CN101747090A - 一种利用磷矿浮洗尾矿高炉法制备钙镁磷肥的方法 - Google Patents

一种利用磷矿浮洗尾矿高炉法制备钙镁磷肥的方法 Download PDF

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一种利用磷矿浮洗尾矿高炉法制备钙镁磷肥的方法属磷肥化工技术领域，特别涉及一种以磷矿浮选尾矿为主要原料，本发明采用高炉法制备钙镁磷肥的方法，其步骤为：(1)以浮选磷尾矿浆为原料，矿浆中干基含P2O5的重量百分比为8～12％，经处理得到尾矿滤饼，控制尾矿滤饼含水量在20-40％；(2)将步骤(1)所得用造粒机造粒，粒径10-40mm，并用干燥机干燥至含水＜5％；(3)将配烧的其它原生磷矿、硅石、焦碳分别粉碎至粒径30～60mm的块料；(4)浮选磷尾矿与其它磷矿原料混配的质量比为100∶8～90；(5)向高炉中加入计量混合的熔烧原料；(6)将步骤(5)所得的原料，采用高炉法制备钙镁磷肥。本发明原料来源广、成本低；不耗用硫酸和磷酸、产品质量可靠，经济可行，社会效益显著。

Description

一种利用磷矿浮洗尾矿高炉法制备钙镁磷肥的方法
技术领域
本发明属磷肥化工技术领域，特别涉及一种以磷矿浮选尾矿为主要原料，采用高炉法制备钙镁磷肥的方法。
背景技术
近年国内外高浓磷复肥产业快速发展，造成可直接用于湿法磷酸加工的磷富矿贮量急剧下降，很多地区磷富矿资源已近枯竭。为保证高浓磷复肥产业的可持续发展，许多国家都在以中低品位磷矿或高镁磷矿为原料浮选生产适于湿法磷酸加工采用的磷精矿。在对磷矿浮选加工的过程中要副产占总量25-35％的尾矿，并以尾矿浆的形式排放到尾矿坝。大量浮洗磷尾矿的堆存，不仅要占用大量的土地资源，还带来对环境的污染，并存在巨大的安全隐患。高镁浮选磷尾矿中白云石类碳酸盐(CaMg(CO3)含量一般在70％以上，W(P2O5)在8-12％，属高镁贫磷矿品，浮选磷尾矿矿浆含水量大，对其进行有经济价值用途的资源化开发是世界性难题。
发明内容
本发明的目的在于针对浮选磷尾矿的利用及现有技术的不足，提供一种原料来源广、成本低，不耗用硫酸和磷酸、产品质量可靠，经济可行，社会效益显著的利用磷矿浮洗尾矿高炉法制备钙镁磷肥的方法。
本发明所述的利用磷矿浮洗尾矿高炉法制备钙镁磷肥的方法，包括以下步骤：
(1)以浮选磷尾矿浆为原料，矿浆中干基含P2O5的质量百分比为8～12％，通过增浓机和过滤机脱水处理得到尾矿滤饼，控制尾矿滤饼含水量在20-40％；
(2)将步骤(1)所得尾矿滤饼或尾矿库中堆存的尾矿采用造粒机造粒，粒径10-40mm，并用干燥机干燥至含水＜5％；
(3)将配烧的其它含P2O5的原生磷矿、硅石、焦碳分别粉碎至粒径30～60mm的块料；步骤(3)中原生磷矿含P2O5的质量百分比≥23％。
(4)控制浮选磷尾矿与其它磷矿原料混配的质量比为100∶8～90，使得入炉混配磷矿原料干基含P2O5的重量百分比为13～19％；
(5)向高炉中加入计量混合的熔烧原料，熔烧原料中各种矿品的计量配比为：
步骤(4)所混配磷矿原料100份、焦炭18～35份、蛇纹石0～15份、硅石2～20份。
(6)将步骤(5)所得的原料，采用高炉法制备钙镁磷肥。
步骤(6)所述的采用高炉法制备钙镁磷肥，按以下生产操作步骤进行：
①将将步骤(5)配好的熔烧原料加入高炉中，控制炉温在1350～1450℃进行高温熔融，熔烧时间35～50分钟，由熔渣排出口得熔体；
②将熔体用水淬，水温为25～45℃的水，把水淬后的固体物料捞出沥水、干燥、粉碎、过筛，得到钙镁磷肥成品。
步骤②所述的成品中含P2O5的质量百分比为12-18％，含MgO的质量百分比为8-18％，含SiO2的质量百分比为25-35％，含CaO的质量百分比为25-38％。
所述的利用磷矿浮洗尾矿高炉法制备钙镁磷肥的方法，采用步骤(4)制备的入炉磷矿原料，当其含P2O5的质量百分比分别不小于13％、16％和19％时，制得的钙镁磷肥产品含有效P2O5的质量百分比分别≥12％、15％和18％；该方法对入炉磷矿原料的加工贫化率极低，一般低于10％。
本发明所述的利用磷矿浮洗尾矿高炉法制备钙镁磷肥的方法，其创新价值在于：(高镁)浮选磷尾矿富含植物生长需要的中量元素镁和钙元素(W(MgO)10～18％，W(CaO)29～38％及丰富的微量元素，并含有磷、Si元素(W(P2O5)9～12％，W(SiO2)8～16％)，以其为主要原料生产钙镁磷肥，由于可少加或不加含镁、硅助熔剂及有大量CO2灼失二方面的原因，使得熔体中主成份有效P2O5得以富集，一般入炉混配磷矿原料中W(P2O5)～16％即可制得有效W(P2O5)15％以上的钙镁磷肥，熔烧混配磷矿原料中浮选磷尾矿利用率最大可达到70％以上，大大降低了钙镁磷肥的生产成本。本发明为高镁浮洗磷尾矿的资源化利用提供了一条经济可行的有效利用途径，对于节约磷资源、减少废渣排放，促进磷矿浮选产业循环经济的发展具有重要的现实意义。本发明原料来源广、成本低；不耗用硫酸和磷酸、产品质量可靠，经济可行，社会效益显著。
附图说明
图1为炉法磷矿浮选尾矿原料制备流程
图2为炉法钙镁磷肥生产工艺流程
具体实施方式
实施例1
本实例以磷矿浮选尾矿为主要原料，采用高炉制备钙镁磷肥的生产流程及操作控制步骤如下：
(1)磷尾矿原料制备
以浮选磷尾矿浆为原料，通过增浓机、过滤机脱水，得到含水20～40％的浮选尾矿滤饼；将该滤饼或尾矿库中堆存的含湿尾矿料用造粒机造粒(料粒径为10～50mm)；用干燥机对其进行干燥脱水，得到含水＜5％的磷尾矿颗粒料(尾矿干基W(P2O5)为8～12％，)。生产工艺流程见附图1。
(2)入炉熔烧原料的制备
将配烧的原生磷矿W(P2O5≥23％)、煤、蛇蚊石、硅石破碎为30～60mm粒径的块料。将配烧的各矿品、磷尾矿颗料按配比计量混合，得到入炉熔烧原料。控制其中磷尾矿颗料加入的数量，使得其与原生磷矿W(P2O5≥23％)搭配得到的入炉磷矿原料中二者的干基质量比为100∶8～90-使入炉磷矿原料的W(P2O5)为13～19％。
入炉熔烧原料中各种矿品的计量配比为：
搭配得到的入炉磷矿原料100份、焦炭块料18～35份、蛇纹石块料0～15份、硅石块料5～20份。
(3)原料入炉熔烧及成品的制备
将混配好的入炉原料加入高炉中熔烧；控制熔烧温度在1350；控制物料高温熔烧时间在35分钟；将高炉熔渣口排出的熔体迅速倾入水中进行水淬，控制淬水温度为25℃，使熔体出炉经水淬后迅速冷却到＜700℃；将水淬后的松散状固结熔体由池中捞起，送至堆场滤沥水分；把含水＜25％的固体熔渣用转筒干燥机干燥至含水＜0.5％，然后对该物料进行粉碎、分筛，细度要求通过250μm标准筛颗粒部分占总量的80％以上；将检验合格的产品包装入库。按此工艺可保证磷矿的转化率在95％以上。
以磷矿浮选尾矿为主要原料高炉法制备钙镁磷肥的工艺流程见附图2。
本实例所用浮选磷尾矿及入炉磷矿原料典型化学成分(质量％)
  化学成分   P2O5   MgO   CaO   SiO2
  浮选尾矿   8.00   13.20   28.80   7.82
  入炉磷矿原料   13.00   9.15   30.82   10.32
本实例所制备钙镁磷肥技术性能指标(化学成分W％)
  化学成分   有效P2O5％   有效MgO％ CaO％   可溶SiO2％   水分％/   细度：通过0.25mm标准筛％/
  钙镁磷肥 12.14 9.06 30.61 28.50 ≤0.5 ≥80
实施例2
(1)浮选磷尾矿及入炉磷矿原料化学组成
本实例所用浮选磷尾矿及入炉磷矿原料典型化学成分(质量％)
  化学成分   P2O5   MgO   CaO   SiO2
  浮选尾矿   9.20   12.10   29.60   8.10
  入炉磷矿原料   15.50   10.80   32.80   12.35
(2)采用旋风炉制备钙镁磷肥的生产流程及操作步骤
生产流程及操作控制步骤与实施例1相同，工艺流程图如图1、图2。
(3)本实例的典型工艺条件
本实例的典型工艺条件
  熔烧温度(℃)   1370
  熔烧时间(min)   38
  淬水温度(℃)   30
(4)本实例所制备的钙镁磷肥性能指标
本实例所制备钙镁磷肥技术性能指标(化学成分W％)
  化学成分   有效P2O5％   有效MgO％ CaO％   可溶SiO2％   水分％/   细度：通过0.25mm标准筛％/
  钙镁磷肥 15.14 11.17 30.04 33.00 ≤0.5 ≥80
实施例3
(1)浮选磷尾矿及入炉磷矿原料化学组成
本实例所用浮选磷尾矿及入炉磷矿原料典型化学成分(质量％)
  化学成分   P2O5   MgO   CaO   SiO2
  浮选尾矿   9.60   11.30   30.86   9.15
  入炉磷矿原料   15.90   10.76   32.26   12.85
(2)采用旋风炉制备钙镁磷肥的生产流程及操作步骤
生产流程及操作控制步骤与实施例1相同，工艺流程图如图1、图2。
(3)本实例的典型工艺条件
本实例的典型工艺条件
  熔烧温度(℃)   1380
  熔烧时间(min)   40
  淬水温度(℃)   35
(4)本实例所制备的钙镁磷肥性能指标
本实例所制备钙镁磷肥技术性能指标(化学成分W％)
化学成分 有效P2O5％ 有效MgO％ CaO％ 可溶SiO2％ 水分％/   细度：通过0.25mm标准筛％/
  钙镁磷肥 15.04 10.77 32.42 29.94 ≤0.5 ≥80
实施例4
(1)浮选磷尾矿及入炉磷矿原料化学组成
本实例所用浮选磷尾矿及入炉磷矿原料典型化学成分(质量％)
  化学成分   P2O5   MgO   CaO   SiO2
  浮选尾矿   10.52   11.15   31.60   10.10
  入炉磷矿原料   16.20   9.86   33.65   13.82
(2)采用旋风炉制备钙镁磷肥的生产流程及操作步骤
生产流程及操作控制步骤与实施例1相同，工艺流程图如图1、图2。
(3)本实例的典型工艺条件
本实例的典型工艺条件
  熔烧温度(℃)   1400
  熔烧时间(min)   42
  淬水温度(℃)   38
(4)本实例所制备的钙镁磷肥性能指标
本实例所制备钙镁磷肥技术性能指标(化学成分W％)
  化学成分   有效P2O5％   有效MgO％ CaO％   可溶SiO2％   水分％/   细度：通过0.25mm标准筛％/
  钙镁磷肥 15.62 10.07 34.46 30.12 ≤0.5 ≥80
实施例5
(1)浮选磷尾矿及入炉磷矿原料化学组成
本实例所用浮选磷尾矿及入炉磷矿原料典型化学成分(质量％)
  化学成分   P2O5   MgO   CaO   SiO2
  浮选尾矿   10.92   12.35   30.20   9.23
  入炉磷矿原料   16.80   9.62   33.96   15.36
(2)采用旋风炉制备钙镁磷肥的生产流程及操作步骤
生产流程及操作控制步骤与实施例1相同，工艺流程图如图1、图2。
(3)本实例的典型工艺条件
本实例的典型工艺条件
  熔烧温度(℃)   1410
  熔烧时间(min)   45
  淬水温度(℃)   41
(4)本实例所制备的钙镁磷肥性能指标
本实例所制备钙镁磷肥技术性能指标(化学成分W％)
化学成分 有效P2O5％ 有效MgO％ CaO％ 可溶SiO2％ 水分％/   细度：通过0.25mm标准筛％/
  钙镁磷肥 16.46 9.98 35.32 30.25 ≤0.5 ≥80
实施例6
(1)浮选磷尾矿及入炉磷矿原料化学组成
本实例所用浮选磷尾矿及入炉磷矿原料典型化学成分(质量％)
  化学成分   P2O5   MgO   CaO   SiO2
  浮选尾矿   11.23   10.15   32.60   11.10
  入炉磷矿原料   17.60   8.96   34.65   15.82
(2)采用旋风炉制备钙镁磷肥的生产流程及操作步骤
生产流程及操作控制步骤与实施例1相同，工艺流程图如图1、图2。
(3)本实例的典型工艺条件
本实例的典型工艺条件
  熔烧温度(℃)   1450
  熔烧时间(min)   50
  淬水温度(℃)   43
(4)本实例所制备的钙镁磷肥性能指标
本实例所制备钙镁磷肥技术性能指标(化学成分W％)
  化学成分   有效P2O5％   有效MgO％ CaO％   可溶SiO2％   水分％/   细度：通过0.25mm标准筛％/
  钙镁磷肥 16.81 9.99 35.50 30.28 ≤0.5 ≥80
实施例7
(1)浮选磷尾矿及入炉磷矿原料化学组成
本实例所用浮选磷尾矿及入炉磷矿原料典型化学成分(质量％)
  化学成分   P2O5   MgO   CaO   SiO2
  浮选尾矿   12.00   9.21   32.64   13.45
  化学成分   P2O5   MgO   CaO   SiO2
  入炉磷矿原料   19.00   8.80   34.86   16.36
(2)采用旋风炉制备钙镁磷肥的生产流程及操作步骤
生产流程及操作控制步骤与实施例1相同，工艺流程图如图1、图2。
(3)本实例的典型工艺条件
本实例的典型工艺条件
  熔烧温度(℃)   1420
  熔烧时间(min)   45
  淬水温度(℃)   45
(4)本实例所制备的钙镁磷肥性能指标
本实例所制备钙镁磷肥技术性能指标(化学成分W％)
化学成分 有效P2O5％ 有效MgO％ CaO％ 可溶SiO2％ 水分％/   细度：通过0.25mm标准筛％/
  钙镁磷肥 18.14 10.94 35.39 28.50 ≤0.5 ≥80

Claims (7)

1.一种利用磷矿浮洗尾矿高炉法制备钙镁磷肥的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)以浮选磷尾矿浆为原料，矿浆中干基含P2O5的重量百分比为8～12％，通过增浓机和过滤机脱水处理得到尾矿滤饼，控制尾矿滤饼含水量在20-40％；
(2)将步骤(1)所得尾矿滤饼或尾矿库中堆存的尾矿采用造粒机造粒，粒径10-40mm，并用干燥机干燥至含水＜5％；
(3)将配烧的其它原生磷矿、硅石、焦碳分别粉碎至粒径30～60mm的块料；
(4)控制浮选磷尾矿与其它磷矿原料混配的比例，二者干基质量比为100∶8～90，使得入炉混配磷矿原料的干基P2O5的质量百分比为13～19％；
(5)向高炉中加入计量混合的熔烧原料，熔烧原料中各种矿品的计量配比为：
步骤(4)所混配磷矿原料100份、焦炭18～35份、蛇纹石0～15份、硅石2～20份；
(6)将步骤(5)所得的原料，采用高炉法制备钙镁磷肥。
2.根据权利要求1所述的利用磷矿浮洗尾矿高炉法制备钙镁磷肥的方法，其特征在于，步骤(3)原生磷矿含P2O5的质量百分比≥23％。
3.根据权利要求1所述的利用磷矿浮洗尾矿高炉法制备钙镁磷肥的方法，其特征在于，步骤(6)所述的采用高炉法制备钙镁磷肥，按以下生产操作步骤进行：
①将将步骤(5)配好的熔烧原料加入高炉中，控制炉温在1350～1450℃进行高温熔融，熔烧时间35～50分钟，由熔渣排出口得熔体；
②将熔体用水淬，水温为25～45℃的水，把水淬后的固体物料捞出沥水、干燥、粉碎、过筛，得到钙镁磷肥成品。
4.根据权利要求3所述的利用磷矿浮洗尾矿高炉法制备钙镁磷肥的方法，其特征在于，步骤②所述的成品中P2O5的质量百分比为12-18％，MgO的质量百分比为8-18％，SiO2的质量百分比为25-35％，CaO的质量百分比为25-38％。
5.根据权利要求1所述的利用磷矿浮洗尾矿高炉法制备钙镁磷肥的方法，其特征在于，采用步骤(4)制备的入炉磷矿原料，其干基P2O5的重量百分比≥13％，制得的钙镁磷肥产品中P2O5的有效含量≥12％。
6.根据权利要求1所述的利用磷矿浮洗尾矿高炉法制备钙镁磷肥的方法，其特征在于，采用步骤(4)制备的入炉磷矿原料，其干基P2O5的重量百分比≥16％，制得的钙镁磷肥产品中P2O5的有效含量≥15％。
7.根据权利要求1所述的利用磷矿浮洗尾矿高炉法制备钙镁磷肥的方法，其特征在于，采用步骤(4)制备的入炉磷矿原料，其干基P2O5的重量百分比≥19％，制得的钙镁磷肥产品中P2O5的有效含量≥18％。
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