渣酸、萃余酸作磷矿选矿调整剂试验研究*

傅 英，刘文彪，王静明，张 波

(1.云南云天化股份有限公司研发中心，云南 昆明650228；2.云南磷化集团海口磷业有限公司，云南 昆明650600)

0 引言

在磷化工生产及湿法磷酸的净化过程中，会产生大量的渣酸和萃余酸[1]。其中，二水法湿法磷酸生产得到的萃取磷酸的P2O5质量分数一般在 22%～30%，萃取磷酸需经过多效蒸发器浓缩(一般为两段浓缩)至P2O5质量分数为 46%～54%；磷矿中含有的铁、铝、镁等金属杂质在萃取磷酸浓缩的过程中，随着磷酸浓度的提高溶解度降低、过饱和度增大，与磷酸根离子等形成晶体继沉淀析出。继沉淀盐即为渣酸，其量占磷酸量的6%，和磷酸的杂质含量有关[2]。目前湿法磷酸净化大部分采用溶剂萃取法，生产中会产生大量的萃余酸[3]。渣酸、萃余酸主要用于生产低端化肥，但限于外部需求不旺及经济效益不佳，其合理利用已成为企业亟待解决的问题[4-5]。本文对渣酸、萃余酸用作磷矿反浮选调整剂进行了选矿试验研究，以期为其用于选矿提供依据。

1 试验矿样性质、试验设备及试剂

1.1 试验矿样

试验矿样取自海口磷业有限公司浮选厂二系列溢流矿浆。矿浆质量分数为24.54%，磨矿细度为-0.074 mm质量分数占84.09%。试验矿样的多元素分析结果见表1。

表1 试验矿样的多元素分析结果 单位：%

由表1可知，该矿样属于碳酸盐型磷块岩，通过反浮选脱除大部分碳酸盐脉石矿物即可富集磷矿物。

1.2 试验仪器、设备及试剂

试验仪器、设备：单槽浮选机，XFDⅢ型；pH计，pHS-3C型；电加热恒温鼓风烘箱，DHG-9245A型；多用真空过滤机，XTLZΦ260/Φ200型；湿式分样机，XSHF2-3型。

试验试剂见表2。

表2 试验试剂

渣酸、萃余稀酸、萃余浓酸均取自云天化股份有限公司的三环化工磷酸厂。

2 渣酸、萃余酸用作调整剂的试验

2.1 渣酸用量试验

将渣酸混匀后直接添加至浮选机进行渣酸(实物量)用量试验。捕收剂YP6-6用量参考之前的试验结果，为4.0 kg/t。试验采用1次粗选的反浮选工艺流程(见图1)，结果见表3。

图 1 反浮选工艺流程

表3 渣酸用量试验结果

由表3可知，采用渣酸作为调整剂，当渣酸用量为3 mL时，精矿中MgO质量分数最低，脱镁率最高，但产率较低。

综合试验结果，确定渣酸最佳用量为3 mL。在此最佳用量下进行验证试验，结果见表4。

表4 最佳渣酸用量验证试验结果 单位：%

由表4可知，添加3 mL渣酸作调整剂时，渣酸用量为22.08 kg/t，和全硫酸流程硫酸用量相比，渣酸用量为其1.38倍。

2.2 萃余稀酸用作调整剂的用量试验

试验采用1次粗选的反浮选工艺流程，萃余稀酸用作调整剂的试验结果见表5。

表5 萃余稀酸用量试验结果

由表5可知，采用萃余稀酸作为调整剂，添加3 mL萃余稀酸时，脱镁率为89.30%，产率为62.62%。综合试验结果，确定添加3 mL萃余稀酸进行4组平行验证试验，其中前3组采用1次粗选的反浮选工艺流程，药剂制度不变，第4组采用1粗1精的工艺流程(见图2)。4组平行验证试验的结果见表6。

图 2 1粗1精工艺流程

表6 萃余稀酸平行验证试验结果

由表6可知：采用萃余稀酸作为调整剂，当其用量为3 mL时，1次粗选作业的精矿产率较高，但精矿MgO质量分数偏高；1粗1精工艺流程的精矿指标合格，且脱镁率最高。

通过试验得出，添加3 mL萃余稀酸作调整剂时，萃余稀酸用量为16.80 kg/t，和全硫酸流程硫酸用量相比，萃余稀酸用量略高。

2.3 萃余浓酸用作调整剂的用量试验

将萃余浓酸混匀后直接添加至浮选机进行萃余浓酸(实物量)用量试验，捕收剂用量为4.0 kg/t。试验采用1次粗选的反浮选工艺流程，结果见表7。

表7 萃余浓酸替代硫酸的用量试验结果

由表7可知，采用萃余浓酸2 mL作为调整剂，精矿产率为61.89%，脱镁率、精矿P2O5品位、P2O5回收率等指标均较好。综合试验结果，确定添加2 mL萃余浓酸、采用1粗1精的工艺流程进行验证试验，捕收剂用量为4.0 kg/t。验证试验结果见表8。

表8 萃余浓酸替代硫酸的验证试验结果

由表8可知，采用萃余浓酸作为调整剂时，按照1粗1精工艺流程进行选别，精矿指标合格。

通过试验得出，添加2 mL萃余浓酸作调整剂时，萃余浓酸用量为14.24 kg/t，和全硫酸流程硫酸用量相比，萃余浓酸用量略低。

2.4 回水稀释酸用作调整剂的用量试验

渣酸和萃余酸的黏度大、流动性差，生产时不易添加。为解决此问题，将渣酸、萃余稀酸用pH=2的回水稀释10倍后进行浮选试验。

2.4.1 回水稀释10倍后的渣酸用作调整剂的

用量试验

将渣酸用pH=2的酸性回水稀释10倍并混匀，稀释后的密度为1.15 g/mL；然后进行渣酸(实物量)用量试验，捕收剂用量为4.0 kg/t。试验采用1次粗选的反浮选工艺流程，结果见表9。

表9 稀释渣酸作调整剂的用量试验结果

由表9可知，采用回水稀释后的渣酸作为调整剂，当其用量为25 mL时，1次粗选的精矿产率为65.01%，脱镁率、精矿P2O5品位、P2O5回收率等指标均较好。

通过试验得出，用pH=2的酸性回水将渣酸稀释10倍后，渣酸最佳实物用量降为11.50 kg/t，和全渣酸流程渣酸用量为22.08 kg/t相比，用回水稀释10倍后的渣酸实物用量约降低一半。

2.4.2 回水稀释10倍的萃余稀酸用作调整剂的用量试验

将萃余稀酸用pH=2的酸性回水稀释10倍后混匀，然后进行萃余稀酸用量试验，捕收剂用量为4.0 kg/t。试验采用1粗和1粗1精的反浮选工艺流程，1次粗选流程变量为稀释萃余稀酸的用量。1粗1精的反浮选试验流程见图3。稀释萃余稀酸用量试验结果见表10。由表10可知：采用回水稀释后的萃余稀酸作调整剂，其用量为23 mL时，1次粗选精矿产率最高，为63.00%；1粗1精流程的脱镁率最高，为90.62%。

表10 稀释萃余稀酸作调整剂的用量试验结果

图 3 1粗1精反浮选试验流程

通过试验得出，用pH=2的酸性回水将萃余稀酸稀释10倍后，萃余稀酸实物用量约为10 kg/t，和全萃余稀酸流程萃余稀酸用量为16.80 kg/t相比，用回水稀释10倍后的萃余稀酸的实物用量约降低40%。

3 经济技术评估

对全硫酸流程、渣酸流程、萃余稀酸流程、萃余浓酸流程以及用酸性回水稀释后的药剂流程进行经济技术评估。

综合几种酸的最佳用量试验结果(见表4-表10)，在捕收剂用量(4.0 kg/t)不变、精矿中MgO质量分数(0.8%～1.0%)相近的情况下进行经济技术评估，结果见表11。

表11 经济技术评估

4 结论

a.磷矿反浮选使用渣酸作为调整剂1次粗选的指标优于其他酸流程，矿化效果相比萃余酸要好，但直接使用渣酸作为磷矿反浮选调整剂，其用量大，生产成本高，和全硫酸流程相比，渣酸用量是硫酸用量的1.38倍。但从国内外其他浮选装置使用磷酸作为抑制剂的经验来看，使用渣酸不易在浮选过程中结钙，可以减少装置清钙成本，有效提高浮选指标和装置运行率。

b.萃余稀酸和萃余浓酸均需采用1粗1精的工艺流程才能得到合格指标，但单位精矿的药剂成本均会大幅上升。

c.渣酸中的白色固体残留物易沉降，且沉淀后密实，几乎没有流动性。如果考虑使用渣酸作为浮选调整剂，工程化时应解决渣酸的输送与添加时的管道堵塞问题。

d.渣酸、萃余稀酸用pH=2的酸性回水稀释10倍后的浮选试验结果表明，其可以达到浮选调整剂的效果，可以大幅降低用量，且精矿指标合格。

e.综合计算，回水稀释10倍后的萃余稀酸流程的药剂成本可以降至13元/t精矿，与全硫酸流程的药剂成本较为接近。