磷石膏提纯增白实验研究

沈维云，郑光明，孙桦林，李 防，汪凤玲，祝 贺，赵春洋

（1. 湖北兴发化工集团股份有限公司，湖北 兴山 443700；2. 宜都兴发化工有限公司，湖北 宜都 443300）

目前，磷石膏的大宗化利用以生产水泥缓凝剂、石膏建材等途径为主［1］。由于磷石膏中含有磷、氟、碱金属、硅等有害杂质，且呈酸性［2］，在利用前必须增加预处理除杂工序。

常用的预处理除杂方法包括化学法、物理法和热处理法［3］。化学法是利用生石灰、熟石灰或其他化学物质与磷石膏发生反应，使可溶性磷、氟等杂质转化为惰性物质，降低影响，受限于磷石膏品质差异，采用化学法时，需对磷石膏进行预均化处理［4］。物理法是通过水洗、筛分等物理方法［5］去除可溶性杂质、有机质和少量不可溶杂质，该方法存在废水增加、杂质去除不彻底的问题［6］。热处理法是对磷石膏进行高温煅烧，消除有机物和共晶磷的影响［7］，该方法能耗高。

笔者针对磷石膏开展预处理研究，采用浮选的方法，在保证除杂效果的同时，不新增“三废”，提高磷石膏白度，为磷石膏利用提供优质原料。

1 实验原矿及方法

1.1 实验原矿

实验所用磷石膏来自湖北省宜昌市某磷化工企业，主要化学成分分析结果见表1。

表1 磷石膏主要化学成分分析结果 %

由表1可知，磷石膏中主要的有害杂质为SiO2、磷、氟。此外，由于含有少量有机质，导致磷石膏呈灰黑色，白度仅60%，品质较差。

利用石膏相组分析仪检测得知该磷石膏中二水硫酸钙质量分数为90%。

1.2 实验方法

在浮选槽中，利用清水将磷石膏配制为质量分数约30%的料浆。随后以硫酸为调整剂、自制WS-1（复配阳离子捕收剂，主要成分为十二胺）为捕收剂，进行反-正浮选除杂实验，所得产品过滤后置于45 ℃恒温干燥箱中烘干，称量，并利用石膏相组分析仪分析二水硫酸钙含量，利用白度仪进行白度检测。

2 实验结果分析

2.1 硫酸用量实验

在WS-1用量250 g/t 的条件下，考察硫酸用量对磷石膏除杂的影响，实验流程见图1。

图1 磷石膏正浮选流程

所得实验结果见表2。

表2 硫酸用量实验结果

由表2 可知，随着pH 的降低，磷石膏纯度和回收率逐渐增大。这是由于磷石膏的等电点为pH=1～2，而主要杂质石英的等电点为pH=2.3～3.0［8］，当pH＞2.3时，石英和石膏均带负电，当采用复配阳离子捕收剂WS-1 进行浮选时，二者均易被吸附，表现出极好的可浮性，分选性较差；当pH=2.0 时，磷石膏依旧带负电，而石英不带电或带正电，此时磷石膏依旧表现良好的可浮性，石英可浮性降低，从而实现石英与磷石膏的分离。在综合考虑精矿纯度和回收率后，选择硫酸用量为3 kg/t。

2.2 WS-1用量实验

按图1 流程，在硫酸用量3 kg/t 的条件下，考察WS-1用量对磷石膏除杂效果的影响，所得实验结果见表3。

表3 WS-1用量实验结果

由表3 中数据可以看出，随着WS-1 用量增加，磷石膏纯度逐渐降低，回收率持续增加，这是因为在pH=2.0 的条件下，石膏和主要杂质石英表面所带电荷不同，采用复配阳离子捕收剂进行浮选时，药剂将优先与石膏吸附，此时磷石膏纯度更高，但随着药剂量不断增加，部分石英也被WS-1所吸附，导致磷石膏纯度有所降低。在综合考虑磷石膏纯度和回收率后，选择WS-1用量为0.3 kg/t。

2.3 精选条件实验

为进一步提升磷石膏纯度，对上述条件实验所得磷石膏进行精选实验，实验流程见图2。

图2 磷石膏精选实验流程

所得实验结果见表4。

表4 磷石膏精选实验结果

由表4 中数据可以看出，经6 次精选后，磷石膏精矿纯度达到98.92%，回收率为51.76%。

2.4 磷石膏反-正浮选实验

为进一步提高磷石膏白度，在除杂浮选前增加脱碳处理，实验流程见图3。所得实验结果见表5。

图3 磷石膏反-正浮选实验流程

由表5可知，进行脱碳处理后，磷石膏正浮选除杂效果得到增强，精选次数降低为5次，磷石膏纯度达到99.12%，回收率为69.2%，白度为81%。这是因为脱碳反浮选是利用磷石膏中残留药剂［9］的起泡性能进行浮选，在脱碳的同时，药剂残留量也得到降低，WS-1因此获得了更好的分选环境。

表5 磷石膏反-正浮选实验结果

2.5 实验小结

对磷石膏反-正浮选所得各产品，采用梯级处理的方式加以利用，利用方式见表6。按二水硫酸钙纯度将磷石膏划分为4个等级，以不同方式对其加以利用，提高产品附加值。

表6 磷石膏综合利用方案

3 结论

（1）利用硫酸为调整剂，自制WS-1 为捕收剂，采用反浮选一次粗选，正浮选一粗五精反-正浮选流程，对纯度90%、白度60%的磷石膏进行脱碳除杂处理，可获得精矿产率63.12%，纯度99.12%、回收率69.20%、白度81%的良好指标。

（2）对反-正浮选各产品，按磷石膏纯度的不同，分等级加以利用，可提高产品附加值。