一种高镁磷尾矿富集并联产轻质碳酸钙和氢氧化镁的方法技术

一种利用富镁磷尾矿联产氢氧化镁和轻质碳酸钙的方法，将高镁磷尾矿进行煅烧，形成煅烧磷尾矿粉，再以煅烧磷尾矿粉为原料，通过热水消化反应和二级铵盐浸取充分分离氢氧化钙，采用浸取液碳化制取轻质碳酸钙，及滤渣碳化分离氢氧化镁；通过对高镁磷尾矿的煅烧、消化、二次浸取、浸取液碳化、浸取滤渣碳化、氨化等工艺步骤联产高纯度氢氧化镁，以及食品级轻质碳酸钙和P2O5含量达30%以上磷精矿粉。本发明专利技术不仅解决了低品位磷尾矿粉富集成高品位磷矿精粉问题，同时制得高附加值的氢氧化镁和食品级轻质碳酸钙，生产工艺并不复杂，却能实现“以废治废”，变“废”为资源的循环经济目标，具有良好的环境效益和社会效益。

A Method for Concentrating and Producing Light Calcium Carbonate and Magnesium Hydroxide from High Magnesium Phosphate Tailings

A method of co-production of magnesium hydroxide and light calcium carbonate from magnesia-rich phosphorus tailings is introduced. The calcined phosphorus tailings are calcined to form calcined phosphorus tailings powder. The calcined phosphorus tailings powder is used as raw material to separate calcium hydroxide fully through hot water digestion reaction and secondary ammonium salt leaching. The light calcium carbonate is produced by carbonization of leaching solution and magnesium hydroxide is separated by carbonization of filter residue. The process steps of calcination, digestion, secondary leaching, carbonization of leaching solution, carbonization of leaching filter residue and ammoniation are combined to produce high purity magnesium hydroxide, as well as food grade light calcium carbonate and phosphorus concentrate powder with a content of more than 30%. The invention not only solves the problem of enriching low-grade phosphate tailings into high-grade phosphate concentrate, but also produces high value-added magnesium hydroxide and food-grade light calcium carbonate. The production process is not complicated, but it can realize the circular economy goal of \treating waste with waste\ and turning \waste\ into resources, with good environmental and social benefits.

【技术实现步骤摘要】
一种高镁磷尾矿富集并联产轻质碳酸钙和氢氧化镁的方法
本专利技术涉及到一种磷尾矿处理方法，具体涉及到一种高镁磷尾矿富集及联产氢氧化镁和食品级轻质碳酸钙的方法，主要用于对高镁磷尾矿和中低品位磷矿的处理。属尾矿环境综合治理

技术介绍
：我国磷矿贮量居世界第二位，但80％的贮量是中低品位磷矿，其中多为难选的中低品位胶磷矿，随着磷矿资源的大量开采，尤其是弃贫采富开采方法的普遍使用，使得P2O5质量分数在30%以上的富矿迅速枯竭。目前，要实现磷矿资源的综合利用和中国磷化工产业的可持续发展，攻克中低品位胶磷矿前处理技术和磷尾矿再利用技术势在必行。为了解决此问题，有不少人提出了一些改进技术方案，如孙娜等人提出了磷尾矿氨循环法分离钙镁制取氢氧化镁、碳酸钙的工艺流程，该工艺的矛盾之处在于没有考虑到氯化铵浸取过程中并不会与氧化镁或氢氧化镁发生反应，因为这个反应正是后续氨化反应制备氢氧化镁的逆反应。金维等人提出磷尾矿2次水洗、2次碳化制备碳酸钙、氢氧化镁工艺流程，该工艺最大的瓶颈在于没有经过铵盐浸取，直接采用水洗就把钙、镁两种元素分开了。在上述研究的基础上，并通过中试实验研究，提出了高镁磷尾矿粉富集及联产氢氧化镁和食品级轻质碳酸钙的新工艺。通过专利检索没发现有与本专利技术相同技术的专利文献报道，与本专利技术有一定关系的专利主要有以下几个：1、专利号为CN201510226236.1，名称为“一种磷尾矿提取磷精矿并联产碳酸钙和氧化镁的方法”的专利技术专利，该专利公开了一种磷尾矿提取磷精矿并联产碳酸钙和氧化镁的方法，先将磷尾矿在高温下煅烧，向煅烧料中加入热水进行消化处理，接着加入硝酸铵溶液进行搅拌，在一定温度下浸取钙，获得含钙浸出液和浸出渣，将浸出渣采用硫酸铵溶液浸取镁后，获得磷精矿和含镁浸出液，将含钙浸出液采用碳酸铵溶液沉淀后得碳酸钙，将含镁浸出液采用碳酸铵沉淀后得碳酸镁，将碳酸镁煅烧后即得氧化镁。但从化学反应原理来看，常温下硫酸铵并不能与浸取渣中难溶的氢氧化镁反应使之生成硫酸镁和氨水溶液。2、专利申请号为CN201410085908.7，名称为“一种用高镁磷尾矿制备氢氧化镁的方法”专利技术专利，该专利公开了一种用高镁磷尾矿制备氢氧化镁的方法，包括以下步骤：（1）、将高镁磷尾矿在850~1100℃下煅烧，烧成煅白；（2）、将上述煅白加入硫酸铵溶液中，滴加浓硫酸控制pH在6.0~6.5之间，保持反应体系温度在95~100℃反应40~80分钟，从反应体系中出来的氨气用水吸收得到氨水；（3）、反应完成后过滤，得到滤液和滤饼，（4）、将步骤（3）的滤液与步骤（2）中得到的氨水混合，并通入氨气或加入液氨或氨水控制氢氧化镁沉淀，沉淀完后过滤，滤饼经洗涤、干燥得到氢氧化镁产品，滤液收集起作为步骤（2）的硫酸铵溶液的原料液。但事实上需要消耗硫酸才能使氢氧化镁溶解生成硫酸镁，但加入硫酸也会使煅白中氢氧化钙生成微溶于水的硫酸钙，从而使最终所得氢氧化镁产品的纯度不高。3、专利申请号为CN201510889509.0，名称为“一种由中低品位磷矿制取低镁磷精矿副产碳酸钙、氧化镁的工艺”的专利技术专利，该专利公开了一种由中低品位磷矿制取低镁磷精矿副产碳酸钙、氧化镁的工艺，属于无机化工
，包括以下步骤：将中低品位磷矿在900～1100℃下进行煅烧；然后消化、浸取、沉淀等一系列处理得到低镁磷精矿、碳酸钙和氧化镁；采用上述工艺，最大限度地使磷元素保留在制成的低镁磷精矿中，同时副产碳酸钙和氧化镁，使中低品位磷矿中的钙、镁、磷元素得到充分利用。得到的低镁磷精矿、碳酸钙、氧化镁产品中，低镁磷精矿中的五氧化二磷含量在37％以上，氧化镁含量低于0.5％；碳酸钙中氧化钙含量在50％以上，氧化镁的纯度在94％以上。使得低镁磷精矿中五氧化二磷的增长百分点为10.13以上。上述这些专利虽然都涉及到了镁磷尾矿的处理，有的涉及还到了磷尾矿提取磷精矿并联产碳酸钙和氧化镁的方法，并提出了一些改进的技术方案，但通过仔细阅读发现，这些专利所提出的技术都存在一些问题，其中最为与本专利技术接近的技术为顾春光等人提出的专利号为CN201510226236.1，名称为“一种磷尾矿提取磷精矿并联产碳酸钙和氧化镁的方法”的专利技术专利，该专利所提出的磷尾矿提取磷精矿并联产碳酸钙和氧化镁的方法虽然得到了低镁磷精矿，但有三个致命缺陷：一是得到的含镁碳酸钙中含有大量碳酸镁，目前用途不大，价值不高；二是复合浸取法要消耗硝酸或盐酸，将造成磷矿粉中氧化铁和氟磷酸钙的部分溶解、有效磷损失、浸取液呈黄色；三是硝酸或盐酸中和了浸取液中的游离氨，降低了浸取液的pH值，不利于后续CO2碳化反应。所以如何攻克中低品位胶磷矿前处理技术和磷尾矿再利用技术尚有待进一步研究。
技术实现思路
：本专利技术的目的在于针对现有磷尾矿处理技术所存在的问题，提出一种新的磷尾矿处理技术方法，该种新的磷尾矿处理技术方法可以在处理磷尾矿时联产高纯度氢氧化镁、食品级轻质碳酸钙和P2O5含量达30％以上磷精矿粉，使得处理得到的轻质碳酸钙达到食品级轻质碳酸钙的标准（HG/T2226-2010）。为了达到这一目的，本专利技术的技术实施方案是提供一种利用富镁磷尾矿联产氢氧化镁和轻质碳酸钙的方法，将高镁磷尾矿进行煅烧，形成煅烧磷尾矿粉，再以煅烧磷尾矿粉为原料，通过热水消化反应和二级铵盐浸取充分分离氢氧化钙；再采用CO2碳化浸取液制取轻质碳酸钙，及滤渣碳化分离氢氧化镁；通过对高镁磷尾矿的煅烧、消化、二次浸取、浸取液碳化、浸取滤渣碳化、氨化工艺步骤联产高纯度氢氧化镁，以及食品级轻质碳酸钙和P2O5含量达30％以上磷精矿粉。进一步地，所述的高镁磷尾矿的典型组成如表1：表1P2O5/%CaO/%MgO/%Fe2O3/%Al2O3/%F/%其它/%烧失％磷尾矿7.2334.9417.650.220.240.623.1537.2将高镁磷尾矿在950～1000℃温度下，进行煅烧。进一步地，所述的通过二级铵盐浸取充分分离氢氧化钙，是利用氢氧化钙微溶于水，易于参与浸取反应；氢氧化镁难溶于水，并不参与浸取反应的特性，通过热水消化反应和二级铵盐浸取工艺将煅烧磷尾矿粉中氧化钙充分浸取出来，获得氯化钙的氨水溶液，使磷矿粉实现第一次减量；所述热水消化反应为常规消化工艺，采用热水温度为60-80℃，时间1.0~2.0h进行消化。进一步地，所述的二级铵盐浸取工艺是将经过消化反应的煅烧磷尾矿粉产出物，再经过氯化铵母液的二次铵盐浸取反应；其中，第一次铵盐浸取反应所用氯化铵母液的质量百分浓度为8~12%，反应时间为1.0~2.0h，氢氧化钙浸取率约为70~80%；第二次铵盐浸取反应的氯化铵母液质量百分浓度为6~8%，反应时间为1.0~2.0h，使氢氧化钙总浸取率可达到98~99%；二级浸取反应结束后，两次浸取液合并，形成无色澄清透明的混合浸取液；控制混合浸取液pH值约为8.0~8.8。进一步地，所述的采用CO2碳化浸取液制取轻质碳酸钙，及滤渣碳化分离氢氧化镁,是在二级铵盐浸取之后，所得滤渣为磷矿粉和氢氧化镁，分别对二次浸取后的浸取液及滤渣加入清水后通入CO2进行碳化反应。进一步地，所述的碳化反应是在二级铵盐浸取之后的混合浸取液中通入浓度为30~99%的CO2，通过热电偶和酸度计来自动跟踪碳化过程，反应温度控制在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用富镁磷尾矿联产氢氧化镁和轻质碳酸钙的方法，其特征在于：将高镁磷尾矿进行煅烧，形成煅烧磷尾矿粉，再以煅烧磷尾矿粉为原料，通过热水消化反应和二级铵盐浸取充分分离氢氧化钙；采用CO2碳化浸取液制取轻质碳酸钙，及滤渣碳化分离氢氧化镁；通过对高镁磷尾矿的煅烧、消化、二次浸取、浸取液碳化、浸取滤渣碳化、氨化等工艺步骤联产高纯度氢氧化镁，以及食品级轻质碳酸钙和 P2O5含量达 30％以上磷精矿粉。

【技术特征摘要】
1.一种利用富镁磷尾矿联产氢氧化镁和轻质碳酸钙的方法，其特征在于：将高镁磷尾矿进行煅烧，形成煅烧磷尾矿粉，再以煅烧磷尾矿粉为原料，通过热水消化反应和二级铵盐浸取充分分离氢氧化钙；采用CO2碳化浸取液制取轻质碳酸钙，及滤渣碳化分离氢氧化镁；通过对高镁磷尾矿的煅烧、消化、二次浸取、浸取液碳化、浸取滤渣碳化、氨化等工艺步骤联产高纯度氢氧化镁，以及食品级轻质碳酸钙和P2O5含量达30％以上磷精矿粉。2.如权利要求1所述的利用富镁磷尾矿联产氢氧化镁和轻质碳酸钙的方法，其特征在于：所述的高镁磷尾矿的典型组成如表1：表1P2O5/%CaO/%MgO/%Fe2O3/%Al2O3/%F/%其它/%烧失％磷尾矿7.2334.9417.650.220.240.623.1537.2将高镁磷尾矿在950～1000℃温度下，进行煅烧。3.如权利要求1所述的利用富镁磷尾矿联产氢氧化镁和轻质碳酸钙的方法，其特征在于：所述的通过二级铵盐浸取充分分离氢氧化钙是利用氢氧化钙微溶于水，易于参与浸取反应；氢氧化镁难溶于水，并不参与浸取反应的特性，通过二级铵盐浸取工艺将煅烧磷尾矿粉中氢氧化钙充分浸取出来，获得氯化钙的氨水溶液，使磷矿粉实现第一次减量；所述热水消化反应为常规消化工艺，采用热水温度为60-80℃，时间为1.0~2.0h。4.如权利要求3所述的利用富镁磷尾矿联产氢氧化镁和轻质碳酸钙的方法，其特征在于：所述的二级铵盐浸取工艺是将经过消化反应的煅烧磷尾矿粉产出物，再经过氯化铵母液的二次铵盐浸取反应；其中，第一次铵盐浸取反应所用氯化铵母液的质量百分浓度为8~12%，反应时间为1.0~2.0h，氢氧化钙浸取率约为70~80%；第二次铵盐浸取反应的氯化铵母液质量百分浓度为6~8%，反应时间为1.0~2.0h，使氢氧化钙总浸取率可达到98~99%；二级浸取反应结束后，两次浸取液合并，形成无色澄清透明的混合浸取液；控制混合浸取液pH值约为8.0~8.8。5.如权利要求1所述的利用富镁磷尾矿联产氢氧化镁和轻质碳酸钙的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜鑫，
申请(专利权)人：湖南化工职业技术学院湖南工业高级技工学校，
类型：发明
国别省市：湖南,43