CN102744211A

CN102744211A - 一种磷尾矿改性和分选富集磷和镁的方法

Info

Publication number: CN102744211A
Application number: CN2012102021605A
Authority: CN
Inventors: 赵由才; 左敏瑜; 黄晟; 王明超; 苏良湖
Original assignee: Tongji University
Current assignee: Tongji University
Priority date: 2012-06-18
Filing date: 2012-06-18
Publication date: 2012-10-24
Anticipated expiration: 2032-06-18
Also published as: CN102744211B

Abstract

本发明属于化工物料风力分选技术领域，涉及一种磷尾矿改性和分选富集磷和镁的方法，包含如下步骤：（1）制备改性剂；（2）将磷尾矿与步骤（1）制备的改性剂混合均匀；送入球磨机中，然后过筛，筛下物为改性磷尾矿微粉；（3）将步骤（2）得到的改性磷尾矿微粉进行分选；（4）收集分选产物。本方法具有成本低廉、操作简单、无二次污染、富集效果高等优点，可以广泛用于磷尾矿中镁、磷等有价组分的回收再利用。

Description

一种磷尾矿改性和分选富集磷和镁的方法

技术领域

本发明属于化工物料风力分选技术领域，涉及一种磷尾矿改性和分选富集磷和镁的方法。

背景技术

我国80%的磷矿为中低品位磷矿，为了满足湿法磷酸工艺对原料矿石的品位要求，通过选矿技术对磷矿进行富集成商品磷矿。其中每生产1吨磷精矿，将产生0.44吨含大量磷、镁和钙的磷尾矿。长期以来，对磷尾矿的处理都是采用自然筑坝堆存的方法，这不仅占用了大量的土地和农田，耗费很多的堆场建设和维护费用，而且磷尾矿露天放置，长期受风吹日晒和雨淋，含磷和氟等成分容易通过大气、土壤地表或地下水等对周围地区的生态造成破坏，并直接或间接影响当地居民健康，造成巨大的损失。

分选富集是磷尾矿得以资源化利用的控制因子。目前磷尾矿的分选再利用技术包括酸溶法和浮选法等，以用于生产镁盐、生产镁、磷二元复合肥以及作为建筑材料原料等。但是目前这些工艺均存在一系列的问题。使用酸溶法处理磷尾矿时，容易产生大量的CO₂，发泡严重，酸用量很大，经济成本高，设备要求苛刻。浮选法分选磷尾矿效率不高，而且产生大量难处理污废水，容易造成二次污染。总体而言，目前的各分选工艺存在分选效率不高，经济性差等缺点，而且还存在二次污染严重，流程复杂等问题而无法得以广泛应用。

因此开发成本低廉、简单高效且不会造成二次污染的磷尾矿分离分选技术，对实现磷尾矿资源化利用具有重要的作用。

发明内容

本发明的目的在于为克服现有技术的缺陷而提供一种磷尾矿改性分选富集磷和镁的方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案；

根据上述研究结论，发明人采用改性剂对磷尾矿进行改性处理，促进磷尾矿中含磷组分的单体解离，降低不同颗粒间的黏连性，使磷尾矿中富磷组分和富镁组分实现高效分选富集。

一种磷尾矿改性和分选富集磷和镁方法，包含如下步骤：

（1）制备改性剂；

（2）将磷尾矿与步骤（1）制备的改性剂混合均匀；送入球磨机中研磨，然后过筛，筛下物为改性磷尾矿微粉；

（3）将步骤（2）得到的改性磷尾矿微粉输送到给料器，并通过给料器均匀输送至进料口，文丘里喷射器所产生的真空将进料口内的物料吸附进文丘里喷射器内，并从其文丘里喷射器的喷嘴端沿水平方向喷射出去，分别落入文丘里喷射器收集管正下方的第一收集斗、第二收集斗和第三收集斗；

（4）收集第一收集斗、第二收集斗和第三收集斗中的物料，其中第一收集斗中的物料重复步骤（3），再单独进行一次分选；第三收集斗中的物料重复步骤（3），再单独进行一次分选；最后得到第一收料斗中的物料为磷富集组分，第三收料斗中的物料为镁富集组分。

所述的改性剂由包含以下重量比的物质混合均匀制成：

所述的步骤（2）中，磷尾矿烘干后其含水率小于2.5%，烘干后再与改性剂混合。

所述的步骤（2）中，磷尾矿与改性剂的质量比为1000:1~1000:10。

所述的步骤（2）中，球磨时间为10~15小时。

所述的步骤（2）中，过100~400目筛。

所述的步骤（4）中，第二收料斗中物料重新回到给料器与原料混合再进行分离处理。

所述的磨球机为钢磨球机。

所述的文丘里喷射器的文丘里管喷嘴端公称直径为6~24mm，其输送距离在4~20m，输送速度在4~30m/s，为市售的标准文丘里管。

所述的步骤（3）中，压缩空气通过压缩空气入口输入文丘里喷射器进气端，由于文丘里管的结构特性，压缩空气在文丘里喷射器内流速变大，导致文丘里喷射器的吸附腔形成一个真空度，改性磷尾矿微粉从进料口吸入吸附腔内，然后与压缩空气一起由文丘里喷射器喷嘴排出，改性磷尾矿微粉沿水平方向喷射出去，在收集管内不同颗粒进行分离。

三乙醇胺具有提高粉磨过程中颗粒的比表面积的性质，比表面积的增大有利于颗粒与气体分子的结合，从而加大了微粉颗粒间的比重差异。十二烷基苯能提高微粉颗粒间的流动性，降低颗粒间的静电吸引力，减少不同颗粒微粉间的黏连，在钢球磨机的研磨下，促进含磷颗粒的单体解离，提高分选效果。同时，实验过程中发现，文丘里喷射器的吸附腔所产生的真空度能加速压缩空气与磷尾矿微粉的结合，进一步提高磷尾矿分选效率。

与现有技术对比，本发明具有如下的优点和效果：

本方法具有成本低廉、操作简单、无二次污染、富集效果高等优点，可以广泛用于磷尾矿中镁、磷等有价组分的回收再利用。具体如下：

1．由于本发明的分选方法利用物料的密度差异进行风选富集，不消耗硫酸和磷酸，不会产生二次污染。

2．由于本发明的分选方法利用文丘里的独特结构，可以高效富集，具有成本低廉、操作简单等优点。

3.本发明的分选方法利用风力进行分选，不消耗水，即节约成本，也不会产生水污染。

4.本发明能高效回收磷尾矿中的磷、镁组分，实现了磷尾矿的回收利用，从而减少磷尾矿的堆积对环境造成的压力。

附图说明

图1为本发明实施例利用文丘里喷射器对磷尾矿分选富集磷和镁的示意图。

1压缩空气入口， 2进料口，

3皮带， 4给料器，

5文丘里喷射器， 6收集管，

7第一收集斗， 8第二收集斗，

9第三收集斗。

具体实施方式

实施例1

取自云南省某浮选磷尾矿，其的典型化学组分如表1所示。

表1浮选磷尾矿典型化学组分

（1）量取包含下列重量百分百的各种原料，并将各组分原料混合均匀，制得改性剂；

（2）将浮选磷尾矿烘干至含水率为1.35%，称取磷尾矿：改性剂=1000:1质量比后，混合均匀，送入钢球磨机中连续球磨10小时，过160目筛，所得筛下物为磷尾矿微粉；

（3）分选过程

如图1所示，建立改性磷尾矿风力分选装置。采用标准型文丘里喷射器，公称直径为12mm，材质为不锈钢，输送距离为5~18m，输送速度4~30m/s，其中输送距离和输送速度均为可调节式。本实例中文丘里喷射器的设定输送距离为12m，输送速度为6m/s；

通过皮带3将上面得到的磷尾矿微粉输送到给料器4，并通过给料器4均匀输送至文丘里喷射器的进料口2。压缩空气通过压缩空气入口1进入文丘里喷射器，由于文丘里管喷射器特殊结构，压缩空气的流速变大，导致其吸附腔内产生一个真空度，将置于进料口2中的磷尾矿微粉吸入文丘里管喷射器吸附腔后从文丘里管喷嘴端射出，并在收集管中沿水平方向喷射。其中的收集管6直径为120cm，长度为12m的PVC圆管，收集管最末端设有用于收集逃逸粉尘的高为5m的烟囱。在收集管0~12m部分，每隔4m在其正下方设置一个收料斗，共为3个收料斗，从前往后依次命名为第一收料斗7，第二收料斗8，第三收料斗9；

（4）喷射于收集管中的物料通过自动刮板，将各段物料分别扫至其正下方的收料斗。

其中第二收料斗中物料重新回到给料器，与原料混合后再进行分选。

第一收集斗中的物料重复步骤（3），再单独进行一次分选；第三收集斗中的物料重复步骤（3），再单独进行一次分选。经上述进行的三次分选后，最后得到第一收料斗中的物料为富磷物料，第三收料斗中的物料为富镁物料。

富集效果

对上面得到的富磷物料和富镁物料，消解后进行ICP分析。测出富磷物料中P₂O₅含量为26.4%，富镁物料中MgO含量为41%，实现了磷尾矿中磷和镁的分离和富集。相比于浮选工艺，本工艺对原矿的要求低。本工艺采用P₂O₅品位极低的磷尾矿即可获得与浮选工艺相当P₂O₅品位的磷精矿。此外富镁物料也可资源化利用，实现了磷尾矿的全量资源化。

实施例2

取自湖北省某浮选磷尾矿，其的典型化学组分如表2所示。

表2浮选磷尾矿典型化学组分

（1）按下列质量百分比称取改性剂各组分，并将各组分原料混合均匀，制得改性剂；

（2）将浮选磷尾矿烘干至含水率为1.95%，按磷尾矿：改性剂=1000:10质量比称取磷尾矿和改性剂后，混合均匀，送入钢球磨机中连续球磨15小时，过380目筛，所得筛下物为磷尾矿微粉；

（3）分选装置的建立和分选过程

采用文丘里管喷射其的为标准型，公称直径为6mm，材质为碳钢，输送距离为4~14m，输送速度4~20m/s，其中输送距离和输送速度均为可调节式；

本实例中文丘里管喷射器的设定输送距离为9m，输送速度为5m/s。通过皮带将上面得到的磷尾矿微粉输送至给料器，并通过给料器均匀输送至文丘里管喷射器进料口。压缩空气入口1将压缩空气输入文丘里喷射器进气端，由于文丘里喷射器的结构特性，压缩空气在文丘里喷射器内流速变大，导致其吸附腔内产生一个真空度，将置于进料口中的磷尾矿微粉吸入文丘里喷射器吸附腔后从喷嘴端射出，并在收集管中沿水平方向喷射；其中的收集管直径为120cm，长度为9m，末端设置有用于收集逃逸粉尘的高为5m的烟囱。每隔3m设置一个收料斗，共为3个收料斗，从前往后分别命名为第一收料斗，第二收料斗和第三收料斗；

（4）其中第二收料斗的物料重新回到给料器；与原料混合后再进行分选。

第一收集斗中的物料重复步骤（3），再单独进行一次分选；第三收集斗中的物料重复步骤（3），再单独进行一次分选。

经过上述的三次分选后，最后得到第一收料斗中的物料为富磷物料，第三收料斗中的物料为富镁物料。

富集效果

对上面得到的富磷物料和富镁物料，消解后进行ICP分析。其中富磷物料中P₂O₅含量为23.4%，富镁物料中MgO含量为44%。实现了磷尾矿中富磷组分和富镁组分的分离与富集。相比与浮选等工艺，本工艺对磷尾矿的P₂O₅要求低，所得到的磷精矿P₂O₅品位较高。同时富磷物料的品质满足下游生产磷肥等产品的要求，富镁物料也可以进一步资源化利用。整个工艺过程中无尾料产生，对环境污染极少。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种磷尾矿改性和分选富集磷和镁的方法，其特征在于：包含如下步骤：

（1）制备改性剂；

（3）将步骤（2）得到的改性磷尾矿微粉进行分选；

（4）收集分选产物。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的改性剂由包含以下重量比的物质混合均匀制成：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的步骤（2）中，磷尾矿烘干后其含水率小于2.5%，烘干后再与改性剂混合。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的步骤（2）中，磷尾矿与改性剂的质量比为1000:1~1000:10。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的步骤（2）中，球磨时间为10~15小时；或所述的步骤（2）中，过100~400目筛。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的步骤（3）中的分选为：将改性磷尾矿微粉输送到给料器（4），并通过给料器（4）均匀输送至进料口（2），文丘里喷射器（5）所产生的真空将进料口（2）内的物料吸附进文丘里喷射器（5）内，并从其文丘里喷射器（5）的喷嘴端沿水平方向喷射出去，分别落入文丘里喷射器（5）收集管（6）正下方的第一收集斗（7）、第二收集斗（8）和第三收集斗（9）。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的步骤（4）的收集分选产物包括以下步骤：收集第一收集斗、第二收集斗和第三收集斗中的物料，其中第一收集斗中的物料重复步骤（3），再单独进行一次分选；第三收集斗中的物料重复步骤（3），再单独进行一次分选；最后得到第一收料斗中的物料为磷富集组分，第三收料斗中的物料为镁富集组分。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的步骤（4）中，第二收料斗（8）中物料重新回到给料器（4）与原料混合后再进行分离处理。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的磨球机为钢磨球机。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的文丘里喷射器的文丘里管喷嘴端公称直径为6~24mm，其输送距离在4~20m，输送速度在4~30m/s。