～3.0［8］，當(dāng)pH＞2.3時(shí)，石英和石膏均帶負(fù)電，當(dāng)采用復(fù)配陽(yáng)離子捕收劑WS-1 進(jìn)行浮選時(shí)，二者均易被吸附，表現(xiàn)出極好的可浮性，分選性較差；當(dāng)pH=2.0 時(shí)，磷石膏依舊帶負(fù)電，而石英不帶電或帶正電，此時(shí)磷石膏依舊表現(xiàn)良好的可浮性，石英可浮性降低，從而實(shí)現(xiàn)石英與磷石膏的分離。在綜合考慮精礦純度和回收率后，選擇硫酸用量為3 kg/t。

2.2 WS-1用量實(shí)驗(yàn)

按圖1 流程，在硫酸用量3 kg/t 的條件下，考察WS-1用量對(duì)磷石膏除雜效果的影響，所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 WS-1用量實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由表3 中數(shù)據(jù)可以看出，隨著WS-1 用量增加，磷石膏純度逐漸降低，回收率持續(xù)增加，這是因?yàn)樵趐H=2.0 的條件下，石膏和主要雜質(zhì)石英表面所帶電荷不同，采用復(fù)配陽(yáng)離子捕收劑進(jìn)行浮選時(shí)，藥劑將優(yōu)先與石膏吸附，此時(shí)磷石膏純度更高，但隨著藥劑量不斷增加，部分石英也被WS-1所吸附，導(dǎo)致磷石膏純度有所降低。在綜合考慮磷石膏純度和回收率后，選擇WS-1用量為0.3 kg/t。

2.3 精選條件實(shí)驗(yàn)

為進(jìn)一步提升磷石膏純度，對(duì)上述條件實(shí)驗(yàn)所得磷石膏進(jìn)行精選實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)流程見(jiàn)圖2。

圖2 磷石膏精選實(shí)驗(yàn)流程

所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 磷石膏精選實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由表4 中數(shù)據(jù)可以看出，經(jīng)6 次精選后，磷石膏精礦純度達(dá)到98.92%，回收率為51.76%。

2.4 磷石膏反-正浮選實(shí)驗(yàn)

為進(jìn)一步提高磷石膏白度，在除雜浮選前增加脫碳處理，實(shí)驗(yàn)流程見(jiàn)圖3。所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

圖3 磷石膏反-正浮選實(shí)驗(yàn)流程

由表5可知，進(jìn)行脫碳處理后，磷石膏正浮選除雜效果得到增強(qiáng)，精選次數(shù)降低為5次，磷石膏純度達(dá)到99.12%，回收率為69.2%，白度為81%。這是因?yàn)槊撎挤锤∵x是利用磷石膏中殘留藥劑［9］的起泡性能進(jìn)行浮選，在脫碳的同時(shí)，藥劑殘留量也得到降低，WS-1因此獲得了更好的分選環(huán)境。

表5 磷石膏反-正浮選實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.5 實(shí)驗(yàn)小結(jié)

對(duì)磷石膏反-正浮選所得各產(chǎn)品，采用梯級(jí)處理的方式加以利用，利用方式見(jiàn)表6。按二水硫酸鈣純度將磷石膏劃分為4個(gè)等級(jí)，以不同方式對(duì)其加以利用，提高產(chǎn)品附加值。

表6 磷石膏綜合利用方案

3 結(jié)論

（1）利用硫酸為調(diào)整劑，自制WS-1 為捕收劑，采用反浮選一次粗選，正浮選一粗五精反-正浮選流程，對(duì)純度90%、白度60%的磷石膏進(jìn)行脫碳除雜處理，可獲得精礦產(chǎn)率63.12%，純度99.12%、回收率69.20%、白度81%的良好指標(biāo)。

（2）對(duì)反-正浮選各產(chǎn)品，按磷石膏純度的不同，分等級(jí)加以利用，可提高產(chǎn)品附加值。