助磨剂对磷矿石磨矿的影响研究

廖雪华

（贵港市建设投资发展有限公司，广西 贵港 537100）

助磨剂对磷矿石磨矿的影响研究

廖雪华

（贵港市建设投资发展有限公司，广西 贵港 537100）

在普通过磷酸钙生产磨矿前端使用助磨剂，试图提高磨矿效率，降低能耗。试验表明使用矿石助磨剂能降低矿浆水分，降低矿浆粘度，改善矿浆流动性。此外，因为其减水、助磨的作用，提高了矿浆细度，使鲜肥水分降低、转化率提高，实现了节能降耗。

磷矿石；助磨剂；减水；助磨

矿石破碎、磨矿工艺是一个高耗能、高成本的加工过程。据报道，用于磨矿作业的能耗占世界总能耗的5%左右，而用于矿石加工过程的破碎与磨矿作业的能耗又占这一总能耗的60%。磷矿磨矿大多采用湿磨，为了保证矿浆的流动性和易输送性，一般情况下矿浆水份占 30%～40%。当磷矿石风化严重，或是含杂质含泥量多的情况下，含硅、镁多的磷矿石更加难磨，磨矿浓度将更低，这就意味着磨矿效率更低，磨矿成本升高［1，2］。

广西西江化工有限责任公司是广西最大的过磷酸钙磷肥产销企业，每年产销量稳定在25万吨以上。由于使用的磷矿石来源不同，特性有所差异，在磨矿工段经常发现矿浆泥化现象严重，为保证矿浆流动性，在球磨过程中被迫添加更多的水分，这又衍生了鲜肥水分居高不下、肥料熟化期延长、产品结块等问题。为了解决此问题，本文尝试添加磷矿石助磨剂的策略，将助磨剂直接加入到磷矿石中，考察对磨矿效果的影响，以便减少磨矿加水量、提高矿浆流动性，保证后续产品水分合格，同时在矿石助磨，节能降耗，提高产量方面做一些探索。

1 实验方法

1.1 磷矿石助磨剂种类

使用富邦磷矿石助磨剂，由湖北富邦科技股份有限公司开发，分别为液体助磨剂A，粉体助磨剂B，粉体助磨剂C。助磨剂A、B、C主要含助剂焦糖色素、阴离子分散剂聚丙烯酸盐、螯合剂富里酸等，助磨剂A、B、C各组分含量不同。

1.2 试验矿种

生产14%肥（生产含14%有效磷的普通过磷酸钙（简称14%肥），使用云南矿+贵州矿，控制混合矿全磷在26%～28%；生产12%肥，使用云南矿+本地矿，控制混合矿全磷在22.5%～24.5%。其中，云南矿：全磷（P2O5）≥26%，CO2≤8%，MgO≤4.5%，H2O≤8%；贵州矿：全磷（P2O5）≥28%，CO2≤12%，MgO≤4%，H2O≤8%；本地矿全磷（P2O5）≥12%。

1.3 试验方案

本试验在广西西江化工有限责任公司化肥厂3#球磨机上进行，控制磨机进矿量稳定在12t干矿/h，助磨剂直接从球磨机入口添加，且计量。球磨机分别加纯清水和清水加氟水试验。富邦三种助磨剂分别在主要配矿上进行实验，观察在球磨机分别加纯清水和清水加氟水试验时，在磨机出浆正常，泥浆泵输送正常，保证矿浆流动性的基础上，试验清水最大的减少量，以及相对应的矿浆水分、矿浆细度等数据，并跟踪鲜肥的水分、转化率等数据。氟水是过磷酸钙生产产生的污水，加氟水目的是循环利用污水，探讨加氟水时助磨剂对磷矿磨矿有何影响，减小排污处理量，减小排污量。

实验1：生产14%肥，云南矿：贵州矿=5：3，全清水磨矿试验，使用液体助磨剂A。

实验2：生产14%肥，云南矿：贵州矿=5：3，清水+氟水磨矿试验，分别使用粉体助磨剂B，分体助磨剂C。

实验3：生产14%肥，云南矿：贵州矿=5：3，全清水磨矿试验，分别使用液体助磨剂A，粉体助磨剂B，粉体助磨剂C。

实验 4：生产12%肥，云南矿：本地矿=4：1，清水+氟水磨矿试验，分别使用液体助磨剂A，粉体助磨剂B。

2 结果与分析

表1为不同实验方案的球磨机出口矿浆的特性参数； 表2为不同方案生产的鲜肥产品的特性数据；表3、表4数据为采用助磨剂和没有采用助磨剂生产的鲜肥产品的特性对比。

表1 球磨机出口矿浆数据

表2 试验生产的鲜肥数据

表3 试验生产及同期非试验生产的鲜肥水份对比表

表4 试验生产及同期非试验生产的鲜肥转化率对比表

实验1：在生产14%肥，云南矿：贵州矿=5：3的矿种上，全清水磨矿试验，液体助磨剂在用量1公斤/吨成品肥情况下，减水效果明显，矿浆水份可减至25.7%，球磨机出浆正常，泥浆泵输送正常。同时从矿浆流动性可以看出，加入助磨剂，在减少矿水量的前提下，矿浆粘度降低，磨矿矿浆浓度提高，矿浆流动性得到改善，磨矿细度不仅没有降低反而有所提升，由此可以说明富邦液体助磨剂同时具有一定助磨效果。

实验2：在生产14%肥，云南矿：贵州矿=5：3的矿种上，清水+氟水磨矿试验粉体助磨剂 B、C，粉体助磨剂在用量1公斤/吨成品肥情况下，同样减水效果明显，矿浆粘度降低，矿浆流动性很好，磨矿矿浆浓度得到提高，球磨机出浆正常，泥浆泵输送正常。在同样条件下助磨剂B的减水助磨作用优于粉体助磨剂C。

实验3：在生产14%肥，云南矿：贵州矿=5：3的矿种上，全清水磨矿试验，粉体助磨剂B的减水助磨作用优于粉体助磨剂C。液体助磨剂A效果最好，减水效果明显，矿浆可减水（3～5）%，矿浆水分可减至25.6%，球磨机出浆正常，泥浆泵输送正常。粉体助磨剂B用量稍增加的情况下，减水效果提升，矿浆水分可减至24.4%，球磨机出浆正常，泥浆泵输送正常。

实验4：在生产12%肥，云南矿：本地矿=4：1的矿种上，清水+氟水磨矿试验，液体助磨剂 A效果以及粉体助磨剂 B用量在1.4公斤/每吨成品肥时减水效果较好，矿浆水分可减至27%。

试验表明在14%肥矿种上，液体助磨剂A及粉体助磨剂B用量均在1公斤/吨成品肥情况下，在12%肥矿种上，液体助磨剂A及粉体助磨剂B用量在1.4公斤/吨成品肥的情况下，在保证矿浆流动性的前提下，该助磨剂具有以下效果：14%肥矿浆水分可降至（24～25）%，12%肥矿浆水分可降至27%，同比没有添加助磨剂的矿浆水平均降低（3～5）%；在降低矿浆水分的前提下，磨矿浓度增加的情况下，矿浆细度保持（94～98）%，与未添加助剂时相比，矿浆细度有一定程度提高；同比没有添加助磨剂的鲜肥水分，14%鲜肥水分降至15.8%，降低2.01%，12%鲜肥水分降至15.37%，降低3%；没有添加助磨剂的鲜肥转化率为 90.86%，生产约耗矿全磷（P2O5）154kg/吨肥，而14%鲜肥使用助磨剂转化率均在95.26%，生产约耗矿全磷（P2O5）145kg/吨肥，同比没有添加助磨剂的鲜肥转化率提升4.4%，耗磷降低9 kg/吨肥。按当前磷矿进价，每kg磷价值2.4元，故每吨14%肥耗磷降低21.6元。试验同时显示使用助磨剂的3#球磨机配套的电机（使用电压6KV）在进料负荷维持12t干矿/h不变的情况下，运行电流由29～30A下降至27～28A，平均下降2A电流，每小时节约12KWH。按每吨14%肥耗矿0.58吨干矿计，折算得每吨14%肥磨矿成本电耗减小0.58度，价值0.3元。液体助磨剂A当前售价8000元/吨，每吨成品肥加入1kg液体助磨剂，仅需8元/吨肥。由上数据分析可知，助磨剂对磷矿磨矿起到减水、助磨、节能降耗的作用。

试验分别加纯清水和清水加氟水试验。试验表明两种情况助磨剂对磷矿磨矿均起到减水、助磨、节能降耗的作用，且效果都不错。这也为使用助磨剂时氟水的循环利用提供依据，是氟水减排的理想途径。

磷矿磨矿是磷矿加工的必要工序，采用机械方法使磷矿细化，是粒度变化和机械力化学变化的过程，磷矿在钢球介质等发生碰撞而粉碎，颗粒内部电价键被切断，从而形成电荷单元，产生静电，细小颗粒间容易重新凝聚成团或吸附在介质表面，出现粉磨或包球糊磨现象。此外随着我国磷资源的不断开采，出现品位不降、资源匮乏的现象，许多涉磷企业为了实施资源综合利用，降低生产成本，开始使用贫矿、风化矿等低品位矿。由于这些矿或含杂质多或含泥量多或含硅、镁多，更多难磨，磨矿浓度将更低，这就意味着磨矿效率更低，磨矿成本升高，也意味着会衍生了鲜肥水分居高不下、肥料熟化期延长、产品结块等问题。磷矿助磨剂就能改善或克服这些现象或问题。磷矿助磨剂含助剂焦糖色素、阴离子分散剂聚丙烯酸盐、螯合剂富里酸等，具有较强的表面活性和分散性能。在磨矿时这些助剂、阴离子分散剂可以改变矿石表面的物理化学特性，降低矿石界面能，使颗粒间距变大，从而使矿浆中的悬浮体分散，避免凝聚和矿泥罩盖现象的发生，增大空间排斥能的同时，也可以减小颗粒间的摩擦力，促进了颗粒之间的分散，提高磨矿浓度，增加球磨进矿量，提高磨矿效率。所含螯合剂可以与矿石中的钙，镁等金属离子螯合在结构内部，削弱钙镁金属离子对矿浆的泥化影响（1）。从而显著提高磨矿效率，改善料浆流动性，节能降耗。该助磨剂直接添加到球磨机前段，操作简单，可以提高磨矿效率，降低磨矿成本，具备以下优点：第一，提高矿浆细度，在增加原矿给矿量的前提下，能保证原有磨矿细度，或进一步提高矿浆细度，提高磨矿效率，增加磨矿产能。第二，如前文所言能降低球磨工段能耗，在单位时间内磨矿产能的提高，意味着每吨原矿的在磨矿时的能耗降低。第三，保证矿浆具有较好的流动性与易输送性，利于后续工段操作，减小设备故障，减小设备维修维护时间，可提高设备开机率，达到增产的目的。第四，所得矿浆水分降低，节省后续工段矿浆输送、浓缩的能耗，也避免了鲜肥水分居高不下、肥料熟化期延长、产品结块、仓容紧张等问题。第五，减小单位矿石磨矿用水量以及磨矿产生废水的处理费用（1）。第六，由于提高了矿浆细度，增加了磷矿颗粒的比表面，磷矿与硫酸反应更彻底，磷转化率得以提高，降低了吨肥磷消耗，实现了节能降耗。第七，由于助磨剂的助磨作用，贫矿、风化矿等低品位矿能大量添加混用，实现了资源综合利用，节约了社会资源。

3 结论

在不增加任何设备投入的前提下，在磨矿前端使用助磨剂，操作简单，能降低矿浆水分，降低矿浆粘度，改善矿浆流动性。此外，因为其减水、助磨的作用，对后续工艺有非常积极的影响 ，如：提高矿浆细度，缩短熟化期，提高转化率，防止肥料结块，实现节能降耗等等。可见，在普通过磷酸钙生产磨矿前端使用助磨剂，对于提高低品位磷矿的利用率、实现节能降耗、提高产品质量是非常有前途和值得推广价值的。

［1］ 操素芬，王仁宗.一种用于磷矿石湿磨的高效环保助磨剂［P］.中国：CN103333664 B，2014-11-12.

［2］ 刘春明，李惠萍，程晓晶.助磨剂的试验研究［J］.化工矿物与加工，1998，（2）：21-23.

The effect of grinding agent on phosphate rock ore grinding

Grinding agent is employed during the ordinary superphosphate production， trying to improve the grinding efficiency，reducing energy consumption. The results showed that the agent can reduce slurry moisture， reduce the pulp viscosity， improving pulp liquid. In addition， because of the reduced water content and grinding effect， the fineness of pulp was improved， the water content of fresh fat was decreased， the conversion increased， saving energy and reducing consumption.

Phosphate rock； grinding agent； water reducing； grinding

TG73

A

1008-1151（2016）01-0020-03

2015-12-10

廖雪华（1968-），男，广西贵港人，贵港市建设投资发展有限公司工程师，从事化工生产设计、管理、产品研发工作。