一种大规模磷石膏高效除杂装置及应用方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种大规模磷石膏高效除杂装置及应用方法，大规模磷石膏高效除杂装置，包括依次连通的矿浆桶、入料蠕动泵、空化管、出料蠕动泵、浮选机以及压滤装置；建立空化管的尺寸参数、磷石膏给料的平均流速与磷石膏的可溶盐除杂效率之间的模型关系，基于模型关系获得空化管的最优尺寸参数关系，并以此为依据设置大规模磷石膏高效除杂装置中空化管的几何尺寸。本发明专利技术通过建立空化管的尺寸参数与磷石膏的可溶盐除杂效率的模型关系，实现磷石膏入料性质、处理量和空化管几何尺寸的最优匹配，从而获得最优的水力空化效果；同时，采用水力空化

【技术实现步骤摘要】
一种大规模磷石膏高效除杂装置及应用方法


[0001]本专利技术涉及磷石膏处理领域，具体涉及一种大规模磷石膏高效除杂装置及应用方法。

技术介绍

[0002]目前，磷石膏是制备磷肥和磷酸过程中产生的副产物，属工业固体废弃物，湿法生产1t的磷酸就有约5t的磷石膏副产物。大规模的磷石膏排放占用了大量的土地资源，不仅浪费了资源，且其本身含有酸性较强的杂质会污染环境，已经成为了我国处理固废的代表性难题。我国磷石膏累计堆存量超过5亿吨，年排放量已超8000万吨，而综合利用率仅为30％左右。
[0003]磷石膏因其杂质含量繁多，性能不稳定，不能直接利用，首先得对磷石膏进行预处理，去除其中的有害杂质二氧化硅、磷、氟和有机物等。目前，常见预处理方法有水洗过滤法、Hans法(柠檬酸处理法)、筛分法、球磨法、浮选法、陈化法、酸碱中和改性法以及煅烧法等。但是，这些方法的使用依然存在用水量大、除杂效率低等问题。水力空化是指，流体内局部压力降低至蒸气压以下时，气核形成、发展和溃灭的现象。通过水力空化在磷石膏矿浆体系中粉碎可溶盐晶体结构，极大提高可溶磷盐、氟盐的溶解度和溶解速度。同时，水力空化预处理生成的微纳米气泡可以拓宽颗粒浮选粒度上下限，有利于提高后续浮选分选效率。
[0004]特别的，在磷石膏水力空化过程中，可根据磷石膏性质调整空化管的型号，强化空化处理不溶性杂质效果。同时，水力空化产生的微纳米有利于后续磷石膏与不溶性杂质的高效浮选分离。最后，通过固液分离获得高纯石膏，具有较高的工业应用价值。与较难实现大型装备制造的超声空化相比，水力空化可适用于处理大规模磷石膏，但需要针对入料性质和处理量调整空化管的几何尺寸，以获得最佳处理效果。因此，急需开发一种适用于大规模预处理磷石膏的装置。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于，提供一种大规模磷石膏高效除杂装置及应用方法，用于解决现有技术在处理大规模磷石膏时难以获得最佳的除杂效果的问题。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术所提供的第一解决方案为：一种大规模磷石膏高效除杂装置，包括依次连通的矿浆桶、入料蠕动泵、空化管、出料蠕动泵、浮选机以及压滤装置；建立空化管的尺寸参数、磷石膏给料的平均流速与磷石膏的可溶盐除杂效率之间的模型关系，记为空化管除杂模型式，基于空化管模型式获得磷石膏的可溶盐除杂效率最大时所对应空化管的最优尺寸参数关系，并以此为依据设置大规模磷石膏高效除杂装置中空化管的几何尺寸；空化管除杂模型式为：
[0007][0008]其中，τ表示可溶盐除杂效率，P0为标准大气压，K、q、n为经验参数，d表示空化管管
径，d表示喉径，l0表示喉部长度，U
m
表示磷石膏给料的平均流速。
[0009]具体地，磷石膏给料的平均流速U
m
与磷石膏处理量T之间满足如下关系：
[0010][0011]其中，T表示磷石膏处理量，t表示进料时间，V表示空化管总体积，ρ
m
表示磷石膏的混合密度。
[0012]具体地，空化管总体积满足如下关系：
[0013][0014]其中，d表示空化管管径，d0表示喉径，l0表示喉部长度，2α表示空化管进口锥角，2β表示空化管出口锥角。
[0015]具体地，磷石膏的混合密度ρ
m
满足如下关系：
[0016][0017]其中，α
k
表示磷石膏中第k相的体积分数，ρ
k
表示磷石膏中第k相的密度；磷石膏混合相之间的传递质量m满足如下关系：
[0018][0019]优选的，空化管由依次连接的入口段、收缩段、喉部、扩散段和出口段构成；入口端直径为1～100cm，喉部直径为0.1～15cm且喉部两端直径相等，出口端直径为1～100cm。
[0020]具体地，大规模磷石膏高效除杂装置用于除去磷石膏中可溶盐杂质和不溶性杂质，其中所述空化管用于除去磷石膏中的可溶盐杂质，所述浮选装置用于除去磷石膏中的不溶性杂质，所述可溶盐杂质包括磷盐、氟盐等，不溶性杂质包括二氧化硅、磷、氟和不溶性有机物。
[0021]为解决上述技术问题，本专利技术所提供的第二解决方案为：一种大规模磷石膏高效除杂装置的应用方法，该应用方法利用前述第一解决方案中的大规模磷石膏高效除杂装置的应用方法来执行，包括如下步骤：S1，将磷石膏原料与水导入搅拌桶中，搅拌调浆后得到矿浆；S2，通过入料蠕动泵将矿浆送入空化管中，局部压力降低至饱和蒸气压以下，对矿浆进行空化处理；S3，通过出料蠕动泵将空化后的矿浆送入浮选机，同时向浮选机中加入捕收剂、起泡剂，进行浮选；S4，将浮选后的精矿送入压滤装置中，进行固液分离，获得高纯石膏滤饼。
[0022]具体地，S1步骤中，磷石膏的粒度为0.01～1mm，磷石膏原料与水按质量比1:2～1:5混合，搅拌调浆时间为1～20min。
[0023]具体地，S2步骤中，入料蠕动泵将磷石膏矿浆以流量200～500m3/h送入空化管，维持水力空化压力0.5～20Mpa，空化过程中维持体系温度在10～40℃，得到空化的浆料。
[0024]具体地，S3步骤中，捕收剂为丁黄药、油酸钠中的任意一种，捕收剂用量为0.1～0.5kg/t；起泡剂由2#油、甲基异丁基甲醇、磷酸三丁酯中的任意一种，起泡剂用量为0.1～0.5kg/t；浮选过程中调节pH值为4.0～10.0。
[0025]具体地，S4步骤中，浮选后的精矿在压滤装置作用下脱水至含水率＜60％，形成高纯石膏滤饼。
[0026]本专利技术的有益效果是：区别于现有技术的情况，本专利技术提供了一种大规模磷石膏
高效除杂装置及应用方法，通过建立空化管的尺寸参数与磷石膏的可溶盐除杂效率之间的模型关系，实现磷石膏除杂过程中入料性质、处理量和空化管几何尺寸的最优匹配，从而能够获得最优的水力空化效果；同时，采用水力空化
‑
浮选
‑
压滤的方式，通过水力空化在磷石膏矿浆体系中粉碎可溶盐晶体结构，极大提高可溶磷盐、氟盐的溶解度和溶解速度，产生的微纳米气泡在后续浮选可提高微细粒石膏的分选效率，从而实现石膏与不溶性杂质的有效浮选分离，该方式能够适用于大规模的磷石膏除杂，并显著提高除杂效率。
附图说明
[0027]图1是本专利技术中大规模磷石膏高效除杂装置一实施方式的结构示意图；
[0028]图2是本专利技术中大规模磷石膏高效除杂装置的应用方法的工艺流程图。
具体实施方式
[0029]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本专利技术保护的范围。
[0030]对于本专利技术所提供的第一解决方案，请参阅图1，本专利技术中的大规模磷石膏高效除杂装置包括依次连通的矿浆桶、入料蠕动泵、空化管、出料蠕动泵、浮选机以及压滤装置；大规模磷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大规模磷石膏高效除杂装置，其特征在于，包括依次连通的矿浆桶、入料蠕动泵、空化管、出料蠕动泵、浮选机以及压滤装置；建立所述空化管的尺寸参数、磷石膏给料的平均流速与磷石膏的可溶盐除杂效率之间的模型关系，记为空化管除杂模型式，基于所述空化管模型式获得磷石膏的可溶盐除杂效率最大时所对应空化管的最优尺寸参数关系，并以此为依据设置所述大规模磷石膏高效除杂装置中空化管的几何尺寸；所述空化管除杂模型式为：其中，τ表示可溶盐除杂效率，P0为标准大气压，K、q、n为经验参数，d表示空化管管径，d0表示喉径，l0表示喉部长度，U
m
表示磷石膏给料的平均流速。2.根据权利要求1中所述的大规模磷石膏高效除杂装置，其特征在于，所述磷石膏给料的平均流速U
m
与磷石膏处理量T之间满足如下关系：其中，T表示磷石膏处理量，t表示进料时间，V表示空化管总体积，ρ
m
表示磷石膏的混合密度。3.根据权利要求2中所述的大规模磷石膏高效除杂装置，其特征在于，所述空化管总体积满足如下关系：其中，d表示空化管管径，d0表示喉径，l0表示喉部长度，2α表示空化管进口锥角，2β表示空化管出口锥角。4.根据权利要求2中所述的大规模磷石膏高效除杂装置，其特征在于，所述磷石膏的混合密度ρ
m
满足如下关系：其中，α
k
表示磷石膏中第k相的体积分数，ρ
k
表示磷石膏中第k相的密度；磷石膏混合相之间的传递质量m满足如下关系：5.根据权利要求1中所述的大规模磷石膏高效除杂装置，其特征在于，所述空化管由依次连接的入口段、收缩段、喉部、扩散段和出口段构成；所述入口端直径为1～100cm，所述喉部直径为0.1～15cm且喉部两端直径相等，出口端直径为1～100c...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨思原，徐艳玲，包申旭，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：