CN102442653A

CN102442653A - 富集中低品位磷块岩中p2o5及稀土元素的方法

Info

Publication number: CN102442653A
Application number: CN2010102980839A
Authority: CN
Inventors: 张�杰
Original assignee: Guizhou University
Current assignee: Guizhou University
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2010-09-30
Publication date: 2012-05-09

Abstract

本发明公开了一种富集中低品位磷块岩中P₂O₅及稀土元素的方法，按重量份数计算，将10～15份中低品位含稀土磷块岩加入30～45份稀酸进行反应，在反应温度为20℃～50℃的条件下，持续搅拌反应30～50min，反应完成后进行过滤，将滤渣用蒸馏水进行洗涤即可。本发明通过化学方法用稀酸来处理中低品位磷块岩的方式，模拟自然条件风化过程，得到新的P₂O₅和稀土元素富集方式，使矿石中的脉石矿物被酸浸溶出，达到P₂O₅和稀土元素富集的目的。本发明方法简单，容易实施，使用效果好。

Description

富集中低品位磷块岩中P2O5及稀土元素的方法

技术领域

本发明涉及一种化学选矿领域，尤其是一种富集中低品位磷块岩中P₂O₅及稀土元素的方法。

背景技术

中低品位磷块岩俗称胶磷矿，我国磷矿资源储量丰富，但富矿少贫矿多，在工业上应用困难。因此，开发中低品位磷块岩，并有效综合利用中低品位磷矿岩中有价值的元素，是我国磷资源产业可持续发展的保障。但是，想要有效利用中低品位磷矿岩，就必须要使其中的P₂O₅及稀土元素富集中，即要使磷酸盐矿石中碳酸盐矿物的分离。一直以来，人们化费了很大的精力来解决磷酸盐矿石中碳酸盐矿物的分离问题，特别是对沉积型磷酸盐矿石，但是现在还是缺少一种能有效的将其进行分离的工艺。

发明内容

本发明的目的是：提供一种富集中低品位磷块岩中P₂O₅及稀土元素的方法，它可以有效的将中低品位磷矿岩中的碳酸盐矿物分离出来，使矿石中的P₂O₅及稀土元素富集中。

本发明是这样实现的：富集中低品位磷块岩中P₂O₅及稀土元素的方法，按重量份数计算，将10～15份中低品位含稀土磷块岩加入30～45份稀酸进行反应，在反应温度为20℃～50℃的条件下，持续搅拌反应30～50min，反应完成后进行过滤，将滤渣用蒸馏水进行洗涤即可。

所述的稀酸的质量浓度为1～5％的无机酸。

所述的无机酸为稀硫酸或稀盐酸。

本发明的实质是采用稀酸溶解碳酸盐矿物（方解石、白云石）使其溶出，降低磷块岩中脉石矿物的含量，以提高P₂O₅及稀土元素的品位。

稀酸分解磷块岩的相关化学反应（以稀硫酸为例）：

对于本磷矿床，由于其组成主要为胶磷矿，主要反应如下：

Ca₅F(PO₄)₃+5H₂SO₄+2H₂O=H₃PO₄+5CaSO₄·2H₂O+HF (1)

YPO₄+3H₂SO₄=Y₂ (SO₄)₃+H₃PO₄ (2)

矿物中所含碳酸盐的反应：

CaCO₃·MgCO₃+2H₂SO₄=CaSO₄+MgSO₄+2H₂O+CO₂↑ (3)

矿物中倍半氧化物的反应：

Fe₂O₃+3HSO₄=Fe₂ (SO₄)₃+3H₂O (4)

Fe₂O₃+2H₃PO₄=2FePO₄+3H₂O (5)

Al₂O₃+2H₃PO₄=2AlPO₄+3H₂O (6)

生成的HF，与SiO₂或者硅酸盐的作用：

HF+SiO₄=H₂SiF₆+2H₂O (7)

少量H₂SiF₆的分解：

H₂SiF₆=SiF₄↑+2HF↑ (8)

H₂SiF₆+SiO₂=3SiF₄↑+2H₂O (9)

模拟风化磷块岩形成的实验中稀酸浓度选择依据（以稀硫酸为例）：参照上覆黑色页岩中硫的含量（表1），实验目的是为确定后续实验选择合理的硫酸浓度。同一样品，相同粒级，相同反应条件，不同硫酸浓度的实验结果如（表2）所示。均是考虑硫酸浓度的单因素实验。

表1风化磷块岩及黑色页岩硫含量成分表（％）

样品编号	ZF-1	ZF-2	ZF-3	ZF-4	ZF-5	ZY-1	ZY-2
								硫含量（％）	0.074	0.093	0.063	0.083	0.037	1.43	1.17

样品检测：贵州大学矿物加工工程实验室

表2选择硫酸浓度的实验结果

选择硫酸浓度实验结果表明，同一样品，相同粒级，相同反应条件下，硫酸的质量浓度为2％时，浸出液使中低品位含稀土磷块岩中P₂O₅ 、稀土元素发生的富集最理想，而从实验数据可以看出，当硫酸的质量浓度为5%时，富集程度已经很大程度低于硫酸的质量浓度为2％的情况，当硫酸的质量浓度为10%时，基本没有富集。根据实验结果可以得知，硫酸的质量浓度越高，会导致P₂O₅溶解得越多，因此降低了富集效果，但是如果浓度过低，也会导致反应时间过慢而不具备工业实用性。

预先做了3组对比实验。实验步骤如下：

称取5g～10 g矿样（磷块岩经缩分磨至-200目）3～5份，加入蒸馏水使之成为溶液，分别按矿样与硫酸比为3:1～5:1，稀酸浓度分别为2％、5％及10％。将不同浓度的稀硫酸分别加入到3组矿样溶液中，在反应温度为20～40℃，且搅拌的条件下各反应30min～50 min。反应完成后进行过滤，并用蒸馏水洗涤滤渣数次，将滤渣烘干制样后送分析。

(1) 初步实验：保持其他条件不变的情况下，考察反应时间及温度对矿物各组份分解的影响。通过实验，初步确定最优反应时间为50min及最优反应温度为40℃，在此条件下，含稀土磷块岩中P₂O₅的品位从26.13％富集到31.04％，富集率为18.79％。稀土元素的品位从0.054％富集到0.133％。

(2) 单因素实验：稀酸浸P₂O₅最佳工艺条件：温度为40±3℃，稀酸浓度为2～5％，液固比为4:1，反应时间50min。在该条件下，含稀土磷矿中P₂O₅的品位从26.13％富集到32.76％，富集率为最高25.37％，稀土元素的品位从0.054％富集到0.155％。说明磷块岩中的P₂O₅及稀土元素的含量具有一定的相关性。

(3) 正交实验：稀酸浸出P₂O₅最佳工艺条件：温度40±3℃，稀酸浓度2～5％，液固比4 :1，反应时间为40min。该条件下，含稀土磷矿中P₂O₅的品位从26.13％富集到31.91％。富集率为22.12％；稀土元素的品位从0.054％富集到0.152％。通过实验，磷块岩中的P₂O₅及稀土元素的品位都有所增加并达到富集目的。

也可采用稀盐酸或稀硝酸来替换稀硫酸。因为中低品位磷块岩中脉石矿物碳酸盐矿物皆可以与稀盐酸，稀硝酸发生化学反应，使碳酸盐矿物溶出达到使胶磷矿富集目的，但富集胶磷矿工艺成本各不相同。

由于采用了上述技术方案，本发明通过化学方法用稀酸来处理中低品位磷块岩的方式，模拟自然条件风化过程，得到新的P₂O₅和稀土元素富集方式，使矿石中的脉石矿物被酸浸溶出，达到P₂O₅和稀土元素富集的目的。本发明方法简单，容易实施，使用效果好。

具体实施方式

本发明的实施例1：富集中低品位磷块岩中P₂O₅及稀土元素的方法，按重量份数计算，将12份中低品位含稀土磷块岩加入48份质量浓度为5%的稀硫酸进行反应，在反应温度为40℃的条件下，持续搅拌反应40min，反应完成后进行过滤，将滤渣用蒸馏水进行洗涤即可。

本发明的实施例2：富集中低品位磷块岩中P₂O₅及稀土元素的方法，按重量份数计算，将10份中低品位含稀土磷块岩加入50份质量浓度为2%的稀盐酸进行反应，在反应温度为30℃的条件下，持续搅拌反应50min，反应完成后进行过滤，将滤渣用蒸馏水进行洗涤即可。

本发明的实施例3：富集中低品位磷块岩中P₂O₅及稀土元素的方法，按重量份数计算，将15份中低品位含稀土磷块岩加入30份质量浓度为10%的稀硝酸进行反应，在反应温度为50℃的条件下，持续搅拌反应30min，反应完成后进行过滤，将滤渣用蒸馏水进行洗涤即可。

Claims

1.一种富集中低品位磷块岩中P₂O₅及稀土元素的方法，其特征在于：按重量份数计算，将10～15份中低品位含稀土磷块岩加入30～45份稀酸进行反应，在反应温度为20～50℃的条件下，持续搅拌反应30～50min，反应完成后进行过滤，将滤渣用蒸馏水进行洗涤即可。

2.根据权利要求1所述的富集中低品位磷块岩中P₂O₅及稀土元素的方法，其特征在于：稀酸的质量浓度为1～5％的无机酸。

3.根据权利要求2所述的富集中低品位磷块岩中P₂O₅及稀土元素的方法，其特征在于：无机酸为稀硫酸或稀盐酸。