一种两步铵解法磷矿富集并制备硝酸钙和碳酸镁的生产方法技术

本发明专利技术涉及磷矿工业的技术领域，特别是涉及一种两步铵解法磷矿富集并制备硝酸钙和碳酸镁的生产方法。本申请公开了一种两步铵解法磷矿富集并制备硝酸钙和碳酸镁的生产方法，包括以下步骤：煅烧、冷却、脱镁反应、脱镁液过滤、脱镁滤液浓缩、硝酸钙冷却结晶、硝酸钙离心分离、铵解处理、铵解后过滤、一次脱钙、二次脱钙、碳化。本申请所述的生产方法，具有处理成本低，且钙和镁分离彻底，产品达到工业级标准的优点。点。点。

【技术实现步骤摘要】
一种两步铵解法磷矿富集并制备硝酸钙和碳酸镁的生产方法


[0001]本专利技术涉及磷矿工业的
，特别是涉及一种两步铵解法磷矿富集并制备硝酸钙和碳酸镁的生产方法。

技术介绍

[0002]贵州的天然磷矿，如瓮安福泉磷矿区的磷矿为海相沉积型的磷块岩，含磷矿物是胶磷矿，伴生矿物以白云石为主，另外含有少量的方解石、石英、粘土矿物等。由于伴生有白云石等脉石，所以天然磷矿的品位不高，五氧化二磷含量25％左右。这种天然磷矿，如直接使用会导致下游生产成本增加。通常的做法是采用较低的成本对磷矿原矿进行选矿，得到精矿。现行的选矿方法是采用泡沫浮选，通过气泡泡沫使磷精矿和白云石脉石分别上浮或下沉，实现磷精矿和白云石的分离。原矿通过泡沫浮选，虽然可以获得高品位的磷精矿，但必然产生以白云石为主要成分的磷矿，磷矿很难利用只能堆存。
[0003]当前传统磷矿的分解主要以强无机酸分解磷矿得到磷酸，其中(硫酸法)硫酸分解磷矿的工艺较为成熟，但硫酸法最大的问题是磷石膏问题，虽然近年来不断加大对磷石膏治理的研究力度和经济投入，但受到技术经济条件的瓶颈限制，完全解决并大量消耗掉堆存的磷石膏是不可能的。除了硫酸法，还有盐酸法、硝酸法等可以分解磷矿制酸的其它选项。这些方法天然不产生石膏，所以在固体废弃物排放方面具有很好的优势。
[0004]现有关于磷矿的钙镁分离利用，在国内的大部分研究尚处于试验室研究或半工业化阶段，至今未见工业化成果。各种研究主要集中在废弃物的堆积处理、制复合肥等方面，或是采取第二次浮选从尾矿中再次回收磷，虽然在一定程度上缓解了磷尾矿堆存的问题，但并未解决磷矿产资源的综合利用问题，特别是从源头消除尾矿的产生问题。
[0005]对磷矿选矿及磷尾矿的利用相关的专利公开了相应的内容；如专利CN102674407A，采用煅烧、消化、碳化、热解等手段处理磷尾矿制成氧化镁；专利CN102534254A，采用高温煅烧磷尾矿，再加硅铁和萤石配料，最后还原得到金属镁；CN102923739A，将磷矿或磷尾矿在高温下煅烧、消化、碳化过滤，滤液加入氢氟酸，即得氟化镁和碳酸钙产品产品。
[0006]综上，目前虽有很多关于磷矿分离镁和钙的报道，但是，现有的工艺中存在的最大问题是在钙分离时需要碳化工艺，工艺复杂，处理成本较高，并且碳化工艺要求高，容易同时生成碳酸镁和碳酸钙，大大降低了钙和镁的回收率以及纯度、白度。

技术实现思路

[0007]为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种两步铵解法磷矿富集并制备硝酸钙和碳酸镁的生产方法，该生产方法，具有处理成本低，且钙和镁分离彻底，产品达到工业级标准的优点。
[0008]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0009]一种两步铵解法磷矿富集并制备硝酸钙和碳酸镁的生产方法，包括以下步骤：
[0010]S1.煅烧
[0011]将磷矿在700～950℃下煅烧；
[0012]S2.冷却
[0013]煅烧结束后的磷矿，经冷却，得到烧磷矿，备用；
[0014]S3.脱镁反应
[0015]将烧磷矿加入到铵解液中进行脱镁反应，烧磷矿中的钙与铵解液中的镁，按照摩尔比，控制在1:1.1
‑
1.5；
[0016]其中，烧磷矿中包括氧化钙和氧化镁；铵解液中包括硝酸镁；
[0017]S4.脱镁液过滤
[0018]脱镁反应结束后，过滤，得到滤渣以及脱镁滤液；
[0019]S5.脱镁滤液浓缩
[0020]将脱镁滤液进行浓缩，得到浓缩料浆；
[0021]S6.硝酸钙冷却结晶
[0022]将浓缩料浆，进行冷却结晶处理；
[0023]S7.硝酸钙离心分离
[0024]结晶结束后，将冷冻结晶后的料浆进行离心分离，分离得到四水硝酸钙晶体和滤液；
[0025]S8.铵解处理
[0026]将步骤S4所得滤渣，和过量的硝酸铵进行铵解反应；
[0027]S9.铵解后过滤
[0028]铵解结束后进行过滤分离，得到磷精矿滤饼、铵解滤液；
[0029]S10.一次脱钙
[0030]将步骤S9所得的铵解滤液和过量的碳酸铵进行反应，反应结束，过滤，得到一次滤饼和一次脱钙液；将一次滤饼进行烘干，得到碳酸钙副产物；
[0031]S11.二次脱钙
[0032]将步骤S10所得的一次脱钙液和脱钙剂进行反应，反应结束后，过滤，得到二次滤饼和二次脱钙液；
[0033]S12.碳化
[0034]将步骤S11所得二次脱钙液和碳酸铵进行碳化反应，反应结束后，过滤，将滤饼进行烘干，得到碳酸镁副产物。
[0035]下述，将对两步铵解法磷矿富集并制备硝酸钙和碳酸镁的生产方法，涉及的步骤和技术原理，进行详细的解释和说明
[0036]在步骤S1中，磷矿在700～950℃煅烧，煅烧后磷矿中碳酸盐矿物分解为氧化钙和氧化镁，在此温度下胶磷矿磷灰石不分解。发生如下反应：CaCO3·
MgCO3＝CaO+MgO+2CO2[0037]在步骤S2中，煅烧后的磷矿，经冷却到100℃以下备用。
[0038]在步骤S3脱镁中，冷却后的烧磷矿，加入铵解液中，
[0039]此时氧化钙和氧化镁被水消化转成为氢氧化钙和氢氧化镁。
[0040]发生如下反应：CaO+H2O＝Ca(OH)2，MgO+H2O＝Mg(OH)2。氢氧化钙与铵解液中的硝酸镁反应生成硝酸钙和氢氧化镁：Ca(OH)2+Mg(NO3)2＝Mg(OH)2+Ca(NO3)2。
[0041]脱镁阶段必须控制铵解液的加入量和烧磷矿的加入量，即钙(烧磷矿中氧化钙)和镁(铵解液中的硝酸镁)的物质之量的比为1.1
‑
1.5，否则脱镁失败。通过脱镁阶段，使铵解液中含有可溶性钙镁即硝酸钙和硝酸镁，经过该反应，使铵解液中可溶性镁转化为不溶性镁即氢氧化镁，生成等量的硝酸镁，从而实现铵解液的脱镁。脱镁反应过程中，控制温度在90
‑
100℃。
[0042]其中，铵解液可为步骤S9所得铵解滤液或者自行配置的含有硝酸镁的溶液，硝酸镁重量含量在1
‑
20％。
[0043]在步骤S4中，经过脱镁反应后，溶液中存在可溶性硝酸钙，不溶性固体为磷矿及氢氧化镁；进行过滤，分离硝酸钙和磷矿等固体物质。
[0044]在步骤S5中，过滤后的纯净硝酸钙溶液浓度较低，须进一步浓缩，蒸发浓缩为浓缩料浆，浓缩料浆的上清液密度达到1.1
‑
1.5g/cm3后，将浓缩料浆送至冷却结晶器。
[0045]在步骤S6中，将来自浓缩器的浓缩料浆送入冷冻结晶器，控制结晶温度0
‑
5℃，结晶时间4
‑
8h，结晶结束后，送至离心机分离。
[0046]在步骤S7中，将冷冻结晶后的料浆泵入离心机，分离得到晶体四水硝酸钙，滤液可返回脱镁工段，继续循环使用。
[0047]在步骤S8中，上述脱镁后的滤渣本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种两步铵解法磷矿富集并制备硝酸钙和碳酸镁的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.煅烧将磷矿在700～950℃下煅烧；S2.冷却煅烧结束后的磷矿，经冷却，得到烧磷矿，备用；S3.脱镁反应将烧磷矿加入到铵解液中进行脱镁反应，烧磷矿中的钙与铵解液中的镁，按照摩尔比，控制在1:1.1
‑
1.5；其中，烧磷矿中包括氧化钙和氧化镁；铵解液中包括硝酸镁；S4.脱镁液过滤脱镁反应结束后，过滤，得到滤渣以及脱镁滤液；S5.脱镁滤液浓缩将脱镁滤液进行浓缩，得到浓缩料浆；S6.硝酸钙冷却结晶将浓缩料浆，进行冷却结晶处理；S7.硝酸钙离心分离结晶结束后，将冷冻结晶后的料浆进行离心分离，分离得到四水硝酸钙晶体和滤液；S8.铵解处理将步骤S4所得滤渣，和过量的硝酸铵进行铵解反应；S9.铵解后过滤铵解结束后进行过滤分离，得到磷精矿滤饼、铵解滤液；S10.一次脱钙将步骤S9所得的铵解滤液和过量的碳酸铵进行反应，反应结束，过滤，得到一次滤饼和一次脱钙液；将一次滤饼进行烘干，得到碳酸钙副产物；S11.二次脱钙将步骤S10所得的一次脱钙液和脱钙剂进行反应，反应结束后，过滤，得到二次滤饼和二次脱钙液；S12.碳化将步骤S11所得二次脱钙液和碳酸铵进行碳化反应，反应结束后，过滤，将滤饼进行烘干，得到碳酸镁副产物。2.根据权利要求1所述的一种两步铵解法磷矿富集并制备硝酸钙和碳酸镁的生产方法，其特征在于，在步骤S2中，脱镁反应的温度为90
‑
100℃。3.根据权利要求1所述的一种两步铵解法磷矿富集并制备硝酸钙和...

【专利技术属性】
技术研发人员：方进，周骏宏，冷为贵，黄德明，顾春光，张凌云，韩忠民，倪伟，黄仕英，李忠艳，李青青，李秀福，况兆孟，袁光富，龙良华，郭雪，覃艳，胡丽，姚书含，
申请(专利权)人：黔南民族师范学院，
类型：发明
国别省市：