CN105036816A - 一种利用磷矿浮选尾矿调节磷酸一铵超养分的方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种利用磷矿浮选尾矿调节磷酸一铵超养分的方法，以磷矿浮选尾矿为原料，磷矿浮选尾矿浆经过浓缩和过滤机处理后，加入到稀磷酸中混合反应，通入气氨中和，再加入氮肥混合均匀增氮后，得到合格的磷酸一铵料浆，浆经过浓缩、喷浆造粒、干燥、筛分、冷却、包裹和包装后，得到磷酸一铵产品。本发明为磷矿浮选尾矿的综合利用提供了一条有效的技术途径，对于节约磷矿资源、改善磷酸一铵料浆的造粒性能、提升磷酸一铵产品的营养价值、调节磷酸一铵产品的超养分、减少磷矿浮选尾矿的排放与堆存，推动磷复肥产业的可持续发展具有重要的现实意义。并且原料来源广泛、成本低；不产生新的废渣、废水。

Description

一种利用磷矿浮选尾矿调节磷酸一铵超养分的方法

技术领域

本发明涉及化肥生产领域,具体的说是一种利用磷矿浮选尾矿调节磷酸一铵超养分的方法。

背景技术

我国磷矿资源以中低品位磷矿为主，杂质含量高，绝大多数磷矿都需要经过浮选富集后才可以用于湿法磷酸生产，而湿法磷酸又主要用于磷酸一铵(MAP)和磷酸二铵(DAP)生产。针对我国磷矿资源的特点，磷矿浮选富集的方法主要有单一反复选、正浮选、正-反浮选、双反复选、重力选矿、洗选等，无论是何种浮选富集方法都会产生大量的颗粒细微(-200目60-90％)的流砂状尾矿，其主要成分为磷矿、碳酸镁、碳酸钙、二氧化硅、有机质和泥质等，目前还很难综合利用，以干法堆存为主，不但占用大量宝贵的土地，而且磷矿尾矿的堆存还存在很大的环境和安全风险，磷矿浮选尾矿的综合利用势在必行。

随着我国中低品位磷矿浮选富集技术的进步，使湿法磷酸生产原料得到极大改善，不但完全满足传统法DAP、MAP和料浆法DAP、MAP生产的原料需求，而且磷酸一铵生产企业产品“超养分”的出现成为了一种新常态，所谓的“超养分”即磷酸一铵的总养分超过国家标准的指标要求，给磷酸一铵生产企业带来巨大的经济损失。通常采用添加诸如磷石膏、硅粉等惰性无机物来调节超养分，

这种方法很简单，但增加了磷酸一铵产品中的水不溶物，用户难以接受；还影响磷酸一铵料浆的造粒性能，使得磷酸一铵粒子的表面变得更加粗糙、圆润度差；此外，长期使用高浓度磷复肥也造成了土壤中Ca、Mg、S等中量元素缺乏，施肥报酬逐年递减。

国内研究机构已有高镁磷矿尾矿综合利用的相关报道，如“高镁磷尾矿回收利用磷、镁的应用基础研究”、“某高镁磷尾矿矿石工艺特性研究”、“浸出-萃取法综合回收磷尾矿中磷、镁的试验研究”、“磷矿浮选尾矿煅烧铵盐法综合回收镁、磷试验研究”、“利用磷矿浮选尾矿制钙镁磷肥的可行性分析”等，这些应用基础研究都基于溶出磷矿尾矿中的磷、镁等有益元素，需要加入大量的无机酸(如硫酸、盐酸、硝酸、磷酸中的一种或两种)，有的还需要进行尾矿的高温煅烧或有益元素的溶剂萃取，不仅工艺复杂，设备投资大，无机酸消耗和能耗高，而且副产大量的磷石膏、氯化钙、碳酸钙等新的污染物，可能得不偿失，因此至今无还未见有关工业化应用方面的报道。

中国发明专利CN200910218353.8提供了“一种利用磷矿浮洗尾矿高炉法制备钙镁磷肥的方法”，其所用磷矿浮选尾矿含P₂O₅高达8-12％，远高于现有磷矿单一反复选尾矿的6％P₂O₅含量；同时，磷矿浮选尾矿还需要进行造粒，并与粉碎后在一定粒径范围的原生磷矿、硅石和焦炭等配料，送入高炉在1350-1450℃的高温下进行煅烧后得到熔体，再经过水淬、沥水、干燥、粉碎、过筛制得钙镁磷肥产品。磷酸一铵(MAP和DAP)属于高浓度磷复肥，是我国磷肥中最主要的产品；钙镁磷肥含有Ca、Mg等中微量元素，仍属单一养分磷肥小品种，而且钙镁磷肥生产装置工艺流程长、投资大、能耗高，环境污染治理难度大，因此该方法不具普遍适用性，至今也未见工业化应用方面的报道。

发明内容

本发明目的在于针对磷矿浮选尾矿的综合利用及现有技术的不足，结合磷酸一铵生产企业超养分调节的现实需求，提供一种利用磷矿浮选尾矿调节磷酸一铵超养分的方法。

本发明所述的利用磷矿浮选尾矿调节磷酸一铵超养分的方法,包括以下步骤:

(1)以磷矿浮选尾矿为原料，磷矿浮选尾矿浆经过高效浓密机浓缩和过滤机处理后，得到尾矿滤饼，控制滤饼的水分含量在10-20％。

步骤(1)所述磷矿浮选尾矿呈浆状，其含水量为30-40％，固体颗粒的粒度范围为-200目60-90％，尾矿(干基)中含P₂O₅的质量百分比为3-8％，含MgO的质量百分比为10-20％，含CaO的质量百分比为25-35％。

(2)将步骤(1)所获尾矿滤饼经过计量后加入到稀磷酸中，在常压下，控制反应温度为60-90℃、搅拌速度为300-600r/min和反应时间为45-90min，制取混合料浆。

步骤(2)加入的稀磷酸和尾矿滤饼比例为：稀磷酸200-300份，尾矿滤饼为0-12份，稀磷酸浓度为20-32％P₂O₅。

(3)将步骤(2)获得的混合料浆通入气氨中和至pH为4.0-5.0，控制中和反应温度80-120℃；再加入氮肥混合均匀增氮后，得到合格的磷酸一铵料浆。

步骤(3)所述氮肥为硫酸铵、硝酸铵、尿素中的一种或两种，加入的氮肥比例为5-15份。

(4)将步骤(3)获得的磷酸一铵料浆经过浓缩、喷浆造粒、干燥、筛分、冷却、包裹和包装后，制取合格的磷酸一铵产品。

(5)步骤(4)所述磷酸一铵产品包括以磷酸一铵料浆为原料通过喷浆造粒制取的磷酸一铵基的二元或三元复合肥料。

有益效果

本发明的有益效果为：本发明所述的利用磷矿浮选尾矿调节磷酸一铵超养分的方法,其创新价值在于：充分利用稀磷酸中过量的硫酸和大量的氢离子，通过稀磷酸浸取磷矿浮选尾矿，不用额外加入无机酸(如硫酸、硝酸、盐酸等)，将尾矿中的不溶性的磷、钙、镁转化为作物所需的水溶性或枸溶性的大量元素及中量元素；同时，通过二次增氮，补入酰胺态氮、硝态氮或硫酸根，使得不同形态的氮素产生良好的协调效应，有利于提高氮肥的利用率，调节磷酸一铵产品中的氮磷比例，同时还补入作物必需的速溶性中量元素硫。

本发明为磷矿浮选尾矿的综合利用提供了一条有效的技术途径，对于节约磷矿资源、改善磷酸一铵料浆的造粒性能、提升磷酸一铵产品的营养价值、调节磷酸一铵产品的超养分、减少磷矿浮选尾矿的排放与堆存，推动磷复肥产业的可持续发展具有重要的现实意义。

本发明所用原料来源广泛、成本低；试验结果表明：采用本发明所生产的磷酸一铵产品质量稳定，外观质量显著改善，磷酸一铵产品粒子的表面光滑、圆润；同时，采用本发明所生产的磷酸一铵产品的生产成本较目前的超养分磷酸一铵产品平均降低了44.19元/吨，平均增产磷酸一铵产品11.28％，每吨磷酸一铵产品可以消耗约60kg的磷矿浮选尾矿，不产生新的废渣、废水，技术经济

上可行，经济效益、环境效益和社会效益显著。

附图说明

图1为磷矿浮选尾矿调节磷酸一铵超养分工艺流程

图1中所涉及的设备标记：1浓密机，2过滤机，3磷酸浸取槽，4中和槽，5补氮槽；图1中所涉及的物料标记：6磷矿浮选尾矿浆，7稀磷酸，8氨，9氮肥，10尾矿回水，11底部浓密相，12尾矿滤饼，13混合料浆，14中和料浆，15磷酸一铵料浆，16上部清液，17滤液。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

本实例以磷矿浮选尾矿浆为原料，经尾矿浆浓密与过滤、磷酸浸取、料浆中和、补氮获得合格的磷酸一铵料浆，并实现磷酸一铵超养分的调节。其生产工艺流程见附图1。

(1)本实例所用磷矿浮选尾矿原料的化学成分(质量百分比％)

(2)本实例的工艺流程和操作步骤如下：

将磷矿浮选尾矿6送入高效浓密机浓密1，底部浓密相11送至过滤机2过滤后分离成滤饼12和滤液17，滤液17和上部清液16汇合形成尾矿回水10返回磷矿浮

选装置；经计量的滤饼12和20.78％P₂O₅稀磷酸7在磷酸浸取槽3内，控制其反应温度75-80℃、搅拌转速300r/min、反应时间80min，待磷酸浸取反应充分后获得混合料浆13；经计量的混合料浆13和氨8在中和槽4内至pH值达到4.5-4.7后获得中和料浆14，控制中和反应温度90-100℃；经计量的中和料浆14和硫酸铵氮肥9在补氮槽内混合均匀后，制得合格的磷酸一铵料浆15；磷酸一铵料浆15再经浓缩、喷浆造粒、干燥、筛分、冷却、包裹和包装制备出磷酸一铵产品。

(3)本实例中各种原料的计量配比为：磷矿浮选尾矿(干基)6份、稀磷酸200份、氨13份、硫酸铵11份；磷酸一铵产品为98.3份。

(4)本实例制备的磷酸一铵产品的主要质量指标(化学成分w％)

(5)实施效果：用本实例中200份稀磷酸(浓度为20.78％P₂O₅)直接与13份氨中和至PH值为4.5-4.7生产出86.5份磷酸一铵产品的总养分为56.03％(其中：含N为11.03％、P₂O₅为45.00％)，较本实例所制备的磷酸一铵产品的总养分高0.86％，但其质量较本实例制备的磷酸一铵产品少11.8份。试验结果表明：采用本发明生产的磷酸一铵产品质量更加稳定，不但有效地控制了产品的超养分，粒子更加光滑、圆润，同时还获得了13.64％的增产效果，使得每吨磷酸一铵的生产成本降低了54.93元。

实施例2

(1)本实例所用磷矿浮选尾矿原料的化学成分(质量百分比％)

(2)将磷矿浮选尾矿6送入高效浓密机浓密1，底部浓密相11送至过滤机2过滤后分离成滤饼12和滤液17，滤液17和上部清液16汇合形成尾矿回水10返回磷矿浮选装置；经计量的滤饼12和25.02％P₂O₅稀磷酸7在磷酸浸取槽3内，控制其反应温度80-85℃、搅拌转速400r/min、反应时间70min，待磷酸浸取反应充分后获得混合料浆13；经计量的混合料浆13和氨8在中和槽4内至pH值达到4.5-4.7后获得中和料浆14，控制中和反应温度95-110℃；经计量的中和料浆14和硫酸铵氮肥9在补氮槽内混合均匀后，制得合格的磷酸一铵料浆15；磷酸一铵料浆15再经浓缩、喷浆造粒、干燥、筛分、冷却、包裹和包装制备出磷酸一铵产品。

(3)本实例中各种原料的计量配比为：磷矿浮选尾矿(干基)8份、稀磷酸250份、氨19份、硫酸铵13.2份；磷酸一铵产品为150份。

(4)本实例制备的磷酸一铵产品的主要质量指标(化学成分w％)

(5)用本实例中250份稀磷酸(浓度为25.20％P₂O₅)直接与19份氨中和至pH值为4.5-4.7生产出130.2份磷酸一铵产品的总养分为56.30％(其中：含N为10.70％、P₂O₅为45.60％)，较本实例所制备的磷酸一铵产品的总养分高0.99％，但其质量较本实例制备的磷酸一铵产品少19.8份。试验结果表明：采用本发明生产的磷酸一铵产品质量更加稳定，不但有效地控制了产品的超养分，粒子更加光滑、圆润，同时还获得了15.21％的增产效果，使得每吨磷酸一铵的生产成本降低了74.46元。

实施例3

(1)本实例所用磷矿浮选尾矿原料的化学成分(质量百分比％)

(2)本实例的工艺流程和操作步骤如下：

将磷矿浮选尾矿6送入高效浓密机浓密1，底部浓密相11送至过滤机2过滤后分离成滤饼12和滤液17，滤液17和上部清液16汇合形成尾矿回水10返回磷矿浮选装置；经计量的滤饼12和30.63％P₂O₅稀磷酸7在磷酸浸取槽3内，控制其反应温度85-90℃、搅拌转速500r/min、反应时间60min，待磷酸浸取反应充分后获得混合料浆13；经计量的混合料浆13和氨8在中和槽4内至pH值达到4.5-4.7后获得中和料浆14，控制中和反应温度100-120℃；经计量的中和料浆14和硫酸铵氮肥9在补氮槽内混合均匀后，制得合格的磷酸一铵料浆15；磷酸一铵料浆15再经浓缩、喷浆造粒、干燥、筛分、冷却、包裹和包装制备出磷酸一铵产品。

(3)本实例中各种原料的计量配比为：磷矿浮选尾矿(干基)10份、稀磷酸300份、氨30份、硫酸铵6份；磷酸一铵产品为210份。

(4)本实例制备的磷酸一铵产品的主要质量指标(化学成分w％)

(5)实施效果：用本实例中300份稀磷酸(浓度为30.63％P₂O₅)直接与30份氨中和至PH值为4.5-4.7生产出200份磷酸一铵产品的总养分为57.35％(其中：含N为11.33％、P₂O₅为46.02％)，较本实例所制备的磷酸一铵产品的总养分高2.19％，但其质量较本实例制备的磷酸一铵产品少10.0份。试验结果表明：采用本发明生产的磷酸一铵产品质量更加稳定，不但有效地控制了产品的超养分，粒子更加光滑、圆润，同时仍获得了5.0％的增产效果，使得每吨磷酸一铵的生产成本降低了28.09元。

Claims (5)

1.一种利用磷矿浮选尾矿调节磷酸一铵超养分的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)以磷矿浮选尾矿为原料，磷矿浮选尾矿浆经过浓缩和过滤机处理后，得到尾矿滤饼，控制滤饼的水分含量在10-20％；

(2)将步骤(1)所获滤饼经过计量后加入到稀磷酸中，在常压下，控制反应温度为60-90℃、搅拌速度为300-600r/min和反应时间为45-90min，制取混合料浆；

(3)将步骤(2)获得的混合料浆通入气氨中和至pH为4.0-5.0，控制中和反应温度80-120℃；再加入氮肥混合均匀增氮后，得到合格的磷酸一铵料浆；(4)将步骤(3)获得的磷酸一铵料浆经过浓缩、喷浆造粒、干燥、筛分、冷却、包裹和包装后，制取合格的磷酸一铵产品。

2.根据权利要求书1所述的利用磷矿浮选尾矿调节磷酸一铵超养分的方法，其特征在于：步骤(1)所述磷矿浮选尾矿呈浆状，其含水量为30-40％，固体颗粒的粒度范围为-200目60-90％，尾矿(干基)中含P₂O₅的质量百分比为3-8％，含MgO的质量百分比为10-20％，含CaO的质量百分比为25-35％。

3.根据权利要求书1所述的利用磷矿浮选尾矿调节磷酸一铵超养分的方法，其特征在于：步骤(2)加入的稀磷酸和尾矿滤饼重量份数为：稀磷酸200-300份，尾矿滤饼为1-12份，稀磷酸浓度为20-32％P₂O₅。

4.根据权利要求书1所述的利用磷矿浮选尾矿调节磷酸一铵超养分的方法，其特征在于，步骤(3)加入的氮肥重量份数为5-15份，氮肥为硫酸铵、硝酸铵、尿素中的一种或两种。

5.根据权利要求书1所述的利用磷矿浮选尾矿调节磷酸一铵超养分的方法，其特征在于，步骤(4)所述磷酸一铵产品包括以磷酸一铵料浆为原料通过喷浆造粒制取的磷酸一铵基的二元或三元复合肥料。