CN104445120B - 一种磷铵与氢氧化镁联产方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磷铵与氢氧化镁联产方法及系统，属于肥料生产技术领域。方法包括：将含镁的磷矿浆升温至40-60℃，加入脱镁剂，反应时间2-3小时，控制终点浆液pH4.5-5.0，固液分离，固相用于生产磷酸，液相循环使用做为脱镁剂或/和进入氢氧化镁生产装置；将得到的液相分离物送入氢氧化镁生产装置，与氨反应进行一次沉淀，控制pH8.5-9.5条件下反应20-40分钟，固液分离，一次滤饼进入磷铵生产装置，一次滤液与氨进行二次沉淀，反应温度为35-50℃，反应pH9.5-10.5，反应时间2-3.5小时，固液分离，二次滤饼用于氢氧化镁，二次滤液用于含镁的磷矿的磨浆过程或/和用于洗涤脱镁得到的固相分离物。

Description

一种磷铵与氢氧化镁联产方法及系统

技术领域

本发明属于肥料生产技术领域，特别涉及一种磷铵与氢氧化镁联产方法及系统，尤其涉及一种采用酸法脱镁联产磷铵与氢氧化镁的方法及系统。

背景技术

磷是农作物必不可少的元素。随着科学技术的发展，磷的用途也在不断扩大。磷矿资源则是发展磷化工的重要基础原料，磷矿的主要矿物成分为胶磷矿和微晶磷灰石，次要矿物有石英、白云石、方解石及长石碎屑、碳泥质物和少量海绿石等。磷矿主要用来制作磷酸，磷酸作为最终化工产品或其他磷化工产品的中间产品，对国民经济的发展起到很大的作用。它主要体现在以下两个方面:一，用于生产各种肥料，例如磷酸一铵、磷酸二铵、重过磷酸钙等。二，作为化工中间产品，用于生产高附加值的精细磷化工产品。如医药级磷酸盐、食品级磷酸、电子级磷酸、磷酸盐光电材料，水的软化剂，酸型去垢剂的缓冲剂等等。

成熟的浮选工艺是磷矿石主要而有效的选别方法，它被用来选别沉积矿床矿石和带有硅质脉石的内成磷灰石。磷矿的浮选法包括直接浮选，反浮选，反—正浮选，正—反浮选和双反浮选，脱泥—反浮选等流程，尤以正—反浮为佳，其余流程的精矿质量相对差些。脱泥—反浮选流程与双反浮选虽较简单，但精矿质量与回收率难以兼顾。双反浮选，特别是脱硅反浮选，泡沫较黏，用于生产会造成泡沫输送困难，所用的捕收剂混合胺价格也很高。常见的磷矿脱镁方法包括以下几种。

（1）擦洗脱泥：目前对于风化程度较高的矿石，采用擦洗脱泥的洗选工艺已经很成熟，其流程结构一般为两段洗矿，主要设备为圆筒洗矿机或槽式洗矿机，而在第一段常配置洗矿筛。这些装置目前存在共同问题是矿泥中磷品位高，有用成分损失较大。擦洗脱泥工艺在国外应用较多，但我国风化矿仅占1.5％。因而推广应用的范围有限。磷矿的擦洗脱泥工艺在生产中的实践表明，只能提高1～3个品位，随着高品位磷矿储量的日益减少，中低品位的磷矿的开采，简单的擦洗脱泥工艺，已经不能满足加工的需要。

（2）重选；重力选矿法应用于磷矿的分选，在前苏联和美国较多。在实验室用重介质设备分选佛罗里达高镁磷矿，获得了较好的结果。重介质分选工艺具有分离效率高、环境污染小的特点，成为这几年研究的热点；但重介质选矿仅适于一定的粒度范围的磷矿，其细粒级部分仍需辅以浮选法选别。

（3）化学选矿：该法主要适用于碳酸盐含量不高且嵌布粒度较细的钙质磷矿石和分离浮选精矿中的杂质。化学选矿是降低磷矿中MgO含量的有效技术，但加工费用较高，设备要求高，一般不采用。

（4）光电选矿：光电选矿是利用磷矿物和脉石之间的色差来进行选别的，是近年来电子发展的结果，其应用越来越受到重视。其他的选矿流程如：焙烧—消化工艺、磁选矿技术以及联合选矿流程，在磷矿的脱镁降硅生产中不常应用。

我国有丰富的磷矿资源。但绝大部分都是中低品位沉积磷块岩矿，一般都有一定数量的白云石矿物伴生，其中的MgO对酸法加工有十分不利的影响。例如可导致过磷酸钙转化率低；严重吸湿结块；湿法磷酸料浆过滤强度和装置生产能力大大降低，P₂O₅转化率或回收率低等。低镁高品位磷矿供应的困难在相当程度上阻碍了我国酸法磷肥和磷化工产品的发展，它给制肥工艺造成困难，增加酸耗，降低产品的质量，影响了企业的经济效益，因此降低磷矿中MgO的含量对磷矿的后续加工非常重要。胶磷矿中的镁一般以白云石CaO·MgO·(CO₂)₂的形式存在。以往磷矿脱镁的方法有两类：热法和酸法。热法即煅烧消化法，是在约850℃高温下煅烧25-30mm的磷矿，使碳酸盐分解，然后用水消化，使CaO和MgO转化为溶液和细粒悬浮态Ca(OH)₂和Mg(OH)₂而随消化水流走，从而与磷矿物相分离，这种方法能耗大；磷矿粉碎造成的磷损失很大。

酸法是利用白云石和磷矿物与酸性物质反应活性的差异。酸性物质有许多种，但从原料廉价易得、流程设备简单、经济合理的观点来看、以酸化剂作为酸性物质来源显然具有无可比拟的优点。在酸法脱镁后的溶液中，除部分杂质外，主要成分为镁盐。本发明提供了一种方法及系统，该方法采用酸法脱镁，并可以采用常见的磷铵生产系统联产磷铵与氢氧化镁，在酸法脱镁的过程后，磷矿经脱镁后MgO含量基本在0.4%-0.6%，脱镁率可达到70-80%，且P₂O₅的损失较小；在氢氧化镁生产过程中一次沉淀得到的沉淀物可以用于化肥磷铵生产，二次沉淀的滤液可用于磨浆过程和洗涤过程，二次沉淀的沉淀物用于生产氢氧化镁，产品纯度大部分在95%以上，收率在60%以上，其中大部分甚至在70%以上，符合工业级氢氧化镁的要求。整个生产过程基本无外排，原料利用率高且得到的产品质量好。

发明内容

本发明实施例提供了一种磷铵与氢氧化镁联产方法及系统。所述技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种磷铵与氢氧化镁联产方法，该方法包括以下步骤：

(1)将含镁的磷矿浆（磷矿经粉碎、磨浆和浓密等处理）配成质量浓度为35-55%的浆液，升温至40-60℃，搅拌下向浆液中加入脱镁剂，反应时间2-3小时，控制终点浆液pH4.5-5.0，脱除磷矿中的镁，固液分离，固相送入磷酸生产装置用于生产磷酸，液相循环使用做为脱镁剂或/和进入氢氧化镁生产装置用于生产氢氧化镁。

（2）将步骤(1)得到的适合浓度（MgO的质量含量在1-1.4%，优选在1.2%左右）的液相分离物送入氢氧化镁生产装置，与氨反应进行一次沉淀，控制pH8.5-9.5条件下反应20-40分钟，固液分离，一次滤饼（主要为磷酸镁和固体钙盐）进入磷铵生产装置（主要为化肥磷铵生产装置），一次滤液与氨进行二次沉淀，反应温度为35-50℃，反应pH9.5-10.5，反应时间2-3.5小时，固液分离，二次滤饼经纯化、干燥后得到氢氧化镁产品，二次滤液（主要成分为镁、磷酸盐、铵盐等）分别送入矿浆生产系统用于含镁的磷矿的磨浆过程和/或送入酸法脱镁系统用于洗涤步骤(1)得到的固相分离物。

（3）将步骤(1)得到的固相分离物送入磷酸生产装置生产磷酸，将制得的磷酸送入到磷铵生产装置（工业磷铵生产装置和化肥磷铵生产装置均可）与氨反应制得磷铵。

其中，在步骤(1)中，含镁的磷矿浆的粒度最好小于100目。

其中，在步骤(1)中，浆液中MgO（干基）与脱镁剂的摩尔比为1:2.0-2.5，优选为1:2.3；脱镁剂包括酸化剂和镁盐（步骤（1）的液相补充），其配比根据磷矿的质量进行调整；脱镁剂的质量浓度为5-15%，优选为12%。

其中，在步骤(1)中，在工业连续生产中，脱镁反应连续进行5-7小时（优选6小时）后，固液分离，液相分离物循环使用做为脱镁剂并根据需要添加酸化剂和水调整pH值。

其中，在步骤(1)中，采用沉降法进行固液分离解决了反应液黏度高不便于分离的问题。

其中，在步骤(1)中，固液分离后需要对固相分离物进行洗涤，洗涤剂的用量为固相分离物质量的1-1.5倍，洗涤剂可以是外加的清水，也可以是氢氧化镁生产装置中的二次滤液，也可以是前述两种的混合物，优选为氢氧化镁生产装置中的二次滤液。

其中，在步骤（2）中，二次沉淀过程包括，通氨搅拌反应20-40分钟后，停止通氨，再搅拌反应0-30分钟，优选为30分钟（通氨搅拌反应）与15分钟（再搅拌反应）的沉淀过程。

其中，二次滤液送入磨浆过程（矿浆生产系统的球磨装置）和洗涤过程（酸法脱镁系统的洗涤槽）的质量比为1：4-4.5，既能保证废水无外排，也能保证上述两过程的用水。

另一方面，本发明实施例提供了一种磷铵与氢氧化镁联产系统，该系统包括矿浆生产系统、酸法脱镁系统、磷酸生产装置、磷铵生产装置、液氨储罐和氢氧化镁生产装置等。其中，矿浆生产系统通过管路与酸法脱镁系统连接，酸法脱镁系统的精矿浆输出端通过管路与磷酸生产装置连接，酸法脱镁系统的脱镁废水输出端通过管路与氢氧化镁生产装置连接，同时，酸法脱镁系统的脱镁废水输出端通过管路与酸法脱镁系统的脱镁剂加入端连接，即酸法脱镁系统产生的脱镁废水自循环作为脱镁剂。磷铵生产装置通过管路与液氨储罐和磷酸生产装置连接。

其中，本发明实施例中的氢氧化镁生产装置包括干燥结构与依次通过管路连接的一次反应器、一次过滤结构、二次反应器和二次过滤结构等。其中，一次反应器通过管路与酸法脱镁系统(具体为沉降槽和洗涤槽)连接，一次反应器和二次反应器的氨气输入端通过管路与液氨储罐连接，一次过滤结构的滤饼输出端通过皮带传送机与磷铵生产装置(具体为肥料磷铵生产装置)连接。二次过滤结构的滤液输出端通过管路与酸法脱镁系统和/或矿浆生产系统连接分别用于磨浆过程和洗涤过程，二次过滤结构的滤饼输出端通过皮带传送机与干燥结构连接用于生产氢氧化镁。当然，氢氧化镁生产装置还包括设于二次过滤结构与干燥结构之间的洗涤结构；其中，二次过滤结构的滤饼输出端通过皮带传送机与洗涤结构的输入端连接，洗涤结构的固体输出端通过皮带传送机与干燥结构连接，洗涤结构的洗液输出端通过管路与酸法脱镁系统（具体可以是酸法脱镁系统中的洗涤槽）连接或者与矿浆生产系统（球磨装置）连接。其中，洗涤结构具体可以是洗涤槽。

其中，本发明实施例中的酸法脱镁系统包括矿浆储槽、萃取槽、沉降槽、洗涤槽、酸化槽、补水装置和补酸装置等。其中，矿浆生产系统（浓密机）、矿浆储槽、萃取槽和沉降槽通过管路依次连接，沉降槽下层的矿浆出口通过管路与洗涤槽的进液口连接，沉降槽上层的清液出口和洗涤槽上层的清液出口均通过管路与酸化槽和一次反应器连接，洗涤槽下层的精矿浆输出端通过管路与磷酸生产装置连接，洗涤槽的补水端通过管路与二次过滤结构的滤液输出端连接，酸化槽还通过管路与萃取槽、补酸装置和补水装置连接。

其中，本发明实施例中的萃取槽由依次串联的四级反应器（一级反应器、二级反应器、三级反应器、四级反应器）组成，一级反应器与矿浆储槽连接，一级反应器和二级反应器均与酸化槽连接；该设计采用多级分流加脱镁剂的方式来控制pH值，可以防止局部酸度过浓，造成磷酸的损失。反应器（一级反应器、二级反应器、三级反应器、四级反应器）包括反应器本体、反应器本体外设的保温夹套、反应器本体内设的搅拌桨、反应器本体上设置的进料口、反应器本体上部设置的出料口、反应器本体上设置的循环管路和设于反应器本体上的温度计与pH计，循环管路的两端分别与反应器本体的底部和出料口连接且其上设有循环泵，用于对物料进行强制循环，以使反应更加充分，当达到一定要求时进入下一级反应器。一级反应器与矿浆储槽之间设有预加热反应器用于将矿浆预热到适合温度以保证脱镁效果。

其中，本发明实施例中的沉降槽为斜板沉降器，一次过滤结构为离心过滤器，二次过滤结构为板框压滤机。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

1、本发明实施例提供的酸法脱镁方法和装置，采用磷矿化学法除镁新工艺，克服了原有方法存在的问题，除镁反应选择性高（MgO含量基本在0.4%-0.6%，脱镁率可达到70-80%），磷损失小，方法简便易行（可连续生产，脱镁剂补充较少），经济合理。酸化后的沉降液和洗涤液进行循环使用，其脱镁效果较理想，可以大大降低生产成本，且避免了排放造成的环境污染。

2、本发明实施例提供的氢氧化镁的方法和装置，采用酸法脱镁废液生产高附加值的氢氧化镁，同时副产品可用于生产磷铵，而废液可以返回酸法脱镁系统和矿浆生产系统使用，最大限度地对酸法脱镁废液进行利用且基本无废物外排。

3、本发明实施例提供的磷铵与氢氧化镁联产方法及系统，对脱镁和氢氧化镁生产的具体参数进行了探讨，最大限度地提高了脱镁效果与减少磷损失，并高收率（70%以上）与纯度（95%以上）地得到了氢氧化镁产品。

附图说明

图1是本发明实施例提供的磷铵与氢氧化镁联产系统的结构框图；

图2是本发明实施例提供的磷铵与氢氧化镁联产系统的详细结构框图；

图3是是本发明实施例提供的萃取槽的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的反应器的结构示意图。

图中：11矿浆储槽、12预加热反应器、13一级反应器、14二级反应器、15三级反应器、16四级反应器、17酸化槽、21反应器本体、22搅拌桨、23保温夹套、24进料口、25出料口、26循环泵。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

实施例1

参见图1和2，本发明实施例提供了一种磷铵与氢氧化镁联产方法，该方法包括以下步骤：

(1)浮选脱镁：将含镁的磷矿浆（原矿浆如表1所示）配成质量浓度为含水35%的浆液，升温至60℃，搅拌下向浆液中加入脱镁剂（脱镁剂的浓度为12%，浆液中MgO（干基）与脱镁剂的摩尔比为1:2.3），反应时间2小时，控制终点浆液pH4.7左右，采用斜板沉降器进行固液分离，液相为脱镁废水，固相为精矿浆（洗涤后镁和磷含量如表1和表2所示）。

表1

表2

其中，表1为直接使用脱镁剂的效果，表2为料浆上层清液经酸化后作为洗涤剂与磷矿反应的效果。从表1和表2可以看出，刚开始反应时不是很稳定，洗涤后MgO含量较高，稳定后逐渐降低；当料浆上层清液经酸化后作为洗涤剂与磷矿反应时，磷矿中的MgO含量有较明显的降低，而P₂O₅的损失较小，从各项数据中可以看出用循环液脱镁的效果也较理想。

（2）生产氢氧化镁：将步骤(1)得到的适合浓度（MgO的质量含量在1.2%左右）的液相分离物送入氢氧化镁生产装置，常温下与氨反应进行一次沉淀，控制pH9.0条件下通氨搅拌反应30分钟后，停止通氨，再搅拌反应15分钟，固液分离，一次滤饼（主要为磷酸镁和固体钙盐）进入磷铵生产装置（主要为化肥磷铵生产装置），一次滤液与氨进行二次沉淀，反应温度为45℃，反应pH10.5，反应时间2小时，固液分离，二次滤饼经纯化、干燥后得到氢氧化镁产品（纯度96.01%，收率80.23%）。

其中，一次沉淀的主要反应过程为：

3Mg²⁺+2PO4^3－→Mg₃(PO₄)₂↓

Ca²⁺+2OH^－→Ca(OH)₂↓

Ca²⁺+SO₄ ^2-→CaSO₄↓

其中，二次沉淀的主要反应过程为：

Mg²⁺+2OH^－→Mg(OH)₂↓

2NH₄ ⁺+SO₄ ^2-→(NH₄)₂SO₄

具体地，步骤(1)得到的液相产物的pH值为5.0-5.5，当pH值达到7时，开始出现白色沉淀；继续通入氨气，当pH达到9.0时，停止通氨，固液分离后，滤液通入氨气，溶液中仍有白色沉淀生成，pH达到10.5，停止通氨，持续搅拌反应2小时，反应完成后，固液分离，滤饼经洗涤烘干后即得产品氢氧化镁。

（3）生产磷铵：将步骤(1)得到的固相分离物送入磷酸生产装置生产磷酸，将制得的磷酸送入到磷铵生产装置（工业磷铵生产装置和化肥磷铵生产装置都可，高纯度的磷酸可以通入工业磷铵生产装置，如工业磷酸二铵生产装置）与氨反应制得磷铵。

实施例2

实施例2在实施例1的基础上，对脱镁剂浓度、脱镁反应的持续运行时间、二次沉淀反应时间和二次沉淀反应pH参数进行了探讨，以最大限度地提高了脱镁效果与减少磷损失，并高收率与纯度地得到了氢氧化镁产品。

（1）脱镁剂浓度的影响

在磷矿（P₂O₅为29.1%，MgO为2.04%）中MgO脱镁剂摩尔比为1︰2.3，矿浆浓度（含H₂O）一定、反应时间为2h、反应温度为50℃的条件下，改变脱镁剂浓度和脱镁剂的量，实验结果如表3所示：

表3

（2）脱镁反应的持续运行时间的影响

本实验MgO与脱镁剂的摩尔比为1：2.3，脱镁剂浓度12%，反应温度为50℃的条件下，实验结果如表4所示：

表4

本次实验运行12h后开始使用循环的酸化液，通过加入酸化剂控制酸化液的pH值，从表4中可以看出运行12h前，磷矿的脱镁率稳定在60-70%，之后脱镁率呈逐渐下降的趋势，但P₂O₅损失不大，脱镁效果好。

表5

本次在实验运行6h后开始使用酸化液，实验数据表明，酸化剂的用量经调整后，反应稳定，磷精矿中MgO含量均在1%以下，且P损失不大，基本符合生产磷酸盐的要求。

（3）二次沉淀反应时间的影响

为减少氨气用量，减轻工业化中反应设备的负荷，我们就反应时间进行了摸索，下表即为更改反应时间后的系列结果如表6所示：

表6

注：以实验1为例，“40+20”为通氨反应40min，再停止通入氨气继续搅拌反应20min。

从表6可以看出，缩短反应时间对产品的纯度有一定的影响。在通氨30min，停止通入氨气后继续反应15min时，产品纯度及收率均较理想；当总反应时间缩短至30min时，产品纯度略有下降。而在保证通氨时间30min的情况下，继续搅拌反应一段时间后再将料浆进行分离与直接分离料浆的最大区别在于产品收率，前者的收率明显高于后者，说明该反应需要一定的消化期以生成更多的产物。

（4）二次沉淀反应pH值的影响

脱镁混合溶液反应用量为3000g，其中MgO含量为1.2%，经二步沉淀法反应后产品纯度与收率如表7所示：

表7

实验号	二次沉淀pH	MgO/%	Mg(OH)2/%	收率/%
					1	10.07	64.19	93.08	71.31
2	9.98	67.15	97.37	64.39
					3	10.16	64.95	94.17	81.44
4	10.02	67.26	97.52	73.78
					5	10.11	65.30	94.68	65.83
6	10.25	66.32	96.16	80.48
					7	9.97	63.68	92.34	79.61
8	9.85	63.43	91.97	64.82
					9	9.87	65.93	95.61	71.87
10	9.94	66.68	96.68	84.16
					11	9.86	66.44	96.34	83.68
12	9.82	66.25	96.06	73.14
					13	10.16	66.56	96.52	74.83

从表7中看出，产品纯度大部分在95%以上，收率在60%以上，其中大部分甚至在70%以上，符合工业级氢氧化镁的要求。且二次沉淀时，pH略高于10时，纯度和收率都较高。

此外，还进行了二次中和料浆的沉降实验，实际情况显示反应完成，停止搅拌约20min后，料浆分层明显，且沉淀界面无明显变化。

实施例3

参见图1和2，本发明实施例提供了一种磷铵与氢氧化镁联产系统，该系统包括矿浆生产系统3、酸法脱镁系统1、磷酸生产装置401、磷铵生产装置（包括工业磷铵生产装置401和/或工业磷铵生产装置402）、液氨储罐404和氢氧化镁生产装置2等。其中，矿浆生产系统3通过管路与酸法脱镁系统1连接，酸法脱镁系统1的精矿浆输出端通过管路与磷酸生产装置401连接，酸法脱镁系统1的脱镁废水输出端通过管路与氢氧化镁生产装置2连接。同时，酸法脱镁系统1的脱镁废水输出端通过管路与其脱镁剂加入端连接，即酸法脱镁系统1产生的脱镁废水自循环作为脱镁剂。磷铵生产装置（这里可以是工业磷铵生产装置，高纯度的磷酸尤其适合工业磷酸二铵的生产）通过管路与液氨储罐404和磷酸生产装置401连接。其中，磷酸生产装置401具体可以为湿法磷酸萃取装置，用于生产磷酸或者磷肥。其中，液氨储罐404用于向氢氧化镁生产装置2和磷铵生产装置（402、403）提供氨气，可以为一个提供整个系统，也可以为多个分别提供多个结构。

其中，参见图2，本发明实施例中的氢氧化镁生产装置包括干燥结构205与依次通过管路连接的一次反应器201、一次过滤结构202、二次反应器203和二次过滤结构204等。其中，一次过滤结构202和二次过滤结构204用于对反应液进行固液分离，其滤饼输出端通过皮带传送机输出，其滤液输出端通过管路输出。其中，干燥结构205用于对二次过滤结构204输出的滤饼进行干燥以得到氢氧化镁产品。

进一步地，参见图2，本发明实施例中的氢氧化镁生产装置2的结构框图为：一次反应器201通过管路与酸法脱镁系统1（具体为沉降槽104和洗涤槽105）连接，一次反应器201的氨气输入端和二次反应器203的氨气输入端通过管路与液氨储罐404连接，一次过滤结构202的滤液输出端与二次反应器203连接，一次过滤结构202的滤饼输出端通过皮带传送机与磷铵生产系统3（具体为肥料磷铵生产装置403，更具体可以是调浆槽或者造粒机等分别用作原料或包膜剂）连接，二次过滤结构204的滤液输出端通过管路与酸法脱镁系统1（具体可以是洗涤槽105）和/或矿浆生产系统3（具体为球磨装置302）连接，二次过滤结构204的滤饼输出端通过皮带传送机与干燥结构205连接用于生产氢氧化镁。其中，二次过滤结构204输出的过滤液可以返回用于酸法脱镁系统1，具体可以用于洗涤脱镁后的精矿。一次过滤结构202输出的滤饼含有一定的磷元素并含有少量的镁元素和钙元素等，可以直接用于化肥生产，如用于肥料磷酸一铵的生产。其中，本发明中的各装置通过管路相连，根据需要可以设置泵、阀门等结构，本实施例省略详细描述。其中，综合沉淀的情况和保证过滤效果，本发明实施例中的一次过滤结构202为离心过滤器，也可以为板框压滤机。二次过滤结构204为板框压滤机。

其中，一次沉淀反应在常温与一定pH值条件下进行，则本发明实施例中的一次反应器201包括反应器本体、反应器本体内设的搅拌桨和设于反应器本体上的pH计等。而二次沉淀反应在一定温度与一定pH值条件下进行，则本发明实施例中的二次反应器203包括反应器本体、反应器本体外设的保温夹套、反应器本体内设的搅拌桨和设于反应器本体上的温度计与pH计等。

其中，在本发明的另一实施例中，氢氧化镁生产装置2还包括设于二次过滤结构204与干燥结构205之间的洗涤结构；其中，二次过滤结构204的滤饼输出端通过皮带传送机与洗涤结构的输入端连接，洗涤结构的固体输出端通过皮带传送机与干燥结构205连接，洗涤结构的洗液输出端通过管路与酸法脱镁系统1（具体可以是酸法脱镁系统1中的洗涤槽105）和矿浆生产系统3（球磨装置302）连接。其中，洗涤结构具体可以是洗涤槽。

其中，参见图2，本发明实施例中的矿浆生产系统3包括依次设置的粉碎装置303、球磨装置302和浓密机301等，且前述三个结构形成多个循环用于得到合适粒度和浓度的含镁的磷矿浆，其结构为本领域的技术人员所熟知，故省略详细描述。另外，球磨装置302还通过管路与二次过滤结构204的滤液输出端连接。

其中，参见图2，本发明实施例中的酸法脱镁系统1包括矿浆储槽101、萃取槽102、沉降槽104、洗涤槽105、酸化槽103、补水装置106和补酸装置107等。矿浆储槽101用于储存矿浆生产系统3（浓密机301）输出的磷矿浆；萃取槽102为采用脱镁剂除去矿浆中镁等杂质的反应器；沉降槽104用于对萃取槽102输出的经过脱镁处理的料桨进行固液分离，其上层清液返回酸化槽103作为脱镁剂循环使用，下层矿浆输出到洗涤槽105；洗涤槽105用于对沉降槽104输出的下层矿浆进行洗涤，其上层清液返回酸化槽103循环使用，其下层精矿输出到磷酸生产装置401；其中，酸化槽103用于向萃取槽102提供合适浓度的脱镁剂并接收沉降槽104和洗涤槽105返回的上层清液；补水装置106和补酸装置107分别用于向酸化槽103补水和补酸化剂以使其中的脱镁剂保持合适的浓度。

具体地，参见图2，本发明实施例中的提供的酸法脱镁系统1的连接关系为：矿浆生产系统3、矿浆储槽101、萃取槽102和沉降槽104通过管路依次连接，沉降槽104下层的矿浆出口通过管路与洗涤槽105的进液口连接，沉降槽104上层的清液出口和洗涤槽105上层的清液出口均通过管路与酸化槽103的返酸口和一次反应器201连接，洗涤槽105下层的精矿出料口通过管路与磷酸生产装置401连接，洗涤槽105的补水端通过管路与二次过滤结构204的滤液输出端连接，酸化槽103还通过管路与萃取槽102（与其出料口连接）、补酸装置107（与其补酸口连接）和补水装置106（与其补水口连接）连接。其中，本发明中的各装置通过管路相连，根据需要可以设置泵、阀门等结构，本实施例省略详细描述。

其中，参见图3，本发明实施例中的萃取槽102由依次串联的四级反应器组成（一级反应器13、二级反应器14、三级反应器15、四级反应器16），其中，一级反应器13与矿浆储槽101连接，且一级反应器13和二级反应器14均与酸化槽17连接。其中，二级反应器14、三级反应器15和四级反应器16都采用低进高出。该设计采用多级分流加脱镁剂的方式来控制pH值，可以防止局部酸度过浓，造成磷酸的损失。

具体地，参见图3和图4，本发明实施例中的反应器（一级反应器13、二级反应器14、三级反应器15、四级反应器16）包括反应器本体21、反应器本体21外设的保温夹套23（其上设有蒸汽加热结构和冷却水冷却结构）、反应器本体21内设的搅拌桨22、反应器本体21上设置的进料口24（一级反应器13设于反应器本体21上部，二级反应器14、三级反应器15和四级反应器16设于反应器本体21下部）、反应器本体21上部设置的出料口25、反应器本体21上设置的循环管路26和设于反应器本体21上的温度计（图未示）与pH计（图未示）等。其中，循环管路26的两端分别与反应器本体21的底部和出料口25（具体可以为出料口三通）连接且其上设有循环泵。进一步地，反应器本体21还可以设置检查口或二氧化碳检查仪以跟踪反应进程。优选地，pH计设于反应器本体21上的多个位置以保证精确控制。其中，反应器本体21中的液位升至出料口25处时，开启循环泵对物料进行强制循环，以使反应更加充分，当达到一定要求时进入下一级反应器。

优选地，参见图3，本发明实施例中的一级反应器13与矿浆储槽11之间设有预加热反应器12用于将矿浆预热到适合温度以保证脱镁效果。其中，本发明实施例中的沉降槽104为斜板沉降器以保证固液分离的效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种磷铵与氢氧化镁联产方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)将含镁的磷矿浆配成质量浓度为35-55%的浆液，升温至40-60℃，搅拌下向浆液中加入脱镁剂，反应时间2-3小时，控制终点浆液pH4.5-5.0，脱除磷矿中的镁，固液分离，固相用于生产磷酸，液相循环使用作为脱镁剂和进入氢氧化镁生产装置,所述浆液中MgO与脱镁剂的摩尔比为1:2.0-2.5，所述脱镁剂包括酸化剂和镁盐；

（2）将步骤(1)得到的适合浓度的液相分离物送入氢氧化镁生产装置，与氨反应进行一次沉淀，控制pH8.5-9.5条件下反应20-40分钟，固液分离，一次滤饼进入磷铵生产装置，一次滤液与氨进行二次沉淀，反应温度为35-50℃，反应pH9.5-10.5，反应时间2-3.5小时，固液分离，二次滤饼经纯化、干燥后得到氢氧化镁产品，二次滤液用于磷矿的磨浆过程或/和用于洗涤步骤(1)得到的固相分离物；

（3）将步骤(1)得到的固相分离物送入磷酸生产装置生产磷酸，将制得的磷酸送入到磷铵生产装置与氨反应制得磷铵。

2.根据权利要求1所述的磷铵与氢氧化镁联产方法，其特征在于，在步骤(1)中采用沉降法进行固液分离。

3.根据权利要求1所述的磷铵与氢氧化镁联产方法，其特征在于，在步骤（2）中，二次沉淀过程包括，通氨搅拌反应20-40分钟后，停止通氨，再搅拌反应0-30分钟。

4.根据权利要求1所述的磷铵与氢氧化镁联产方法，其特征在于，二次滤液送入磨浆过程和洗涤过程的质量比为1：4-4.5。

5.一种磷铵与氢氧化镁联产系统，其特征在于，包括矿浆生产系统、酸法脱镁系统、磷酸生产装置、磷铵生产装置、液氨储罐和氢氧化镁生产装置，所述矿浆生产系统通过管路与酸法脱镁系统连接，所述酸法脱镁系统的精矿浆输出端通过管路与磷酸生产装置连接，所述酸法脱镁系统的脱镁废水输出端通过管路与氢氧化镁生产装置连接，所述磷铵生产装置通过管路与液氨储罐和磷酸生产装置连接；所述氢氧化镁生产装置包括干燥结构与依次通过管路连接的一次反应器、一次过滤结构、二次反应器和二次过滤结构，所述一次反应器通过管路与酸法脱镁系统连接，所述一次反应器和二次反应器的氨气输入端通过管路与液氨储罐连接，所述一次过滤结构的滤饼输出端通过皮带传送机与磷铵生产装置连接，所述二次过滤结构的滤液输出端通过管路与酸法脱镁系统和/或矿浆生产系统连接，所述二次过滤结构的滤饼输出端通过皮带传送机与所述干燥结构连接。

6.根据权利要求5所述的磷铵与氢氧化镁联产系统，其特征在于，所述酸法脱镁系统包括矿浆储槽、萃取槽、沉降槽、洗涤槽、酸化槽、补水装置和补酸装置，所述矿浆生产系统、矿浆储槽、萃取槽和沉降槽通过管路依次连接，所述沉降槽下层的矿浆出口通过管路与所述洗涤槽的进液口连接，所述沉降槽上层的清液出口和所述洗涤槽上层的清液出口均通过管路与所述酸化槽和一次反应器连接，所述洗涤槽下层的精矿浆输出端通过管路与所述磷酸生产装置连接，所述洗涤槽的补水端通过管路与二次过滤结构的滤液输出端连接，所述酸化槽还通过管路与所述萃取槽、补酸装置和补水装置连接。

7.根据权利要求6所述的磷铵与氢氧化镁联产系统，其特征在于，所述萃取槽由依次串联的四级反应器组成，一级反应器与所述矿浆储槽连接，一级反应器和二级反应器均与所述酸化槽连接；所述反应器包括反应器本体、反应器本体外设的保温夹套、反应器本体内设的搅拌桨、反应器本体上设置的进料口、反应器本体上部设置的出料口、反应器本体上设置的循环管路和设于反应器本体上的温度计与pH计，所述循环管路的两端分别与所述反应器本体的底部和所述出料口连接且其上设有循环泵；所述一级反应器与所述矿浆储槽之间设有预加热反应器。

8.根据权利要求6所述的磷铵与氢氧化镁联产系统，其特征在于，所述沉降槽为斜板沉降器。