一种含钾磷矿资源化回收的装置系统及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种含钾磷矿资源化回收的装置系统及方法，所述装置系统包括沿物料流向依次连接的酸浸单元、干粉混合单元、煅烧分解单元、净化单元以及吸收单元；所述酸浸单元的液相出口与磷肥制备单元的进料口连接；所述煅烧分解单元排出的热源部分返回干粉混合单元。本发明专利技术提供的装置系统，通过设置酸浸单元浸出含钾磷矿，在磷肥制备单元制得磷肥，实现磷的资源化利用；所得酸浸渣在煅烧分解单元可实现硫酸钙与钾长石的分解与转化，进而制得可溶性硫酸钾、石灰以及可循环使用的硫酸，处理过程清洁，无固体和液体废弃物排放，可大规模消纳含钾磷矿，实现高效清洁资源化利用。实现高效清洁资源化利用。实现高效清洁资源化利用。

【技术实现步骤摘要】
一种含钾磷矿资源化回收的装置系统及方法


[0001]本专利技术涉及磷化工生产
，具体涉及一种含钾磷矿资源化回收的装置系统及方法。

技术介绍

[0002]含钾磷矿是一种储量丰富、经济价值较高的矿产资源，但含钾磷矿中胶磷矿(P2O5)和钾长石(K2O)共伴生存在，而目前工艺主要立足磷的提取，钾作为尾矿抛弃或者堆存，无法得到利用，造成了极大的资源浪费。对含钾磷矿中的磷、钙和钾等资源进行高效利用，将极大缓解钾资源紧缺、磷矿品位日益降低的不利局面。
[0003]CN 106187327A公开了一种中低品位磷矿制备高钙镁复合肥料的方法，将中低品位磷矿原料用硝酸酸解、再用氨或氢氧化钙中和、补充辅料进行造粒、干燥、冷却、筛分，得高钙镁复合肥产品。但采用硝酸进行制备，成本较高且对设备要求严格，且由于中低品位磷矿的特点，仍有大量的酸不溶渣存在，同时氨的加入会产生氨氮废水从而带来新的环境问题。
[0004]CN 104311190A公开了一种盐酸分解磷矿部分脱钙生产高浓度氯基复合肥的方法，其方法是工业生产副产的盐酸用于分解磷矿，所得到的酸解液经脱氟、部分脱钙，固液分离，得到的含磷、氮溶液通氨中和，浓缩、加钾造粒生产高浓度氯基复合肥。该专利技术可大规模消耗盐酸，充分利用中低品位磷矿资源，但磷矿中的微量元素与钙均被脱除形成工业废渣，也无法得到有效利用。
[0005]CN 1683239A公开了一种利用中低品位磷矿石生产磷酸的方法，该方法通过中低品位磷矿石与磷酸水溶液的酸解反应，经固液分离后再通过与硫酸的结晶反应制备出磷酸。但该方法仍然为传统的湿法磷酸工艺，采用中低品位磷矿将产生更多的磷石膏，而磷石膏的后续处理方式还有待完善。
[0006]针对现有技术的不足，亟需提供一种能够高效回收利用含钾磷矿资源的装置系统。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种含钾磷矿资源化回收的装置系统及方法，采用所述装置系统处理含钾磷矿，可实现含钾磷矿中磷、钙和钾的协同提取与资源化利用，无固体和液体废弃物产生，可大规模消纳含钾磷矿，实现高效清洁资源化利用。
[0008]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]第一方面，本专利技术提供了一种含钾磷矿资源化回收的装置系统，所述装置系统包括沿物料流向依次连接的酸浸单元、干粉混合单元、煅烧分解单元、净化单元以及吸收单元；
[0010]所述酸浸单元的液相出口与磷肥制备单元的进料口连接；所述煅烧分解单元排出的热源部分返回干粉混合单元。
[0011]本专利技术提供的装置系统，通过设置酸浸单元浸出含钾磷矿，实现磷的高效转化与提取，在磷肥制备单元制得磷肥，实现磷的资源化利用；所得酸浸渣在煅烧分解单元可实现硫酸钙与钾长石的分解与转化，其中钾在高温下以升华硫酸钾形式得以提取，钙则以石灰形式固相提取，大部分硫以二氧化硫形式在气相中经净化单元与吸收单元处理制得硫酸，硫酸可再次用于含钾磷矿的浸出，实现硫的循环。采用本专利技术提供的装置系统，处理过程清洁，无固体和液体废弃物排放，可大规模消纳含钾磷矿，实现高效清洁资源化利用。
[0012]优选地，所述酸浸单元包括沿物料流向依次连接的酸浸装置、第一出料装置以及过滤装置。
[0013]优选地，所述酸浸装置的顶部设置有原料进口。
[0014]优选地，所述过滤装置设置有液相出口与固相出口。
[0015]优选地，所述酸浸装置包括酸浸釜，所述酸浸釜为钢衬搪瓷材质。
[0016]所述酸浸釜带夹套并采用蒸气进行加热。
[0017]优选地，所述第一出料装置包括酸浸釜出料泵，所述酸浸釜出料泵为钢衬四氟材质。
[0018]优选地，所述过滤装置包括板框压滤机，所述板框压滤机为增强聚丙烯材质。
[0019]优选地，所述磷肥制备单元包括沿物料流向依次连接的合成装置、第二出料装置以及蒸发结晶器。
[0020]优选地，所述合成装置的进料口与所述过滤装置的液相出口连接。
[0021]优选地，所述合成装置的顶部设置有液相进口。
[0022]优选地，所述蒸发结晶器设置有磷肥出口与出水口。
[0023]优选地，所述合成装置包括磷铵合成釜，所述磷铵合成釜为钢衬搪瓷材质。
[0024]优选地，所述第二出料装置包括合成釜出料泵，所述合成釜出料泵为钢衬四氟材质。
[0025]优选地，所述干粉混合单元包括沿物料流向依次连接的破块装置、干燥装置以及混合装置，所述混合装置的进料口与破碎装置连接。
[0026]优选地，所述破块装置的进料口与所述过滤装置的固相出口连接。
[0027]优选地，所述破碎装置的顶部设置有还原剂进口。
[0028]优选地，所述破块装置包括破块机。
[0029]优选地，所述干燥装置包括气流干燥机。
[0030]优选地，所述混合装置包括混合机。
[0031]优选地，所述破碎装置包括破碎机。
[0032]优选地，所述煅烧分解单元包括煅烧分解装置，所述煅烧分解装置的进料口通过输送装置与所述混合装置的出料口连接。
[0033]所述煅烧分解装置的固相出口与冷却装置的固相进口连接。
[0034]所述冷却装置的气相进口与助燃装置连接，气相出口与所述煅烧分解装置的气相进口以及干燥装置连接。
[0035]优选地，所述煅烧分解装置设置有燃料进口。
[0036]所述燃料包括天然气，所述天然气燃烧产生的高温烟气作为煅烧分解装置的热源。
[0037]优选地，所述冷却装置设置有固相出口。
[0038]优选地，所述助燃装置设置有助燃气体进口。
[0039]所述煅烧分解装置的固相进入冷却装置中冷却后排出；助燃气体通过所述助燃装置进入冷却装置换热，换热后的气体部分用于所述干燥装置的热源，部分用于煅烧分解装置的助燃；所述煅烧分解装置的气相进口用于输入换热后的气体与过热蒸汽。
[0040]优选地，所述煅烧分解装置包括回转窑。
[0041]优选地，所述输送装置包括提升机。
[0042]优选地，所述冷却装置包括冷却机。
[0043]优选地，所述助燃装置包括助燃风机。
[0044]优选地，所述助燃气体包括空气。
[0045]优选地，所述净化单元包括沿物料流向依次连接的凝华结晶器、分离装置、第一除尘装置、引风装置、第二除尘装置以及气体干燥装置。
[0046]所述第二除尘装置的设置可以实现气固完全分离，从而避免气相中夹杂硫酸钾颗粒降低硫酸的纯度，也避免钾的流失进而导致资源浪费。
[0047]优选地，所述凝华结晶器的进气口与所述煅烧分解装置的气相出口连接。
[0048]优选地，所述凝华结晶器、分离装置以及第一除尘装置的底部分别独立地设置有固相出口。
[0049]优选地，所述分离装置包括旋风分离器。
[0050]优选地，所述第一除尘装置包括静电除尘器。
[0051]优选地，所述引风装置包括气体引风机。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含钾磷矿资源化回收的装置系统，其特征在于，所述装置系统包括沿物料流向依次连接的酸浸单元、干粉混合单元、煅烧分解单元、净化单元以及吸收单元；所述酸浸单元的液相出口与磷肥制备单元的进料口连接；所述煅烧分解单元排出的热源部分返回干粉混合单元。2.根据权利要求1所述的装置系统，其特征在于，所述酸浸单元包括沿物料流向依次连接的酸浸装置、第一出料装置以及过滤装置；优选地，所述酸浸装置的顶部设置有原料进口；优选地，所述过滤装置设置有液相出口与固相出口。3.根据权利要求2所述的装置系统，其特征在于，所述磷肥制备单元包括沿物料流向依次连接的合成装置、第二出料装置以及蒸发结晶器；优选地，所述合成装置的进料口与所述过滤装置的液相出口连接；优选地，所述合成装置的顶部设置有液相进口；优选地，所述蒸发结晶器设置有磷肥出口与出水口；优选地，所述干粉混合单元包括沿物料流向依次连接的破块装置、干燥装置以及混合装置，所述混合装置的进料口与破碎装置连接；优选地，所述破块装置的进料口与所述过滤装置的固相出口连接；优选地，所述破碎装置的顶部设置有还原剂进口。4.根据权利要求3所述的装置系统，其特征在于，所述煅烧分解单元包括煅烧分解装置，所述煅烧分解装置的进料口通过输送装置与所述混合装置的出料口连接；所述煅烧分解装置的固相出口与冷却装置的固相进口连接；所述冷却装置的气相进口与助燃装置连接，气相出口与所述煅烧分解装置的气相进口以及干燥装置连接；优选地，所述煅烧分解装置设置有燃料进口；优选地，所述冷却装置设置有固相出口；优选地，所述助燃装置设置有助燃气体进口。5.根据权利要求4所述的装置系统，其特征在于，所述净化单元包括沿物料流向依次连接的凝华结晶器、分离装置、第一除尘装置、引风装置、第二除尘装置以及气体干燥装置；优选地，所述凝华结晶器的进气口与所述煅烧分解装置的气相出口连接；优选地，所述凝华结晶器、分离装置以及第一除尘装置的底部分别独立地设置有固相出口；优选地，所述吸收单元包括转化装置，所述转化装置的底部进口与所述气体干燥装置的顶部出口连接，所述转化装置的顶部出口与吸收装置的底部进口连接；优选地，所述吸收装置的顶部设置有进液口与排气口，底部设置有出液口。6.一种应用权利要求1
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5任一项所述装置系统进行含钾磷矿资源化回收的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)混合含钾磷矿、溶剂以及硫酸，固液分离后得到含磷溶液和含钙含钾块体；(2)混合中和剂与步骤(1)所得含磷溶液至溶液的pH值为6
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7，然后蒸发结晶得到磷肥；步骤(1)所得含钙含钾块体经破块、干燥后与还原剂混合，经煅烧得到硫酸钾与二氧化硫的混合气体以及氧化钙，所得氧化钙经冷却得到石灰，冷却所用气体换热后部分用于所述干
燥的热源；(3)步骤(2)所得硫酸钾与二氧化硫的混合气体经凝华结晶得到硫酸钾与二氧化硫气体；所得二氧化硫气体经净化、转化以及吸收得到硫酸与尾气，所得硫酸可回用于步骤(1)，所得尾气排空。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述含钾磷矿的钙含量为15
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20wt％；优选地，步骤(1)所述含钾磷矿的硅含量为10
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15wt％；优选地，步骤(1)所述含钾磷矿的磷含量为7
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12wt％；优选地，步骤(1)所述含钾磷矿的钾含量为4
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9wt％；优选地，步骤(1)所述含钾磷矿的粒径为80
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120目；优选地，步骤(1)所述混合的温度为90
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110℃；优选地，步骤(1)所述混合的时间为60
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120min；优选地，步骤(1)所述硫酸的用量为理论过量5
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10％；优选地，步骤(1)所述混合的液固比为(5
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8):1；优选地，步骤(1)所...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨刚，王云山，肖炘，安学斌，李超，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：