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磷矿预处理的方法技术

技术编号:22358466 阅读:72 留言:0更新日期:2019-10-23 02:51
本发明专利技术涉及磷矿预处理的方法,属于磷化工领域。磷矿预处理的方法,包括以下步骤:A、将硝酸溶液加到磷矿浆中,控制反应体系的pH在2‑4之间,液固比为2‑4:1,反应完成后得到磷矿料浆;其中,所述磷矿浆由磷矿粉和水混合得到;B、将步骤A得到的磷矿料浆进行固液分离,得到固相a和含镁溶液b,固相a经过洗涤烘干后得到低镁精矿。本发明专利技术的中低品位磷矿预处理的方法,流程短、能耗低、磷损失率低、生产成本低。

【技术实现步骤摘要】
磷矿预处理的方法
本专利技术涉及磷矿预处理的方法,属于磷化工领域。
技术介绍
我国磷矿资源丰富,蕴藏量大,但主要以中低品位磷矿为主,且大多为难选的胶磷矿。中低品位磷矿杂质元素铁、镁、铝不仅会影响湿法加工过程,增加硫酸的消耗,而且会影响磷酸盐产品后续的加工过程及产品质量。因此,中低品位磷矿一般采用预处理方式脱除部分杂质,提高磷矿粉的品位,使后续加工经济可行。传统中低品位磷矿预处理的方式是浮选,但该过程会产生大量的尾矿;部分中低品位的胶磷矿,需要采用正反两次浮选,工艺复杂,成本高。中低品位磷矿预处理的另一种方式是化学法,根据所选用的试剂不同又可以分为硫酸法、磷酸法、硝酸铵-硝酸法等。硫酸法,20世纪80年代以来,国内四川大学部分学者开展了相关研究,通过稀硫酸处理磷矿粉,使镁元素杂质有效脱除,该技术已实现了技术转让及工业化生产。已有的公开专利CN201710272496.1硫酸法钛白粉酸性废水用于磷矿预处理的封闭循环工艺、CN200910312895.1一种利用钛白粉生产过程中的酸性废水预处理磷矿的方法、CN201210165222.X一种利用钛白废酸预处理磷矿的方法、CN201410611362.4一种提高磷矿反浮选碳酸盐效率的悬浊液与方法、CN201711481785.9硫精砂制酸副产稀废酸回收利用方法等均是在该工艺上改进所生产。该工艺针对碳酸盐型及混合型磷矿有很好的作用,能够有效脱除镁元素等杂质,但是由于使用了硫酸介质,钙元素与硫酸根结合形成石膏固相残留在磷精矿粉中,这样在一定程度上降低了磷精矿粉中的P2O5含量,使得原矿预处理后P2O5含量提升的幅度有限;同时,该工艺产生大量废水,该废水处理也是棘手的环保难题。磷酸法预处理磷矿,早期四川大学也开展了相关研究,采用磷酸分解磷矿,过滤矿粒与杂质,然后将磷酸钙盐清液与硫酸反应,制得比较洁净的磷酸和磷石膏,部分磷酸返回继续分解磷矿。已有的公开专利CN95113038.2饲料磷酸氢钙的生产方法、CN94111776.6硫酸法制萃取磷酸及含磷溶液的方法等均包含了磷酸预处理磷矿的工艺过程。该技术,以磷酸作为浸出介质预处理磷矿,分离矿粒与杂质,但部分杂质特别是镁元素进入到液相,后续加工过程困难。硝酸铵-硝酸法预处理磷矿,专利CN201510224005.7公开了一种对中低品位磷矿脱镁处理方法,通过煅烧消化、浸取、吸收、分离、碳酸铵处理步骤,使得磷矿中的镁元素由碳酸盐形式转化成氧化物形态,在溶液中呈现出离子态而被分离出来,并将获得滤液做处理,使得其中的硝酸根得到回收利用;浸取后的固相即为磷精矿,实现磷矿品位的提高。已有的公开专利CN201510372925.3一种磷矿尾矿加工及综合利用的方法、CN201510374405.6一种磷矿尾矿的加工方法等均是在该工艺上改进所生产。采用该工艺预处理磷矿,最大的特点是需要进行煅烧消化步骤,使得磷矿中的碳酸钙、碳酸镁分解成氧化钙、氧化镁,该过程煅烧温度高、能耗高,后续工艺流程长,生产成本高。目前,存在采用硝酸直接处理磷矿的方法:比如公开号为CN106745156A的中国专利《一种硝酸分解磷矿联产硝酸钾及硝酸磷钾复合肥的方法》;公开号为CN1118331A的中国专利《盐酸或硝酸循环法分解磷矿粉》。但是现有技术中,采用HNO3处理磷矿,通常情况下针对的是高品位磷矿,且使用的HNO3浓度较高(浓度在30%-65%),该方法的目的是为了分解磷矿,并不用于低品位磷矿预处理。其过程发生的主要反应为:10HNO3+5Ca5F(PO4)3=5Ca(NO3)2+3H3PO4+HF;CaCO3+2HNO3=Ca(NO3)2+CO2+H2O;CaMg(CO3)2+4HNO3=Ca(NO3)2+Mg(NO3)2+2CO2+2H2O。再将得到的产物进行处理,得到磷酸产品或其他含磷肥料。因此,找到一种短流程且高效的中低品位磷矿预处理方法成了亟待解决的问题。
技术实现思路

技术实现思路
所要解决的技术问题是:提供一种磷矿预处理的方法,特别是一种针对中低品位磷矿预处理的生产技术,克服现有中低品位磷矿预处理流程长、能耗高、磷损失率高、生产成本高等问题,采用稀硝酸循环法浸取中低品位磷矿,实现磷矿中镁元素等杂质的有效去除,提升磷矿品位,同时利用浸取液生产硝酸铵钙镁,实现低成本中低品位磷矿预处理。磷矿预处理的方法,包括以下步骤:A、将硝酸溶液加到磷矿浆中,控制反应体系的pH在2-4之间,液固比为2-4:1,反应完成后得到磷矿料浆;其中,所述磷矿浆由磷矿粉和水混合得到;B、将步骤A得到的磷矿料浆进行固液分离,得到固相a和含镁溶液b,固相a经过洗涤烘干后得到低镁精矿。本专利技术需要严格控制体系的pH和液固比,当pH小于2时,会导致磷矿中的磷大量溶解在酸液中,pH大于4时,无法完全除去磷矿中的Mg、Ca等杂质,但是能达到部分脱除的效果。当液固比小于2:1时,矿浆粘稠度高,不利于反应过程中的传质和传热,混合流体湍动程度小,很难混合均匀,还会导致局部反应强,磷损失率增加;当液固比大于4:1时,反应混合物浓度小,反应过程速率降低,还会导致脱镁液浓度降低,回收能耗增加。本专利技术的硝酸溶液浓度和矿浆浓度可以根据实际反应过程进行调整,控制反应体系的pH在2-4之间,液固比为2-4:1即可。为了方便在工业上应用,本专利技术可以将磷矿浆的含水量控制在25-45%。更优选磷矿浆的浓度为35%。将硝酸溶液加入到磷矿浆中,可以通过调节泵转速来控制反应体系pH值,加入方式为泵加入,流量小,加之反应体系处在湍流状态,混合均匀,从而控制反应过程pH值在2-4之间。其中,反应体系的液固比值在实际反应过程中波动不大。为了提高反应速度,优选的,步骤A中,矿浆与硝酸溶液混合发生反应,采用搅拌的方法进行;更优选的,搅拌转速为300-500r/min。为了使矿浆和硝酸充分反应,优选的,步骤A中:反应时间至少0.5h;更优选的,反应时间为0.5-4h;进一步优选的,反应时间为2-4h。为了进一步降低磷损失率,提高除镁率,优选的,步骤A中:pH在2-3之间;更优选的,pH在2-2.5之间。为了进一步降低磷损失率,提高除镁率,优选的,步骤A中:液固比为2-3:1;优选的,液固比为2.5-3:1。为了进一步降低磷损失率,提高除镁率,优选的:步骤A中,反应温度为20-60℃;更优选的,反应温度为40-60℃。优选的,步骤A中,磷矿粉的细度≥40目;优选细度为40-300目;更优选细度为40-150目;优选的,磷矿中,P205含量≤25wt%。优选的,为了减小因磷精矿表面附带的已脱除镁和已反应磷对预处理指标造成的误差:步骤B中,固液分离后,固相a含湿量在10wt%-20wt%。优选的:将步骤B得到的含镁溶液b通入NH3中和,控制反应最终pH在10-12之间,温度为25~35℃,然后进行固液分离,得到浓缩料浆c和含镁溶液d,对浓缩料浆c进行洗涤、干燥和造粒,得到硝酸铵钙镁肥料。其中,所述硝酸铵钙镁肥料为硝酸铵、硝酸钙和硝酸镁含水结晶物的混合物或复盐。为了充分利用洗水中矿物资源,优选的:步骤B中,固相a经洗涤后的洗水返回步骤A,作为配制不同浓度硝酸的水溶液。不同浓度的硝酸根据本专利技术的需要,进行配制。本专利技术以中低品位磷矿为原料,以硝酸溶液及本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.磷矿预处理的方法,其特征在于,包括以下步骤:A、将硝酸溶液加到磷矿浆中,控制反应体系的pH在2‑4之间,液固比为2‑4:1,反应完成后得到磷矿料浆;其中,所述磷矿浆由磷矿粉和水混合得到;B、将步骤A得到的磷矿料浆进行固液分离,得到固相a和含镁溶液b,固相a经过洗涤烘干后得到低镁精矿。

【技术特征摘要】
1.磷矿预处理的方法,其特征在于,包括以下步骤:A、将硝酸溶液加到磷矿浆中,控制反应体系的pH在2-4之间,液固比为2-4:1,反应完成后得到磷矿料浆;其中,所述磷矿浆由磷矿粉和水混合得到;B、将步骤A得到的磷矿料浆进行固液分离,得到固相a和含镁溶液b,固相a经过洗涤烘干后得到低镁精矿。2.根据权利要求1所述的磷矿预处理的方法,其特征在于,步骤A中:反应时间至少0.5h;优选的,反应时间为0.5-4h;更优选的,反应时间为2-4h。3.根据权利要求1或2所述的磷矿预处理的方法,其特征在于,步骤A中:pH在2-3之间;优选的,pH在2-2.5之间。4.根据权利要求1~3任一项所述的磷矿预处理的方法,其特征在于,步骤A中:液固比为2-3:1;优选的,液固比为2.5-3:1。5.根据权利要求1~4任一项所述的磷矿预处理的方法,其特征在于:步骤A中,反应温度为...

【专利技术属性】
技术研发人员:杨秀山张志业肖勇许德华王辛龙杨林
申请(专利权)人:四川大学
类型:发明
国别省市:四川,51

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