引言

某磷化工廠通過浮選工藝對磷礦石品位進(jìn)行分選，先將磷礦石磨細(xì)，通過重力浮選，將不符合要求的磷礦分選外排，形成磷尾礦渣。這種磷尾礦渣水分重，細(xì)度很細(xì)，目前沒有較好的處理辦法，占用了較多土地進(jìn)行堆放。針對這個(gè)難題，根據(jù)以前對磷尾礦渣易燒性的試驗(yàn)結(jié)果，決定將浮選磷尾礦渣加入生料中作熟料煅燒礦化劑進(jìn)行試驗(yàn)，尋找浮選磷尾礦渣的處理途徑。

經(jīng)取樣分析，取得浮選磷尾礦渣主要化學(xué)成分，見表1。

表1 浮選磷尾礦渣的化學(xué)成分

浮選磷尾礦渣主要礦物為白云石，含少量硅灰石，可以用于生料配料，從表1知其P₂O₅高達(dá)9.32%。公司以前對磷尾礦渣摻入生料做過易燒性試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)P₂O₅在高溫階段能夠有效降低液相粘度，促進(jìn)C₃S的快速結(jié)晶生長。因此，決定將浮選磷尾礦渣加入生料中入窯煅燒，直接進(jìn)行生產(chǎn)性試驗(yàn)。

根據(jù)磷尾礦易燒性試驗(yàn)得知，熟料中P₂O₅在0.2%～0.3%時(shí)易燒性最佳，超過0.3%后效果變化不大，決定將浮選磷尾礦渣摻加量按1.0%、2.0%和3.0%（磷尾礦渣P₂O₅9.32%，見表1）進(jìn)行分段試驗(yàn)，每段試驗(yàn)大約5天。試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，摻加2.0%浮選磷尾礦渣后熟料中P₂O₅已遠(yuǎn)超過0.3%，因此將第3階段的摻量調(diào)整為1.5%（見表2、表3）。

從表2、表3可知，摻加后生料和熟料的KH、SM都略有提高，IM值有所降低。浮選磷尾礦渣摻加前后熟料產(chǎn)質(zhì)量和煤耗情況見表4。

3.1 不同摻量浮選磷尾礦渣對熟料產(chǎn)量和燒成煤耗的影響

從表4可知，與未摻浮選磷尾礦渣比，摻1.0%、1.5%、2.0%窯產(chǎn)量都有不同程度的提高，分別增加了44 t、170 t、104 t，相對應(yīng)的，熟料燒成標(biāo)煤耗都有不同程度的降低，分別降低0.90 kg/t、0.46 kg/t、0.19 kg/t，可見摻加浮選磷尾礦渣對提高窯產(chǎn)和降低煤耗有積極作用，有一定的礦化效果，其中摻量1.5%（熟料P₂O₅為0.3%）時(shí)提產(chǎn)效果最佳，摻量為1.0%時(shí)煤耗降低最多。

3.2 不同摻量浮選磷尾礦渣對熟料質(zhì)量的影響

3.2.1  不同摻量浮選磷尾礦渣對熟料標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量和凝結(jié)時(shí)間的影響

從表4試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，與未摻浮選磷尾礦渣比，摻1.0%、1.5%、2.0%時(shí)熟料標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量都有不同程度的降低，分別降低0.2%、0.3%、0.3%，對降低熟料標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量效果明顯。

主要原因是摻加浮選磷尾礦渣后熟料KH和SM值有所提高，IM值有所降低，熟料的C3A有所降低。從表4還可知，與未摻浮選磷尾礦渣比，摻1.0%、1.5%、2.0%時(shí)熟料初凝時(shí)間都有不同程度的延長，分別延長4 min 、5 min 和19 min ，終凝時(shí)間的規(guī)律基本一致。凝結(jié)時(shí)間的延長，主要受熟料中P₂O₅含量增加的影響，因此在冬季的時(shí)候特別需要控制浮選磷尾礦渣的摻量。

3.2.2 不同浮選磷尾礦渣對熟料強(qiáng)度的影響

從表4試驗(yàn)結(jié)果看，與未摻浮選磷尾礦渣比，摻1.0%、1.5%、2.0%熟料3 d抗壓強(qiáng)度分別變化0 MPa、0.5 MPa、-0.9 MPa，28 d抗壓強(qiáng)度變化規(guī)律基本一致，摻1.0%和2.0%時(shí)強(qiáng)度都有所降低，只有摻1.5%時(shí)略有提高。摻1.5%時(shí)，3 d和28 d強(qiáng)度均為最佳。

此次試驗(yàn)，摻浮選磷尾礦渣對熟料強(qiáng)度提升效果不明顯，一方面因?yàn)槭炝现蠵₂O₅含量過高，形成組成介于C₃S～C₃P之間的固熔體，分解了C₃S，使得熟料強(qiáng)度下降；另外一方面是因?yàn)樯蠐礁∵x磷尾礦渣易燒性變好，但生料KH在摻浮選磷尾礦渣1.0%和2.0%時(shí)提高幅度不明顯，在摻1.5%時(shí)才相對提高較大， 熟料KH變化規(guī)律一致。今后摻浮選磷尾礦渣時(shí)須及時(shí)調(diào)整生料率值，生料KH隨著浮選磷尾礦渣摻量增加而相應(yīng)提高。

綜上所述，浮選磷尾礦渣用作熟料煅燒礦化劑的試生產(chǎn)，可得出以下結(jié)論：

（1）生料中摻加浮選磷尾礦渣，可提高熟料產(chǎn)量，降低熟料燒成煤耗，浮選磷尾礦渣有一定的礦化作用。

（2）摻加浮選磷尾礦渣作礦化劑，能顯著地降低熟料需水量，延長凝結(jié)時(shí)間，對提高水泥工作性能有所幫助。

（3）摻加浮選磷尾礦渣作礦化劑，對熟料強(qiáng)度提升效果不明顯，需要控制熟料中P₂O₅含量不能太高，熟料KH值也須根據(jù)P₂O₅含量變化作及時(shí)調(diào)整。

（4）綜合來看，摻1.5%對熟料產(chǎn)量提高、煤耗和熟料需水量的降低效果最好，對熟料強(qiáng)度提高效果也最佳。

（5）試驗(yàn)證明，摻加浮選磷尾礦渣作礦化劑完全可行，不僅能降低熟料生產(chǎn)成本，也為浮選磷尾礦渣的處置找到一個(gè)新的途徑，具有較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

作者：劉德強(qiáng)1，朱波2，代惠英2

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