謝 娟，劉 旭，陶紹程，何 薇

（1.中低品位磷礦及其共伴生資源高效利用國家重點實驗室，貴州 貴陽550014；2.甕福（集團）有限責(zé)任公司，貴州 貴陽550001）

我國是一個磷礦儲量較大的國家，磷礦儲量占世界第三[1]。但是90%以上磷礦品位不高，一般采取浮選的方法富集磷礦，富集磷礦獲得磷精礦的同時也產(chǎn)生大量的尾礦[2]。由于磷尾礦的利用價值低，其作為一種工業(yè)廢棄物被長期堆放，對環(huán)境造成危害。同時，在磷復(fù)肥生產(chǎn)過程中，不可避免地產(chǎn)生大量含磷污水，如何高效穩(wěn)定處理含磷污水已成為當前磷化工領(lǐng)域的研究熱點。目前，含磷污水處理方法很多，主要有化學(xué)沉淀法、吸附法、離子交換法、結(jié)晶法、生物法及電化學(xué)法等[3,4]。

為高效穩(wěn)定處理無機含磷污水，實現(xiàn)磷的可持續(xù)利用，改善廠區(qū)周邊水域環(huán)境，本文研究了利用焙燒尾礦處理無機含磷污水工藝，使高濃度含磷污水達到國家排放標準，該技術(shù)將為磷化工企業(yè)污水處理開辟一條新的途徑。

1 實驗部分

1.1 原料及儀器

尾礦取自甕福礦區(qū)選礦廠，集團每年磷礦采選產(chǎn)生的近90萬t磷尾礦，其中高鎂尾礦約60萬t，將尾礦粉碎到120～200μm后放在馬弗爐中900℃下焙燒1～1.5h至恒重，燒失率達到38%既得尾礦焙燒灰，備用。

采用X射線熒光光譜法[5]測定其含量，結(jié)果見表1。

表1 尾礦及尾礦焙燒灰的主要成分及含量（%）Tab.1 Main components and contents of tailings and roasting ash of tailings（%）

含磷污水取自烏江34號泉眼，測得原水中磷含量為70～150×10-6，未達環(huán)保要求。

ICS 2100離子色譜儀（賽默飛世爾科技（中國）有限責(zé)任公司）；SX-10-12箱式電阻爐（上海一恒科學(xué)儀器有限公司）；WGL-230B鼓風(fēng)干燥箱（天津泰斯特儀器有限公司）；恒溫磁力攪拌器（上海力辰儀器科技有限公司）；電子天平（上海力辰儀器科技有限公司）；ZSX PrimusⅡ型x射線熒光光譜儀（上海思百吉儀器系統(tǒng)有限公司帕納科部）。

1.2 實驗原理及方法

磷尾礦中主要成分是白云石，經(jīng)約900℃焙燒后得到主要成分是CaO、MgO和氟磷灰石的尾礦焙燒灰，加水消化，煅白中的CaO、MgO轉(zhuǎn)化成Ca（OH）2和Mg（OH）2。用于治理烏江34號泉眼原水，可以形成鈣鎂磷酸沉淀鹽，濾液中磷含量降低至≤5×10-6，從而治理泉水達到環(huán)保指標。其反應(yīng)機理如下：

將尾礦焙燒灰和烏江34號泉眼原水在常溫下按一定比例進行沉淀反應(yīng)，反應(yīng)時間1h，攪拌速率150r·min-1。反應(yīng)結(jié)束后分離懸浮液和底部磷礦物，再將懸浮液過濾，得到懸浮沉淀物及濾液。分析底部磷礦物、懸浮沉淀物及濾液中的磷含量。

1.3 分析方法

磷含量的檢測采用離子色譜法[6]和磷鉬酸喹啉重量法[7]，沉淀物含量的檢測采用X射線熒光光譜法。

2 結(jié)果與討論

為使烏江34號泉眼原水的磷含量降低至5×10-6以下，達到環(huán)保要求?？疾煳驳V焙燒灰的投入量對原水中磷含量的影響。結(jié)果見表2。

表2 尾礦焙燒灰的投入量對原水中磷含量的影響Tab.2 Effect of the amount of tailings roasting ash on the phosphorus content in the raw water

由表2可以看出，隨著液固比的增大，濾液中磷含量逐漸增大，當液固比小于1000∶0.46時，濾液中磷含量小于5×10-6，達到環(huán)保要求。進一步做了放大實驗，由第8組實驗數(shù)據(jù)可知，當液固比取1000∶0.6時，得到濾液中磷含量為0.37×10-6，將8號實驗的底部磷礦物和懸浮沉淀物洗滌烘干測得其組分結(jié)果見表3。

表3 底部磷礦物和懸浮沉淀物含量（%）Tab.3 Bottom phosphorus mineral content and suspended sediment content（%）

由于底物磷礦物中氧化鎂含量過高，不建議碳化除鎂獲取磷精礦。懸浮沉淀物和底部磷礦物混合成分P2O5約25.0%，MgO約18.5%。此外，實驗發(fā)現(xiàn)，采用尾礦焙燒灰處理泉水，反應(yīng)后懸浮沉淀物絮凝沉降速度快，過濾速度快，可以不添加使用絮凝劑。

3 結(jié)論

（1）實驗證明采用磷尾礦焙燒用于烏江34號泉眼治理具有技術(shù)可行性。為我國磷尾礦的利用提供了一條行之有效的技術(shù)途徑。同時為含磷污水的處理提供了一條新途徑，既降低成本又減少環(huán)境污染。

（2）具體工藝和指標：將尾礦焙燒灰和烏江34號泉眼原水在常溫下按一定比例進行沉淀反應(yīng)，反應(yīng)時間1h，通過放大實驗證明，當液固比取10000∶6時，即1t原水，需投入0.6kg尾礦焙燒灰，相當于0.97kg尾礦焙燒所得，沉淀反應(yīng)后，所得濾液中磷含量約為0.4×10-6，達到環(huán)保小于5×10-6的要求，過濾所得懸浮沉淀物約為0.71kg，底部磷礦物約為0.26kg。

（3）懸浮沉淀物和底部磷礦物建議用作磷鎂肥、復(fù)合肥或普鈣原料。底部磷礦物加適量硫酸反應(yīng)，再與懸浮沉淀物混合活化磷鎂，造粒成磷鎂肥，預(yù)計磷鎂肥顆粒養(yǎng)分為P2O5約19%，MgO約14%，作BB肥使用。