技术 | 浮选磷尾矿渣用作熟料煅烧矿化剂的试生产

引言

某磷化工厂通过浮选工艺对磷矿石品位进行分选，先将磷矿石磨细，通过重力浮选，将不符合要求的磷矿分选外排，形成磷尾矿渣。这种磷尾矿渣水分重，细度很细，目前没有较好的处理办法，占用了较多土地进行堆放。针对这个难题，根据以前对磷尾矿渣易烧性的试验结果，决定将浮选磷尾矿渣加入生料中作熟料煅烧矿化剂进行试验，寻找浮选磷尾矿渣的处理途径。

经取样分析，取得浮选磷尾矿渣主要化学成分，见表1。

表1 浮选磷尾矿渣的化学成分

浮选磷尾矿渣主要矿物为白云石，含少量硅灰石，可以用于生料配料，从表1知其P₂O₅高达9.32%。公司以前对磷尾矿渣掺入生料做过易烧性试验，发现P₂O₅在高温阶段能够有效降低液相粘度，促进C₃S的快速结晶生长。因此，决定将浮选磷尾矿渣加入生料中入窑煅烧，直接进行生产性试验。

根据磷尾矿易烧性试验得知，熟料中P₂O₅在0.2%～0.3%时易烧性最佳，超过0.3%后效果变化不大，决定将浮选磷尾矿渣掺加量按1.0%、2.0%和3.0%（磷尾矿渣P₂O₅9.32%，见表1）进行分段试验，每段试验大约5天。试验中发现，掺加2.0%浮选磷尾矿渣后熟料中P₂O₅已远超过0.3%，因此将第3阶段的掺量调整为1.5%（见表2、表3）。

从表2、表3可知，掺加后生料和熟料的KH、SM都略有提高，IM值有所降低。浮选磷尾矿渣掺加前后熟料产质量和煤耗情况见表4。

3.1 不同掺量浮选磷尾矿渣对熟料产量和烧成煤耗的影响

从表4可知，与未掺浮选磷尾矿渣比，掺1.0%、1.5%、2.0%窑产量都有不同程度的提高，分别增加了44 t、170 t、104 t，相对应的，熟料烧成标煤耗都有不同程度的降低，分别降低0.90 kg/t、0.46 kg/t、0.19 kg/t，可见掺加浮选磷尾矿渣对提高窑产和降低煤耗有积极作用，有一定的矿化效果，其中掺量1.5%（熟料P₂O₅为0.3%）时提产效果最佳，掺量为1.0%时煤耗降低最多。

3.2 不同掺量浮选磷尾矿渣对熟料质量的影响

3.2.1  不同掺量浮选磷尾矿渣对熟料标准稠度需水量和凝结时间的影响

从表4试验数据可知，与未掺浮选磷尾矿渣比，掺1.0%、1.5%、2.0%时熟料标准稠度需水量都有不同程度的降低，分别降低0.2%、0.3%、0.3%，对降低熟料标准稠度需水量效果明显。

主要原因是掺加浮选磷尾矿渣后熟料KH和SM值有所提高，IM值有所降低，熟料的C3A有所降低。从表4还可知，与未掺浮选磷尾矿渣比，掺1.0%、1.5%、2.0%时熟料初凝时间都有不同程度的延长，分别延长4 min 、5 min 和19 min ，终凝时间的规律基本一致。凝结时间的延长，主要受熟料中P₂O₅含量增加的影响，因此在冬季的时候特别需要控制浮选磷尾矿渣的掺量。

3.2.2 不同浮选磷尾矿渣对熟料强度的影响

从表4试验结果看，与未掺浮选磷尾矿渣比，掺1.0%、1.5%、2.0%熟料3 d抗压强度分别变化0 MPa、0.5 MPa、-0.9 MPa，28 d抗压强度变化规律基本一致，掺1.0%和2.0%时强度都有所降低，只有掺1.5%时略有提高。掺1.5%时，3 d和28 d强度均为最佳。

此次试验，掺浮选磷尾矿渣对熟料强度提升效果不明显，一方面因为熟料中P₂O₅含量过高，形成组成介于C₃S～C₃P之间的固熔体，分解了C₃S，使得熟料强度下降；另外一方面是因为生料掺浮选磷尾矿渣易烧性变好，但生料KH在掺浮选磷尾矿渣1.0%和2.0%时提高幅度不明显，在掺1.5%时才相对提高较大， 熟料KH变化规律一致。今后掺浮选磷尾矿渣时须及时调整生料率值，生料KH随着浮选磷尾矿渣掺量增加而相应提高。

综上所述，浮选磷尾矿渣用作熟料煅烧矿化剂的试生产，可得出以下结论：

（1）生料中掺加浮选磷尾矿渣，可提高熟料产量，降低熟料烧成煤耗，浮选磷尾矿渣有一定的矿化作用。

（2）掺加浮选磷尾矿渣作矿化剂，能显著地降低熟料需水量，延长凝结时间，对提高水泥工作性能有所帮助。

（3）掺加浮选磷尾矿渣作矿化剂，对熟料强度提升效果不明显，需要控制熟料中P₂O₅含量不能太高，熟料KH值也须根据P₂O₅含量变化作及时调整。

（4）综合来看，掺1.5%对熟料产量提高、煤耗和熟料需水量的降低效果最好，对熟料强度提高效果也最佳。

（5）试验证明，掺加浮选磷尾矿渣作矿化剂完全可行，不仅能降低熟料生产成本，也为浮选磷尾矿渣的处置找到一个新的途径，具有较好的社会效益和经济效益。

作者：刘德强1，朱波2，代惠英2

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