CN115744960A - 一种用于磷石膏杂质脱除的系统装置、方法及得到的低杂磷石膏 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于磷石膏杂质脱除的系统装置、方法及得到的低杂磷石膏，所述系统装置包括带有改性剂入口的制浆槽以及与气泡发生装置循环连接的除杂槽，通过在制浆槽中投入改性剂对磷石膏中的杂质颗粒进行表面改性后，再将所得改性浆液通入除杂槽并循环流经气泡发生装置制成含微气泡的磷石膏浆，该磷石膏浆在除杂槽内通过改性剂与微气泡的配合强化了颗粒的破碎及杂质的上浮，实现了磷石膏杂质的深度脱除，从而提高磷石膏的纯度，所得低杂磷石膏的二氧化硅的脱除率可达70％及以上，最高可达99.5％，硅含量小于等于1.1wt％，最低可至0.04wt％，应用所述系统装置及方法有利于磷石膏的高值化利用。
Description
技术领域
本发明属于资源与环境技术领域，设计一种用于磷石膏杂质脱除的系统装置、方法及得到的低杂磷石膏。
背景技术
磷石膏是湿法磷酸生产过程中形成的工业固废，每生产1吨磷酸约产生4～5吨的磷石膏，目前，国内外对磷石膏的综合利用率都较低，主要采取建库堆存的方式处理，此方式不仅占用大量土地资源而且还存在污染环境的风险。截至2022年，磷石膏堆存量近7亿吨。磷石膏化学成分主要为二水硫酸钙，并含有硅、碳、有机质、可溶性磷、氟等杂质，排放和堆存的限制磷石膏已严重阻碍了磷化工行业的可持续发展。
为此，领域内提出了一些处理磷石膏的工艺方案：
如CN113578916A公开了一种利用垃圾焚烧飞灰实现磷石膏资源化利用的方法，所述方法通过垃圾焚烧飞灰与磷石膏混合制浆后电解，获得高纯度硫酸盐及氢氧化钙，同步去除磷石膏中氟离子、磷酸根、硅酸盐及铝酸盐。
CN112808736A公开了一种用于磷石膏的净化和无害化处理方法，所述处理方法通过浮选将混于磷石膏中的部分杂质和有害物质吸附或粘结在泡沫中，实现将部分杂质从磷石膏中分离除去，浮选浆料经过固液分离后得到精磷石膏，所述方法将浮选渣也进行净化得到无害浮选渣，实现了磷石膏中杂质的脱除无害化处理。
CN113072046A公开了一种通过浮选法除杂提高磷石膏白度的方法，所述方法在磷矿反应阶段加入捕收剂调浆，浮选去除浆液中的有色物质和杂质，通过过滤-洗涤-过滤-洗涤-过滤-烘干的方式，进一步提高磷石膏白度，实现从源头除杂并增加磷石膏白度。
虽然上述工艺方法能有效脱除磷石膏中硅、有机质等杂质，但工艺流程较为复杂，药剂使用环境苛刻，能耗高，实用性能差。
因此，尚需要开发一种流程短、杂质脱除效率高的磷石膏除杂工艺。
发明内容
鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于磷石膏杂质脱除的系统装置、方法及得到的低杂磷石膏，所述系统装置包括带有改性剂入口的制浆槽以及与气泡发生装置循环连接的除杂槽，通过在制浆槽中投入改性剂对磷石膏中的杂质颗粒进行表面改性后，再将所得改性浆液通入除杂槽并循环流经气泡发生装置制成含微气泡的磷石膏浆，该磷石膏浆在除杂槽内通过改性剂与微气泡的配合强化了颗粒的破碎及杂质的上浮，实现了磷石膏杂质的深度脱除，从而提高磷石膏的纯度，有利于磷石膏的高值化利用。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种用于磷石膏杂质脱除的系统装置，所述系统装置包括沿物料流向依次连接的制浆装置、强化除杂单元及收集单元；
所述制浆装置设置有改性剂进口及进水口；所述强化除杂单元包括除杂槽，所述除杂槽设置有循环进口、循环出口，顶部浮渣出口及底部出料口，所述循环进口及所述循环出口均连接于气泡发生装置以形成循环流路；所述顶部浮渣出口及底部出料口均连接于所述收集单元。
本发明所述的系统装置中的制浆槽上设置有改性剂进口，以投入改性剂对磷石膏中的杂质颗粒进行表面改性，得到改性浆液通入除杂槽，通过在除杂槽上设置循环进口与循环出口连接气泡发生装置，使得除杂槽内的改性浆液进入所述气泡发生装置中制成含微气泡的磷石膏浆，该磷石膏浆再回流至除杂槽内通过改性剂与微气泡的配合强化颗粒破碎及杂质上浮，有效分离磷石膏中的含碳、硅、有机质等杂质，杂质脱除效率高，其中二氧化硅脱除率在70％以上，最高可达99.5％，得到的低杂磷石膏中的硅含量小于等于1.1wt％，最低可至0.04wt％，而且使用所述系统装置进行的工艺处理量大、能够连续工业化运行、工艺参数易控、成本较低等，有利于实现磷石膏进一步的高值化利用。
以下作为本发明优选的技术方案，但不作为本发明提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本发明的技术目的和有益效果。
作为本发明优选的技术方案，所述制浆装置包括制浆槽。
优选地，所述制浆槽的进料口与磷石膏原料输送装置相连。
优选地，所述制浆槽的内部设置有搅拌装置。
优选地，所述制浆槽的出料口与所述除杂槽的进料口相连。
优选地，所述制浆槽的出料口通过输送泵与所述除杂槽的进料口相连。
作为本发明优选的技术方案，所述除杂槽的底部为锥形结构。
优选地，所述除杂槽的内部设置有搅拌装置。
优选地，所述气泡发生装置包括微气泡发生器。
优选地，所述气泡发生装置外接气源。
优选地，所述气源采用的气体包括空气、氮气或氩气中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性的实例包括空气与氮气的组合、空气与氩气的组合或氮气与氩气的组合。
作为本发明优选的技术方案，所述除杂槽的内部壁面上周向设置有至少一个喷头，所述喷头与所述循环进口相连，用于喷射所述气泡发生装置产生的气泡。
优选地，所述喷头的喷出方向水平向上。
优选地，所述喷头的喷出方向与竖直方向之间的夹角为10～45°，例如10°、20°、25°、30°、35°、40°或45°等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，在设置了所述喷头的所述除杂槽的水平面正投影中，所述喷头的中点到所述除杂槽的中心的连线与所述喷头的中轴线之间的夹角为30～60°，例如30°、35°、40°、45°、50°、55°或60°等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，在设置了所述喷头的所述除杂槽的水平面正投影中，相邻两个喷头的中点到述除杂槽的中心的连线之间的夹角为30～90°，例如30°、35°、40°、45°、50°、55°、60°、65°、70°、75°、80°、85°或90°等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，在设置了所述喷头的所述除杂槽的水平面正投影中，所述喷头的喷口到所述除杂槽的中心的距离为所述除杂槽的内径的50％～75％，例如50％、55％、60％、65％、70％或75％等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述喷头的喷口与所述除杂槽的内部底面的垂直距离为所述除杂槽的高度的12％～25％，例如12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％、20％、21％、22％、23％、24％或25％等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述收集单元包括浮渣收集模块及磷石膏过滤器，所述浮渣收集模块的进料口与所述除杂槽的顶部浮渣出口相连，所述磷石膏过滤器的进料口与所述除杂槽的底部出料口相连。
优选地，所述浮渣收集模块包括沿物料流向依次连接的浮渣收集槽及浮渣过滤器。
优选地，所述浮渣过滤器设置有杂质排出口及改性剂回流出口，所述改性剂回流出口连接于所述制浆装置的改性剂进口。
优选地，所述磷石膏过滤器设置有磷石膏排出口及滤液出口，所述滤液出口连接于所述制浆装置的改性剂进口。
第二方面，本发明提供了一种用于磷石膏杂质脱除的方法，所述方法在第一方面所述的系统装置中进行，所述方法包括：
(1)向所述制浆装置中加入磷石膏原料及水制成粗制浆液，再加入改性剂进行改性反应，制成改性浆液；
(2)所述改性浆液进入所述强化除杂单元的除杂槽，再循环流经所述气泡发生装置形成含微气泡的磷石膏浆，在所述除杂槽内进行强化除杂，得到上层浮渣和下层磷石膏；
(3)所述上层浮渣和所述下层磷石膏均进入收集单元进行收集，得到低杂磷石膏。
本发明添加改性剂以与磷石膏中的杂质二氧化硅颗粒之间的相互作用，改变二氧化硅颗粒的表面特性，配合微气泡破碎磷石膏颗粒，同时微气泡附着于二氧化硅颗粒表面，随气浮作用上升形成浮渣，有效实现磷石膏中二氧化硅颗粒与有机质等杂质的有效脱除。
具体机理如下：磷石膏的化学成分主要为二水硫酸钙，并含有少量的二氧化硅、碳以及有机质等杂质。磷石膏是团聚颗粒，颗粒中的杂质物相如二氧化硅、碳、有机质和/或可溶性磷、氟、盐类物质和二水硫酸钙混杂在一起，难以有效除去磷石膏中的杂质。在改性浆液中产生微气泡形成含微气泡的磷石膏浆的过程中气液混合使流体高速旋转、喷射，产生强力剪切并在高频压力下变动，同时微米级气泡破灭时，压力的瞬间释放也可以形成超高速的微射流和局部的超高温，进而有利于磷石膏颗粒的破碎，在改性剂作用下，磷石膏中的二氧化硅表面性质发生改变，易于浮选脱除。
磷石膏颗粒经过破碎后，其中的二氧化硅颗粒、有机质与可溶性磷、氟等杂质与二水硫酸钙得到了有效分散和分离。微气泡尺寸小、停留时间长，微米级气泡表面带负电荷，可以吸附带正电的物质。通过加入改性剂与磷石膏中二氧化硅颗粒作用，改变二氧化硅表面的亲水亲油特性，有利于微纳米气泡附着于杂质颗粒表面，从而实现杂质颗粒与二水硫酸钙颗粒的有效分离。
作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述粗制浆液中磷石膏的浓度为10～50wt％，例如10wt％、15wt％、20wt％、25wt％、30wt％、35wt％、40wt％、45wt％或50wt％等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述改性剂包括有机醇和/或助剂。
本发明所述改性剂优选采用含有机醇的改性剂，能够对磷石膏中二氧化硅颗粒的表面进行改性。
优选地，所述改性剂同时含有所述有机醇和所述助剂，且所述有机醇与所述助剂的摩尔比为(1～50):1，例如1:1、2:1、5:1、10:1、15:1、20:1、30:1、40:1、45:1或50:1等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述有机醇包括脂肪醇、脂环醇或芳香醇中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性的实例为脂肪醇与脂环醇的组合、芳香醇与脂环醇的组合或脂肪醇与芳香醇的组合。
优选地，所述有机醇中的羟基数量为1～6个，例如1个、2个、3个、4个、5个或6个。
优选地，所述助剂包括同时含有羧基和膦酸基团的有机化合物。
本发明采用的所述助剂同时含羧基和膦酸基团时具有更优的改性效果，与微气泡协同作用的浮选效果更强。
优选地，所述助剂中的羧基的数量为1～5个，例如1个、2个、3个、4个或5个。
优选地，所述助剂中的膦酸基团的数量为1～6个，例如1个、2个、3个、4个、5个或6个。
优选地，步骤(1)所述改性剂的用量为所述粗制浆液的质量的5～30wt％，例如5wt％、10wt％、15wt％、20wt％、25wt％或30wt％等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述改性反应的时间为20min～3h，例如20min、25min、32min、45min、1h、1.2h、1.5h、2.3h、2.5h、2.8h或3h等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述改性反应在转速为50～300r/min的搅拌下进行，例如50r/min、70r/min、100r/min、130r/min、160r/min、180r/min、200r/min、240r/min、270r/min或300r/min等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述改性反应的温度为15～80℃，例如15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃或80℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，在步骤(2)所述的气泡发生装置中，所述改性浆液与通入所述气泡发生装置的气体接触从而得到所述含微气泡的磷石膏浆。
优选地，所述微气泡的尺寸为100nm～500μm，例如100nm、500nm、1μm、5μm、10μm、50μm、100μm、200μm、300μm、400μm或500μm等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述气体包括空气、氮气或氩气中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性的实例包括空气与氮气的组合、空气与氩气的组合或氮气与氩气的组合。
优选地，所述气体的体积流量占进入所述气泡发生装置的改性浆液的体积流量的1％～20％，优选为5％～15％，例如1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％或20％等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，在步骤(2)中，进入所述气泡发生装置的改性浆液的体积流量占由所述制浆装置进入所述除杂槽的改性浆液的体积流量的15～70％，例如15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％或70％等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述强化除杂在转速为100～300r/min的搅拌下进行，例如100r/min、120r/min、140r/min、160r/min、180r/min、200r/min、220r/min、240r/min、260r/min、280r/min或300r/min等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述强化除杂的温度为15～80℃，例如15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃或80℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，步骤(3)中，所述上层浮渣经过所述收集单元的收集，得到含硅杂质与改性剂溶液，所述改性剂溶液回流到所述制浆装置；
优选地，步骤(3)中，所述下层磷石膏经过所述收集单元的收集，得到低杂磷石膏与滤液，所述滤液回流到所述制浆装置。
第三方面，本发明提供了一种应用第一方面所述的系统装置或应用第二方面所述的方法得到的低杂磷石膏。
与现有技术方案相比，本发明至少具有以下有益效果：
在本发明提供的系统装置及方法中，通过加入改性剂使杂质颗粒表面改性，在微气泡强化磷石膏颗粒破碎及气浮作用下，可以有效分离磷石膏中的含碳、硅、有机质等杂质，杂质脱除效率高，其中二氧化硅脱除率在70％及以上，优选条件下在进一步可达80％及以上，最高可到99.5％，得到的低杂磷石膏中硅含量小于等于1.1wt％，优选条件下进一步可小于等于0.5wt％，最低可至0.04wt％，而且使用所述系统装置进行的工艺处理量大、能够连续工业化运行、工艺参数易控、成本较低等，有利于实现磷石膏进一步的高值化利用。
附图说明
图1是实施例1所述用于磷石膏杂质脱除的系统装置的示意图；
图中：1-制浆槽；2-除杂槽；3-浮渣收集槽；4-气泡发生装置；5-磷石膏过滤器；6-浮渣过滤器。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
需要理解的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本领域技术人员理应了解的是，本发明中必然包括用于实现工艺完整的必要管线、常规阀门和通用泵设备，但以上内容不属于本发明的主要发明点，本领域技术人员可以基于工艺流程和设备结构选型并自行增设布局，本发明对此不作特殊要求和具体限定。
实施例1
本实施例提供了一种用于磷石膏杂质脱除的系统装置，其示意图如图1所示，从图中可以看出：
所述系统装置包括沿物料流向依次连接的制浆装置、强化除杂单元及收集单元；
所述制浆装置为制浆槽1，所述制浆槽1的内部设置有搅拌装置；所述制浆槽1设置有进料口、改性剂进口及进水口及出料口；所述制浆槽1的进料口与磷石膏原料输送装置相连；所述制浆槽1的出料口通过输送泵与所述强化除杂单元的进料口相连；
所述强化除杂单元包括底部为锥形结构的除杂槽2，所述除杂槽2的内部设置有搅拌装置；所述除杂槽2设置有进料口、循环进口、循环出口，顶部浮渣出口及底部出料口；所述除杂槽2的进料口作为所述强化除杂单元的进料口并通过所述输送泵与所述制浆槽1的出料口相连；所述循环进口及所述循环出口均连接于气泡发生装置4以形成循环流路；所述气泡发生装置为微气泡发生器，所述微气泡发生器外接气源；
所述除杂槽2的内部壁面上周向设置有四个喷头，所述喷头与所述循环进口相连，用于喷射所述气泡发生装置4产生的气泡；所述喷头的喷出方向水平向上；所述喷头的喷出方向与竖直方向之间的夹角为10～45°；在设置了所述喷头的所述除杂槽2的水平面正投影中，所述喷头的中点到所述除杂槽2的中心的连线与所述喷头的中轴线之间的夹角为45°，相邻两个喷头的中点到述除杂槽2的中心的连线之间的夹角为90°，所述喷头的喷口到所述除杂槽2的中心的距离为所述除杂槽2的内径的65％；所述喷头的喷口与所述除杂槽2的内部底面的垂直距离为所述除杂槽2的高度的12％～25％；
所述收集单元包括浮渣收集模块及磷石膏过滤器5；所述浮渣收集模块包括沿物料流向依次连接的浮渣收集槽3及浮渣过滤器6；浮渣收集槽3的内部设置有搅拌装置；所述除杂槽2的所述顶部浮渣出口与所述浮渣收集槽3的进料口相连；所述浮渣过滤器6设置有杂质排出口及改性剂回流出口，所述改性剂回流出口连接于所述制浆槽1的改性剂进口；所述除杂槽2的底部出料口与所述磷石膏过滤器5的进料口相连，所述磷石膏过滤器5设置有磷石膏排出口及滤液出口，所述滤液出口连接于所述制浆槽1的改性剂进口。
应用例1
本应用例提供了一种用于磷石膏杂质脱除的方法，所述方法在实施例1提供的系统装置中进行，所述方法包括如下步骤：
(1)通过所述制浆槽的进料口及进水口向所述制浆槽内加入粒度≤200μm的磷石膏原料及水，配置为磷石膏浓度为27wt％的粗制浆液，再加入所述粗制浆液质量的29wt％的改性剂，所述改性剂含有摩尔比为6:1的正辛醇与助剂3-环己烯-1-甲酸，并于35℃、200r/min的搅拌下进行改性反应3h，制成改性浆液；
(2)所述改性浆液进入所述强化除杂单元的除杂槽，再循环流经所述气泡发生装置，控制所述气泡发生装置中混合气A的体积流量为进入所述气泡发生装置的改性浆液的体积流量的15％，所述混合气A由体积分数80％的氮气及体积分数20％的空气作为平衡气构成；控制进入所述气泡发生装置的改性浆液的体积流量为由所述制浆槽进入所述除杂槽的改性浆液的体积流量的16％，使得改性浆液在所述气泡发生装置内与空气接触形成含有尺寸为100nm～80μm的微气泡的磷石膏浆，所述磷石膏浆回流至所述除杂槽中，并于40℃、150r/min的搅拌下进行强化除杂2.5h，得到上层浮渣和下层磷石膏；
(3)含有所述上层浮渣的浆液溢流进入浮渣收集槽，经搅拌分散后通入浮渣过滤装置，得到二氧化硅浮渣与改性剂溶液，所述改性剂溶液经由所述浮渣过滤装置的改性剂回流出口通过所述制浆槽的改性剂进口回流至所述制浆槽内；含有所述下层磷石膏的浆液进入磷石膏过滤装置得到低杂磷石膏与滤液，所述滤液经由所述磷石膏过滤装置的滤液出口通过所述制浆槽的改性剂进口回流至所述制浆槽内。
应用例2
本应用例提供了一种用于磷石膏杂质脱除的方法，所述方法在实施例1提供的系统装置中进行，所述方法包括如下步骤：
(1)通过所述制浆槽的进料口及进水口向所述制浆槽内加入粒度≤200μm的磷石膏原料及水，配置为磷石膏浓度为30wt％的粗制浆液，再加入所述粗制浆液质量的21wt％的改性剂，所述改性剂含有摩尔比为15:1的正辛醇与助剂2-磷酸基-1,2,4-三羧酸丁烷，并于25℃、200r/min的搅拌下进行改性反应2h，制成改性浆液；
(2)所述改性浆液进入所述强化除杂单元的除杂槽，再循环流经所述气泡发生装置，控制所述气泡发生装置中空气的体积流量为进入所述气泡发生装置的改性浆液的体积流量的8％，控制进入所述气泡发生装置的改性浆液的体积流量为由所述制浆槽进入所述除杂槽的改性浆液的体积流量的25％，使得改性浆液在所述气泡发生装置内与空气接触形成含有尺寸为100nm～100μm的微气泡的磷石膏浆，所述磷石膏浆回流至所述除杂槽中，并于50℃、200r/min的搅拌下进行强化除杂3h，得到上层浮渣和下层磷石膏；
(3)含有所述上层浮渣的浆液溢流进入浮渣收集槽，经搅拌分散后通入浮渣过滤装置，得到二氧化硅浮渣与改性剂溶液，所述改性剂溶液经由所述浮渣过滤装置的改性剂回流出口通过所述制浆槽的改性剂进口回流至所述制浆槽内；含有所述下层磷石膏的浆液进入磷石膏过滤装置得到低杂磷石膏与滤液，所述滤液经由所述磷石膏过滤装置的滤液出口通过所述制浆槽的改性剂进口回流至所述制浆槽内。
应用例3
本应用例提供了一种用于磷石膏杂质脱除的方法，所述方法在实施例1提供的系统装置中进行，所述方法包括如下步骤：
(1)通过所述制浆槽的进料口及进水口向所述制浆槽内加入粒度≤200μm的磷石膏原料及水，配置为磷石膏浓度为18wt％的粗制浆液，再加入所述粗制浆液质量的15wt％的改性剂，所述改性剂含有摩尔比为1:1的异戊醇与助剂妥尔油脂肪酸，并于30℃、300r/min的搅拌下进行改性反应1h，制成改性浆液；
(2)所述改性浆液进入所述强化除杂单元的除杂槽，再循环流经所述气泡发生装置，控制所述气泡发生装置中混合气B的体积流量为进入所述气泡发生装置的改性浆液的体积流量的5％，所述混合气B由体积分数95％的氮气及体积分数5％的氦气作为平衡气构成；控制进入所述气泡发生装置的改性浆液的体积流量为由所述制浆槽进入所述除杂槽的改性浆液的体积流量的67％，使得改性浆液在所述气泡发生装置内与空气接触形成含有尺寸为300nm～100μm的微气泡的磷石膏浆，所述磷石膏浆回流至所述除杂槽中，并于60℃、200r/min的搅拌下进行强化除杂3.5h，得到上层浮渣和下层磷石膏；
(3)含有所述上层浮渣的浆液溢流进入浮渣收集槽，经搅拌分散后通入浮渣过滤装置，得到二氧化硅浮渣与改性剂溶液，所述改性剂溶液经由所述浮渣过滤装置的改性剂回流出口通过所述制浆槽的改性剂进口回流至所述制浆槽内；含有所述下层磷石膏的浆液进入磷石膏过滤装置得到低杂磷石膏与滤液，所述滤液经由所述磷石膏过滤装置的滤液出口通过所述制浆槽的改性剂进口回流至所述制浆槽内。
应用例4
本应用例提供了一种用于磷石膏杂质脱除的方法，所述方法在实施例1提供的系统装置中进行，所述方法除了步骤(1)中将改性剂的用量由粗制浆液质量的29wt％调整到1wt％外，其他条件与应用例1完全相同。
应用例5
本应用例提供了一种用于磷石膏杂质脱除的方法，所述方法在实施例1提供的系统装置中进行，所述方法除了步骤(1)中将改性剂的用量由粗制浆液质量的29wt％调整到5wt％外，其他条件与应用例1完全相同。
应用例6
本应用例提供了一种用于磷石膏杂质脱除的方法，所述方法在实施例1提供的系统装置中进行，所述方法除了步骤(1)中将改性剂的用量由粗制浆液质量的29wt％调整到20wt％外，其他条件与应用例1完全相同。
应用例7
本应用例提供了一种用于磷石膏杂质脱除的方法，所述方法在实施例1提供的系统装置中进行，所述方法除了步骤(1)中将改性剂的用量由粗制浆液质量的29wt％调整33wt％外，其他条件与应用例1完全相同。
应用例8
本应用例提供了一种用于磷石膏杂质脱除的方法，所述方法在实施例1提供的系统装置中进行，所述方法除了步骤(2)中将所述气泡发生装置中空气的体积流量由进入所述气泡发生装置的改性浆液的体积流量的15％调整到1％外，其他条件与应用例1完全相同。
应用例9
本应用例提供了一种用于磷石膏杂质脱除的方法，所述方法在实施例1提供的系统装置中进行，所述方法除了步骤(2)中将所述气泡发生装置中空气的体积流量由进入所述气泡发生装置的改性浆液的体积流量的15％调整到5％外，其他条件与应用例1完全相同。
应用例10
本应用例提供了一种用于磷石膏杂质脱除的方法，所述方法在实施例1提供的系统装置中进行，所述方法除了步骤(2)中将所述气泡发生装置中空气的体积流量由进入所述气泡发生装置的改性浆液的体积流量的15％调整到20％外，其他条件与应用例1完全相同。
应用例11
本应用例提供了一种用于磷石膏杂质脱除的方法，所述方法在实施例1提供的系统装置中进行，所述方法除了步骤(2)中将所述气泡发生装置中空气的体积流量由进入所述气泡发生装置的改性浆液的体积流量的15％调整到23％外，其他条件与应用例1完全相同。
应用例12
本应用例提供了一种用于磷石膏杂质脱除的方法，所述方法在实施例1提供的系统装置中进行，所述方法除了步骤(2)中将进入所述气泡发生装置的改性浆液的体积流量由占所述制浆槽进入所述除杂槽的改性浆液的体积流量的16％调整到10％外，其他条件与应用例1完全相同。
应用例13
本应用例提供了一种用于磷石膏杂质脱除的方法，所述方法在实施例1提供的系统装置中进行，所述方法除了步骤(2)中将进入所述气泡发生装置的改性浆液的体积流量由占所述制浆槽进入所述除杂槽的改性浆液的体积流量的16％调整到50％外，其他条件与应用例1完全相同。
应用例14
本应用例提供了一种用于磷石膏杂质脱除的方法，所述方法在实施例1提供的系统装置中进行，所述方法除了步骤(2)中将进入所述气泡发生装置的改性浆液的体积流量由占所述制浆槽进入所述除杂槽的改性浆液的体积流量的16％调整到70％外，其他条件与应用例1完全相同。
应用例15
本应用例提供了一种用于磷石膏杂质脱除的方法，所述方法在实施例1提供的系统装置中进行，所述方法除了步骤(2)中将进入所述气泡发生装置的改性浆液的体积流量由占所述制浆槽进入所述除杂槽的改性浆液的体积流量的16％调整到75％外，其他条件与应用例1完全相同。
应用例16
本应用例提供了一种用于磷石膏杂质脱除的方法，所述方法在实施例1提供的系统装置中进行，所述方法除了步骤(2)中将所述强化除杂的温度由40℃调整到10℃外，其他条件与应用例1完全相同。
应用例17
本应用例提供了一种用于磷石膏杂质脱除的方法，所述方法在实施例1提供的系统装置中进行，所述方法除了步骤(2)中将所述强化除杂的温度由40℃调整到15℃外，其他条件与应用例1完全相同。
应用例18
本应用例提供了一种用于磷石膏杂质脱除的方法，所述方法在实施例1提供的系统装置中进行，所述方法除了步骤(2)中将所述强化除杂的温度由40℃调整到80℃外，其他条件与应用例1完全相同。
应用例19
本应用例提供了一种用于磷石膏杂质脱除的方法，所述方法在实施例1提供的系统装置中进行，所述方法除了步骤(2)中将所述强化除杂的温度由40℃调整到85℃外，其他条件与应用例1完全相同。
应用例20
本应用例提供了一种用于磷石膏杂质脱除的方法，所述方法在实施例1提供的系统装置中进行，所述方法步骤(1)中的改性剂不含有助剂3-环己烯-1-甲酸，只由100％的正辛醇构成，除此之外，其他条件与应用例1完全相同。
应用对比例1
本应用对比例提供了一种用于磷石膏杂质脱除的方法，所述方法在实施例1提供的系统装置中进行，所述方法在步骤(1)中不加入改性剂，即步骤(1)为：
通过所述制浆槽的进料口及进水口向所述制浆槽内加入粒度≤200μm的磷石膏原料及水，配置为磷石膏浓度为27wt％的粗制浆液，并于35℃、200r/min的转速下搅拌3h，将所得浆液送入除杂槽；
除此之外，其他条件与应用例1完全相同。
应用对比例2
本应用对比例提供了一种用于磷石膏杂质脱除的方法，所述方法在实施例1提供的系统装置中进行，所述方法在步骤(2)中不使所述改性浆液进入气泡发生装置进行循环，即步骤(2)为：
所述改性浆液进入所述强化除杂单元的除杂槽，于40℃、150r/min的搅拌下进行除杂2.5h，得到上层浮渣和下层磷石膏；
除此之外，其他条件与应用例1完全相同。
应用例1-20及应用对比例1及2所用的磷石膏原料为同一批次，经测试其二氧化硅的含量为9.55％，白度仅为15.23，同时对各个应用例及应用对比例所得低杂磷石膏进行取样测试，二氧化硅含量测定按照GB/T 5484-2012石膏化学分析方法中氟硅酸钾容量法测定，每个样品平行三次测定，平行测试误差不超0.20％，磷石膏白度由WSD-3C型白度仪进行测试，获得磷石膏中的二氧化硅含量及白度数据，计算二氧化硅脱除率，所得结果记录于表1。
表1
由表1可以看出：
(1)综合应用例1～3可以看出，本发明提供的微纳米气泡强化脱除磷石膏中二氧化硅及有机质的方法具有杂质脱除效率高的优势，优选条件下除杂后的磷石膏中SiO2含量均降低到1wt％以下，白度提高到90以上；
(2)综合应用例1与应用例4-19可以看出，改性剂加入量、用于微气泡产生的气体流量、气体流量与循环浆液的流量比及强化除杂温度在优选条件下时，磷石膏中二氧化硅脱除率均达到70％以上，石膏白度均提高到80以上，说明本发明中微气泡强化脱除磷石膏中二氧化硅杂质方法稳定性良好，可有效提高磷石膏纯度；
(3)综合应用例1与应用例20可以看出，应用例20的改性剂中不含有助剂，其二氧化硅脱除率仅14.35％，白度也在40以下，因此本发明中针对磷石膏中二氧化硅杂质脱除应添加一定比例助剂，配合微气泡作用，磷石膏中二氧化硅脱除率可达95％以上；
(4)综合应用例1和应用对比例1～2可以看出，应用例1采用改性剂和微纳米气泡相组合的技术方案，相较于应用对比例1～2中分别不加入改性剂与不采用微纳米气泡而言，应用例1中SiO2含量均降低到0.10wt％以下，白度提高到95以上，而应用对比例1～2中SiO2含量分别仅为8.18wt％和9.03wt％，白度分别为35.47、26.52，由此表明，本发明通过改性剂和微纳米气泡相组合方法，协同实现了磷石膏中杂质的深度脱除，提高了最终产品的利用价值。
本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (10)
1.一种用于磷石膏杂质脱除的系统装置，其特征在于，所述系统装置包括沿物料流向依次连接的制浆装置、强化除杂单元及收集单元；
所述制浆装置设置有改性剂进口及进水口；所述强化除杂单元包括除杂槽，所述除杂槽设置有循环进口、循环出口，顶部浮渣出口及底部出料口，所述循环进口及所述循环出口均连接于气泡发生装置以形成循环流路；所述顶部浮渣出口及底部出料口均连接于所述收集单元。
2.根据权利要求1所述的系统装置，其特征在于，所述制浆装置包括制浆槽；
优选地，所述制浆槽的进料口与磷石膏原料输送装置相连；
优选地，所述制浆槽的内部设置有搅拌装置；
优选地，所述制浆槽的出料口与所述除杂槽的进料口相连；
优选地，所述制浆槽的出料口通过输送泵与所述除杂槽的进料口相连。
3.根据权利要求1或2所述的系统装置，其特征在于，所述除杂槽的底部为锥形结构；
优选地，所述除杂槽的内部设置有搅拌装置；
优选地，所述气泡发生装置包括微气泡发生器；
优选地，所述气泡发生装置外接气源；
优选地，所述气源采用的气体包括空气、氮气或氩气中的任意一种或至少两种的组合。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的系统装置，其特征在于，所述除杂槽的内部壁面上周向设置有至少一个喷头，所述喷头与所述循环进口相连，用于喷射所述气泡发生装置产生的气泡；
优选地，所述喷头的喷出方向水平向上；
优选地，所述喷头的喷出方向与竖直方向之间的夹角为10～45°；
优选地，在设置了所述喷头的所述除杂槽的水平面正投影中，所述喷头的中点到所述除杂槽的中心的连线与所述喷头的中轴线之间的夹角为30～60°；
优选地，在设置了所述喷头的所述除杂槽的水平面正投影中，相邻两个喷头的中点到述除杂槽的中心的连线之间的夹角为30～90°；
优选地，在设置了所述喷头的所述除杂槽的水平面正投影中，所述喷头的喷口到所述除杂槽的中心的距离为所述除杂槽的内径的50％～75％；
优选地，所述喷头的喷口与所述除杂槽的内部底面的垂直距离为所述除杂槽的高度的12％～25％。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的系统装置，其特征在于，所述收集单元包括浮渣收集模块及磷石膏过滤器，所述浮渣收集模块的进料口与所述除杂槽的顶部浮渣出口相连，所述磷石膏过滤器的进料口与所述除杂槽的底部出料口相连；
优选地，所述浮渣收集模块包括沿物料流向依次连接的浮渣收集槽及浮渣过滤器；
优选地，所述浮渣过滤器设置有杂质排出口及改性剂回流出口，所述改性剂回流出口连接于所述制浆装置的改性剂进口；
优选地，所述磷石膏过滤器设置有磷石膏排出口及滤液出口，所述滤液出口连接于所述制浆装置的改性剂进口。
6.一种用于磷石膏杂质脱除的方法，其特征在于，所述方法在权利要求1-5任意一项所述的系统装置中进行，所述方法包括：
(1)向所述制浆装置中加入磷石膏原料及水制成粗制浆液，再加入改性剂进行改性反应，制成改性浆液；
(2)所述改性浆液进入所述强化除杂单元的除杂槽，再循环流经所述气泡发生装置形成含微气泡的磷石膏浆，在所述除杂槽内进行强化除杂，得到上层浮渣和下层磷石膏；
(3)所述上层浮渣和所述下层磷石膏均进入收集单元进行收集，得到低杂磷石膏。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述粗制浆液中磷石膏的浓度为10～50wt％；
优选地，步骤(1)所述改性剂包括有机醇和/或助剂；
优选地，所述改性剂同时含有所述有机醇和所述助剂，且所述有机醇与所述助剂的摩尔比为(1～50):1；
优选地，所述有机醇包括脂肪醇、脂环醇或芳香醇中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述有机醇中的羟基数量为1～6个；
优选地，所述助剂包括同时含有羧基和膦酸基团的有机化合物；
优选地，所述助剂中的羧基的数量为1～5个；
优选地，所述助剂中的膦酸基团的数量为1～6个；
优选地，步骤(1)所述改性剂的用量为所述粗制浆液的质量的5～30wt％；
优选地，步骤(1)所述改性反应的时间为20min～3h；
优选地，步骤(1)所述改性反应在转速为50～300r/min的搅拌下进行；
优选地，步骤(1)所述改性反应的温度为15～80℃。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，在步骤(2)所述的气泡发生装置中，所述改性浆液与通入所述气泡发生装置的气体接触从而得到所述含微气泡的磷石膏浆；
优选地，所述微气泡的尺寸为100nm～500μm；
优选地，所述气体包括空气、氮气或氩气中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述气体的体积流量占进入所述气泡发生装置的改性浆液的体积流量的1％～20％，优选为5％～15％；
优选地，在步骤(2)中，进入所述气泡发生装置的改性浆液的体积流量占由所述制浆装置进入所述除杂槽的改性浆液的体积流量的15％～70％；
优选地，步骤(2)所述强化除杂在转速为100～300r/min的搅拌下进行；
优选地，步骤(2)所述强化除杂的温度为15～80℃。
9.根据权利要求6-8任意一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述上层浮渣经过所述收集单元的收集，得到含硅杂质与改性剂溶液，所述改性剂溶液回流到所述制浆装置；
优选地，步骤(3)中，所述下层磷石膏经过所述收集单元的收集，得到低杂磷石膏与滤液，所述滤液回流到所述制浆装置。
10.一种应用权利要求1-5任意一项所述的系统装置或应用权利要求6-9任意一项所述的方法得到的低杂磷石膏。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202211602015.6A CN115744960A (zh) | 2022-12-13 | 2022-12-13 | 一种用于磷石膏杂质脱除的系统装置、方法及得到的低杂磷石膏 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202211602015.6A CN115744960A (zh) | 2022-12-13 | 2022-12-13 | 一种用于磷石膏杂质脱除的系统装置、方法及得到的低杂磷石膏 |
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| CN202211602015.6A Pending CN115744960A (zh) | 2022-12-13 | 2022-12-13 | 一种用于磷石膏杂质脱除的系统装置、方法及得到的低杂磷石膏 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117843263A (zh) * | 2024-01-15 | 2024-04-09 | 泰山石膏（湖北）有限公司 | 基于复合碳材同步改性的阵列激光烧蚀磷石膏预处理方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102500469A (zh) * | 2011-10-20 | 2012-06-20 | 曲靖师范学院 | 一种磷石膏反浮选脱硅除杂的工艺 |
| CN113117897A (zh) * | 2021-05-21 | 2021-07-16 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种用于磷石膏后处理过程脱除夹杂萃取剂和碳硅杂质的汽提浮选装置与方法 |
| CN113510002A (zh) * | 2021-09-13 | 2021-10-19 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种微纳米气泡耦合水力旋流分离脱除电石渣中杂质的方法及系统装置 |
| CN115350819A (zh) * | 2022-08-09 | 2022-11-18 | 武汉理工大学 | 一种大规模磷石膏高效除杂装置及应用方法 |
-
2022
- 2022-12-13 CN CN202211602015.6A patent/CN115744960A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102500469A (zh) * | 2011-10-20 | 2012-06-20 | 曲靖师范学院 | 一种磷石膏反浮选脱硅除杂的工艺 |
| CN113117897A (zh) * | 2021-05-21 | 2021-07-16 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种用于磷石膏后处理过程脱除夹杂萃取剂和碳硅杂质的汽提浮选装置与方法 |
| CN113510002A (zh) * | 2021-09-13 | 2021-10-19 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种微纳米气泡耦合水力旋流分离脱除电石渣中杂质的方法及系统装置 |
| CN115350819A (zh) * | 2022-08-09 | 2022-11-18 | 武汉理工大学 | 一种大规模磷石膏高效除杂装置及应用方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 苏成德等: "《选矿操作技术解疑》", vol. 1, 河北科学技术出版社, pages: 207 - 208 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117843263A (zh) * | 2024-01-15 | 2024-04-09 | 泰山石膏（湖北）有限公司 | 基于复合碳材同步改性的阵列激光烧蚀磷石膏预处理方法 |
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