引言

某磷化工廠通過浮選工藝對磷礦石品位進行分選，先將磷礦石磨細，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，細度很細，目前沒有較好的處理辦法，占用了較多土地進行堆放。針對這個難題，根據以前對磷尾礦渣易燒性的試驗結果，決定將浮選磷尾礦渣加入生料中作熟料煅燒礦化劑進行試驗，尋找浮選磷尾礦渣的處理途徑。

經取樣分析，取得浮選磷尾礦渣主要化學成分，見表1。

表1 浮選磷尾礦渣的化學成分

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9.32%。公司以前對磷尾礦渣摻入生料做過易燒性試驗，發現P₂O₅在高溫階段能夠有效降低液相粘度，促進C₃S的快速結晶生長。因此，決定將浮選磷尾礦渣加入生料中入窯煅燒，直接進行生產性試驗。

根據磷尾礦易燒性試驗得知，熟料中P₂O₅在0.2%～0.3%時易燒性最佳，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）進行分段試驗，每段試驗大約5天。試驗中發現，摻加2.0%浮選磷尾礦渣后熟料中P₂O₅已遠超過0.3%，因此將第3階段的摻量調整為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質量和煤耗情況見表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%窯產量都有不同程度的提高，分別增加了44 t、170 t、104 t，相對應的，熟料燒成標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%）時提產效果最佳，摻量為1.0%時煤耗降低最多。

3.2 不同摻量浮選磷尾礦渣對熟料質量的影響

3.2.1  不同摻量浮選磷尾礦渣對熟料標準稠度需水量和凝結時間的影響

從表4試驗數據可知，與未摻浮選磷尾礦渣比，摻1.0%、1.5%、2.0%時熟料標準稠度需水量都有不同程度的降低，分別降低0.2%、0.3%、0.3%，對降低熟料標準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%時熟料初凝時間都有不同程度的延長，分別延長4 min 、5 min 和19 min ，終凝時間的規律基本一致。凝結時間的延長，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度的影響

從表4試驗結果看，與未摻浮選磷尾礦渣比，摻1.0%、1.5%、2.0%熟料3 d抗壓強度分別變化0 MPa、0.5 MPa、-0.9 MPa，28 d抗壓強度變化規律基本一致，摻1.0%和2.0%時強度都有所降低，只有摻1.5%時略有提高。摻1.5%時，3 d和28 d強度均為最佳。

此次試驗，摻浮選磷尾礦渣對熟料強度提升效果不明顯，一方面因為熟料中P₂O₅含量過高，形成組成介于C₃S～C₃P之間的固熔體，分解了C₃S，使得熟料強度下降；另外一方面是因為生料摻浮選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%時提高幅度不明顯，在摻1.5%時才相對提高較大， 熟料KH變化規律一致。今后摻浮選磷尾礦渣時須及時調整生料率值，生料KH隨著浮選磷尾礦渣摻量增加而相應提高。

綜上所述，浮選磷尾礦渣用作熟料煅燒礦化劑的試生產，可得出以下結論：

（1）生料中摻加浮選磷尾礦渣，可提高熟料產量，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，延長凝結時間，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P₂O₅含量變化作及時調整。

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

（5）試驗證明，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成本，也為浮選磷尾礦渣的處置找到一個新的途徑，具有較好的社會效益和經濟效益。

作者：劉德強1，朱波2，代惠英2

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