CN115672534A - 一种利用磷石膏制备高纯石膏精矿的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种利用磷石膏制备高纯石膏精矿的方法，主要涉及固体废物二次资源综合利用技术领域，包括以下步骤，S1.将磷石膏与水混合后进行振动筛分级，分为+0.15mm和‑0.15mm两个粒级物料；S2.将‑0.15mm置入水力旋流器进行分级，沉砂为‑0.15mm～+0.025mm粒级物料，溢流为‑0.025mm粒级物料；S3.将‑0.15mm～+0.025mm粒级物料浓缩至矿浆浓度20～25％的含水物料；S4.20～25％的含水物料置入浮选机得到石膏精矿。针对对不同地区的磷石膏均能得到石膏纯度高于98％，石膏回收率高于88％的技术指标。
Description
技术领域
本发明主要涉及固体废物二次资源综合利用技术领域，具体涉及一种利用磷石膏制备高纯石膏精矿的方法。
背景技术
磷石膏其主要化学成分是二水硫酸钙。每生产1吨磷酸大约产生4.5～5.5吨磷石膏。随着国内外对高浓度磷复肥需求的不断增长，促进了湿法磷酸工业的发展，也产生了更多的磷石膏。磷石膏中除含二水硫酸钙外，还含有未分解的磷矿，未洗涤干净的磷酸，氟化钙，铁、铝化合物，酸不溶物，有机质等多种杂质，这些杂质严重影响到磷石膏的利用。工业磷石膏的成分与磷矿品位和生产工艺流程有关，目前绝大部分磷石膏被当作废物丢弃。废渣安全处理的环境条件已成为建设磷肥厂选择厂址的制约因素，进而直接影响磷复肥工业的发展。磷石膏的杂质越少，品质就越好，也越容易被利用。现在大量利用磷石膏的工艺都需要对磷石膏进行预处理，其原因主要是磷石膏中杂质对利用产生了不利影响。
由于磷石膏中多样复杂的杂质及不易探明的赋存状态，导致磷石膏综合利用率较低。因此，要高效治理与利用磷石膏，解决和处理磷石膏中杂质问题极为关键。目前去除磷石膏中非石膏组分的方法有物理法、酸碱中和法和煅烧处理法等。其目的是将其中的有害组分富集或者去除，将其中的有利组分提纯或分离。
物理法往往是通过一种或多种物理处理的手段以达到磷石膏除杂净化的目的。如“一种基于有填料的浮选柱与重选柱对磷石膏提纯的方法”发明专利的技术方案为：浮选除有机物，重选除可溶性磷和氟的杂质，重选除含硅杂质，利用磷石膏中二氧化硅，玉髓、硫酸盐、磷酸盐、氟化物、和碳化有机物与石膏之间密度、粒度和表面化学性质的差异，采用重选和浮选结合的方式，达到磷石膏脱色、增白、降磷、降杂的提纯效果，但产品纯度有限。
酸碱中和法是将碱性改性材料如生石灰等物质加入磷石膏，与可溶磷、可溶氟反应，转化为难溶惰性物质沉淀析出。该方法可对品质波动大且有机物含量较低的磷石膏进行均化处理。如“一种磷石膏加工工艺”明的技术方案为：磷石膏经过3-4次水洗+筛分破碎+石灰中和+脱水+陈化，使制备的建筑石膏力学性能得到有效提升。虽然此方法通过多次水洗解决了固化的可溶磷、氟析出问题，但工艺流程长设备线一次性投资大、能耗高而且采用水洗，会产生大量含有磷酸根和氟离子的废水。
煅烧是利用煅烧助剂与金属杂质反应生成水洗或酸洗可以去除的化合物，并提高磷石膏的白度。但高温煅烧时磷石膏中的磷酸和氟化物会挥发，将污染环境，腐蚀设备，同时还需添加煅烧助剂及水洗或酸洗，成本较高。如“一种磷石膏除杂及制备白色无水磷石膏的方法”发明专利的技术方案为：将磷石膏进行第一煅烧处理得到半水磷石膏，将所述半水磷石膏依次进行酸处理和第二煅烧处理后得到白色无水磷石膏。虽然该技术煅烧温度仅有100-200℃，但煅烧时间长，且需要酸洗。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用磷石膏制备高纯石膏精矿的方法，解决现有技术中制备高纯石膏精矿存在的设备线一次性投资大、能耗高、产品纯度有限或煅烧时间长，且需要酸洗等技术问题。
本发明公开了一种利用磷石膏制备高纯石膏精矿的方法，包括以下步骤，
S1.将磷石膏与水混合后进行振动筛分级，分为+0.15mm和-0.15mm两个粒级物料；
S2.将-0.15mm置入水力旋流器进行分级，沉砂为-0.15mm～+0.025mm粒级物料，溢流为-0.025mm粒级物料；
S3.将-0.15mm～+0.025mm粒级物料浓缩至矿浆浓度20～25％的含水物料；
S4.20～25％的含水物料置入浮选机得到石膏精矿。
进一步的，所述步骤S1中筛分得到的为+0.15mm和-0.15mm两个粒级物料，其中+0.15mm物料为筛上物。
进一步的，将筛上物置入带式过滤机进行过滤，控制外在水分低于5％。
进一步的，振动筛筛上物料过滤脱水。
进一步的，步骤S2中使用水力旋流器进行分级，-0.025mm粒级的物料为溢流物料。
进一步的，将-0.025mm物料置入带式过滤机进行过滤，控制外在水分低于15％。
进一步的，步骤S4中使用浮选机包括粗选和精选步骤。
进一步的，所述粗选步骤为调整pH值至2～4、搅拌2～3min，然后添加调整剂再搅拌2～3min，加入浮选捕收剂搅拌3～5min，加入起泡剂搅拌2～3min，充气刮泡，泡沫产品为浮选粗精矿，浮选机槽内产品为粗选尾矿。
进一步的，所述精选步骤包括一次精选步骤，所述一次精选步骤为将所述浮选粗精矿放入浮选机，调整pH值至2～4，搅拌2～3min，加入调整剂，搅拌2～3min，充气刮泡，泡沫产品为一次精选精矿，浮选机槽内产品为中矿1。
进一步的，所述一次精选步骤后为二次精选阶段：将一次精选精矿进入浮选机，pH值至2～4、搅拌2～3min，加入调整剂并搅拌2～3min，充气刮泡，泡沫产品为最终石膏精矿，浮选机槽内产品为中矿2。
进一步的，所述石膏精矿置入过滤机进行过滤脱水后进入烘干设备，烘干温度低于50℃。
进一步的，所述调整剂为硅酸钠。
进一步的，所述调整剂在粗选步骤用量为200～400g/t，在一次精选步骤用量为100～200g/t，在二次精选步骤用量为50～100g/t。
进一步的，所述浮选捕收剂为混合胺，所述浮选捕收剂用量为400～600g/t。
进一步的，所述起泡剂为松醇油，所述起泡剂为用量为20～50g/t。
进一步的，将浮选粗选尾矿、中矿1、中矿2置入过滤进行过滤脱水，控制外在水分低于10％。
进一步的，将振动筛筛上物料、旋流器分级溢流物料、精粗选尾矿、中矿1、中矿2经过过滤机脱水后的产品合并为最终的尾矿。
本发明第二个目的保护一种利用磷石膏制备高纯石膏精矿的方法的应用，将上述方法用于制备高纯石膏精矿。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：
1.针对对不同地区的磷石膏均能得到石膏纯度高于98％，石膏回收率高于88％的技术指标；
2.与现有公知技术相比较，采用振动筛和水力旋流器联合预先分级处理能够脱除部分杂质，提高浮选入选物料的石膏含量，显著降低浮选工艺进一步分离提纯过程中对浮选药剂的消耗，同时也可以减少尾水的量；
3.该发明具有工艺流程短、环境污染小、产品质量高、可操作性强等优点。该发明将为磷石膏的分离提出提供一条新思路，尤其是为后续制备α-石膏和β-石膏提供优质原料，对节能降耗，促进低碳排放具有重要的实际应用意义。
附图说明
图1为本发明工艺流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。
实施例1
将四川德阳地区的磷石膏与水混合，控制矿浆浓度为20％作为进入振动筛分级分为+0.15mm和-0.15mm两个粒级物料。将+0.15mm物料置入带式过滤机进行过滤，控制外在水分低于5％。将-0.15mm物料置入水力旋流器分成-0.15mm～0.025mm和-0.025mm两个粒级的物料。将-0.025mm物料置入带式过滤机进行过滤，控制外在水分低于15％。将-0.15mm～0.025mm粒级物料浓缩至矿浆浓度20％的含水物料。置入浮选机，浮选药剂制度为：1)粗选，添加硫酸调整pH值至2、搅拌2min，硅酸钠用量为100g/t、搅拌2min，混合胺作用量为400g/t、搅拌3min，松醇油用量为20g/t、搅拌2～3min，充气刮泡，泡沫产品为浮选粗精矿，浮选机槽内产品为粗选尾矿；2)一次精选阶段：浮选粗精矿进入浮选机，pH值至2、搅拌2min，硅酸钠用量为100g/t、搅拌2min，充气刮泡，泡沫产品为一次精选精矿，浮选机槽内产品为中矿1；3)二次精选阶段：一次精选精矿进入浮选机，pH值至2、搅拌2min，硅酸钠作用量为50g/t、搅拌2～3min，充气刮泡，泡沫产品为最终石膏精矿，浮选机槽内产品为中矿2。将浮选精矿置入过滤机进行过滤脱水后进入烘干设备，烘干温度低于50℃。将浮选粗选尾矿、中矿1、中矿2置入过滤进行过滤脱水，控制外在水分低于10％。将振动筛筛上物料(+0.15mm)、旋流器分级溢流物料(-0.025mm)、精粗选尾矿、中矿1、中矿2经过过滤机脱水后的产品合并为最终的尾矿。磷石膏主要化学成分分析结果如表1所示，处理后的产品技术结果如表2所示。
表1磷石膏主要化学成分分析结果(％)
| SO<sub>3</sub> | CaO | SiO<sub>2</sub> | P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> | Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | K<sub>2</sub>O | SrO | MgO | F | TiO<sub>2</sub> |
| 52.52 | 44.88 | 0.32 | 0.05 | 0.05 | 0.02 | 0.05 | 0.01 | 0.06 | 0.01 | 0.02 |
表2处理后的产品技术指标对比(％)
| 产品 | 处理工艺 | 纯度 | 白度 | 回收率 |
| 石膏精矿 | 本发明 | 99.65 | 38.89 | 90.06 |
针对该四川德阳地区的磷石膏采用不分级原料直接浮选，浮选条件及其他条件与上述条件相同的情况下，处理后的产品技术指标如表3所示。
表3磷石膏直接浮选处理后的产品技术指标(％)
| 产品 | 处理工艺 | 纯度 | 白度 | 回收率 |
| 石膏精矿 | 直接浮选 | 95.56 | 36.86 | 75.57 |
针对该四川德阳地区的磷石膏采用分级—浮选工艺，浮选捕收剂分别选择十二胺、十八胺作为浮选捕收剂，其他条件不变的情况，处理后的产品技术指标如表4所示。
表4不同浮选捕收剂的产品技术指标(％)
| 产品 | 捕收剂 | 纯度 | 白度 | 回收率 |
| 石膏精矿 | 十二胺 | 95.39 | 36.96 | 78.55 |
| 石膏精矿 | 十八胺 | 96.87 | 37.02 | 79.32 |
实施例2
将贵州黔南地区的磷石膏与水混合，控制矿浆浓度为30％作为进入振动筛分级分为+0.15mm和-0.15mm两个粒级物料。将+0.15mm物料置入带式过滤机进行过滤，控制外在水分低于5％。将-0.15mm物料置入水力旋流器分成-0.15mm～0.025mm和-0.025mm两个粒级的物料。将-0.025mm物料置入带式过滤机进行过滤，控制外在水分低于15％。将-0.15mm～0.025mm粒级物料浓缩至矿浆浓度30％的含水物料。置入浮选机，浮选药剂制度为：1)粗选，添加硫酸调整pH值至4、搅拌3min，硅酸钠用量为400g/t、搅拌3min，混合胺作用量为600g/t、搅拌5min，松醇油用量为50g/t、搅拌3min，充气刮泡，泡沫产品为浮选粗精矿，浮选机槽内产品为粗选尾矿；2)一次精选阶段：浮选粗精矿进入浮选机，硫酸调整pH值至4、搅拌2min，硅酸钠用量为200g/t、搅拌3min，充气刮泡，泡沫产品为一次精选精矿，浮选机槽内产品为中矿1；3)二次精选阶段：一次精选精矿进入浮选机，pH值至4、搅拌3min，硅酸钠作用量为100g/t、搅拌3min，充气刮泡，泡沫产品为最终石膏精矿，浮选机槽内产品为中矿2。将浮选精矿置入过滤机进行过滤脱水后进入烘干设备，烘干温度低于50℃。将浮选粗选尾矿、中矿1、中矿2置入过滤进行过滤脱水，控制外在水分低于10％。将振动筛筛上物料(+0.15mm)、旋流器分级溢流物料(-0.025mm)、精粗选尾矿、中矿1、中矿2经过过滤机脱水后的产品合并为最终的尾矿。磷石膏主要化学成分分析结果如表5所示，处理后的产品技术结果如表6所示。
表5磷石膏主要化学成分分析结果(％)
| SO<sub>3</sub> | CaO | SiO<sub>2</sub> | P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> | Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | K<sub>2</sub>O | SrO | MgO | F | TiO<sub>2</sub> |
| 53.52 | 42.88 | 0.46 | 0.06 | 0.04 | 0.03 | 0.06 | 0.01 | 0.05 | 0.01 | 0.01 |
表6处理后的产品技术指标对比(％)
| 产品 | 处理工艺 | 纯度 | 白度 | 回收率 |
| 石膏精矿 | 本发明 | 99.83 | 40.23 | 90.23 |
针对该贵州黔南地区的磷石膏采用不分级原料直接浮选，浮选条件及其他条件与上述条件相同的情况下，处理后的产品技术指标如表7所示。
表7磷石膏直接浮选处理后的产品技术指标(％)
| 产品 | 处理工艺 | 纯度 | 白度 | 回收率 |
| 石膏精矿 | 直接浮选 | 97.03 | 37.88 | 80.33 |
针对该贵州黔南地区的磷石膏采用分级—浮选工艺，浮选捕收剂分别选择十二胺、十八胺作为浮选捕收剂，其他条件不变的情况，处理后的产品技术指标如表8所示。
表8不同浮选捕收剂的产品技术指标(％)
| 产品 | 捕收剂 | 纯度 | 白度 | 回收率 |
| 石膏精矿 | 十二胺 | 95.63 | 36.26 | 81.25 |
| 石膏精矿 | 十八胺 | 96.89 | 36.59 | 82.03 |
实施例3
将湖北襄阳地区的磷石膏与水混合，控制矿浆浓度为30％作为进入振动筛分级分为+0.15mm和-0.15mm两个粒级物料。将+0.15mm物料置入带式过滤机进行过滤，控制外在水分低于5％。将-0.15mm物料置入水力旋流器分成-0.15mm～0.025mm和-0.025mm两个粒级的物料。将-0.025mm物料置入带式过滤机进行过滤，控制外在水分低于15％。将-0.15mm～0.025mm粒级物料浓缩至矿浆浓度25％的含水物料。置入浮选机，浮选药剂制度为：1)粗选，添加硫酸调整pH值至3、搅拌2.5min，硅酸钠用量为300g/t、搅拌2.5min，混合胺作用量为500g/t、搅拌5min，松醇油用量为40g/t、搅拌3min，充气刮泡，泡沫产品为浮选粗精矿，浮选机槽内产品为粗选尾矿；2)一次精选阶段：浮选粗精矿进入浮选机，硫酸调整pH值至3、搅拌2.5min，硅酸钠用量为150g/t、搅拌2.5min，充气刮泡，泡沫产品为一次精选精矿，浮选机槽内产品为中矿1；3)二次精选阶段：一次精选精矿进入浮选机，pH值至3、搅拌2.5min，硅酸钠作用量为75g/t、搅拌3min，充气刮泡，泡沫产品为最终石膏精矿，浮选机槽内产品为中矿2。将浮选精矿置入过滤机进行过滤脱水后进入烘干设备，烘干温度低于50℃。将浮选粗选尾矿、中矿1、中矿2置入过滤进行过滤脱水，控制外在水分低于10％。将振动筛筛上物料(+0.15mm)、旋流器分级溢流物料(-0.025mm)、精粗选尾矿、中矿1、中矿2经过过滤机脱水后的产品合并为最终的尾矿。磷石膏主要化学成分分析结果如表9所示，处理后的产品技术结果如表10所示。
表9磷石膏主要化学成分分析结果(％)
| SO<sub>3</sub> | CaO | SiO<sub>2</sub> | P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> | Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | K<sub>2</sub>O | SrO | MgO | F | TiO<sub>2</sub> |
| 51.48 | 43.96 | 0.89 | 0.08 | 0.06 | 0.04 | 0.06 | 0.01 | 0.05 | 0.02 | 0.03 |
表10处理后的产品技术指标对比(％)
针对湖北襄阳地区的磷石膏采用不分级原料直接浮选，浮选条件及其他条件与上述条件相同的情况下，处理后的产品技术指标如表11所示。
表11磷石膏直接浮选处理后的产品技术指标(％)
| 产品 | 处理工艺 | 纯度 | 白度 | 回收率 |
| 石膏精矿 | 直接浮选 | 94.68 | 34.69 | 82.36 |
针对湖北襄阳地区的磷石膏采用分级—浮选工艺，浮选捕收剂分别选择十二胺、十八胺作为浮选捕收剂，其他条件不变的情况，处理后的产品技术指标如表12所示。
表12不同浮选捕收剂的产品技术指标(％)
| 产品 | 捕收剂 | 纯度 | 白度 | 回收率 |
| 石膏精矿 | 十二胺 | 93.89 | 33.56 | 81.36 |
| 石膏精矿 | 十八胺 | 94.12 | 35.06 | 82.69 |
以上即为本实施例列举的实施方式，但本实施例不局限于上述可选的实施方式，本领域技术人员可根据上述方式相互任意组合得到其他多种实施方式，任何人在本实施例的启示下都可得出其他各种形式的实施方式。上述具体实施方式不应理解成对本实施例的保护范围的限制，本实施例的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。
Claims (10)
1.一种利用磷石膏制备高纯石膏精矿的方法，其特征在于：包括以下步骤，
S1.将磷石膏与水混合后进行振动筛分级，分为+0.15mm和-0.15mm两个粒级物料；
S2.将-0.15mm置入水力旋流器进行分级，沉砂为-0.15mm～+0.025
mm粒级物料，溢流为-0.025mm粒级物料；
S3.将-0.15mm～+0.025mm粒级物料浓缩至矿浆浓度20～25％的含水物料；
S4.20～25％的含水物料置入浮选机得到石膏精矿。
2.根据权利要求1所述的一种利用磷石膏制备高纯石膏精矿的方法，其特征在于，所述步骤S1中筛分得到的为+0.15mm和-0.15mm两个粒级物料，其中+0.15mm物料为筛上物。
3.根据权利要求1所述的一种利用磷石膏制备高纯石膏精矿的方法，其特征在于：步骤S2中使用水力旋流器进行分级，-0.025mm粒级的物料为溢流物料。
4.根据权利要求1所述的一种利用磷石膏制备高纯石膏精矿的方法，其特征在于：步骤S4中使用浮选机包括粗选和精选步骤。
5.根据权利要求4所述的一种利用磷石膏制备高纯石膏精矿的方法，其特征在于：所述粗选步骤为调整pH值至2～4、搅拌2～3min，然后添加调整剂再搅拌2～3min，加入浮选捕收剂搅拌3～5min，加入起泡剂搅拌2～3min，充气刮泡，泡沫产品为浮选粗精矿，浮选机槽内产品为粗选尾矿。
6.根据权利要求5所述的一种利用磷石膏制备高纯石膏精矿的方法，其特征在于：所述精选步骤包括一次精选步骤，所述一次精选步骤为将所述浮选粗精矿放入浮选机，调整pH值至2～4，搅拌2～3min，加入调整剂，搅拌2～3min，充气刮泡，泡沫产品为一次精选精矿，浮选机槽内产品为中矿1。
7.根据权利要求6所述的一种利用磷石膏制备高纯石膏精矿的方法，其特征在于：所述一次精选步骤后为二次精选阶段：将一次精选精矿进入浮选机，pH值至2～4、搅拌2～3min，加入调整剂并搅拌2～3min，充气刮泡，泡沫产品为最终石膏精矿，浮选机槽内产品为中矿2。
8.根据权利要求5所述的一种利用磷石膏制备高纯石膏精矿的方法，其特征在于：所述调整剂为硅酸钠。
9.根据权利要求5所述的一种利用磷石膏制备高纯石膏精矿的方法，其特征在于：所述浮选捕收剂为混合胺，所述浮选捕收剂用量为400～600g/t。
10.一种利用磷石膏制备高纯石膏精矿的方法的应用，其特征在于：权利要求1-9任一项所述一种利用磷石膏制备高纯石膏精矿的方法，用于制备高纯石膏精矿。
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