CN106006697A - 一种磷尾矿酸解的中试装置及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磷尾矿酸解的中试装置及工艺，该装置包括混酸器和矿浆槽，其分别与反应槽连接，反应槽通过管道及泵连接到过滤机，过滤机连接有滤液槽、卸料系统及水洗系统。该工艺是将磷尾矿加水在矿浆槽内配制成矿浆，浓硫酸在混酸器内加水配制成硫酸溶液，然后将矿浆与硫酸溶液分别加入反应槽中进行反应，再采用过滤机进行过滤，滤液收集留存后续加工，滤渣洗涤后得到磷石膏。本发明将磷尾矿酸解并过滤分离，使磷尾矿中的含量高的镁由非水溶性的固体存在形式转化为水溶液存在形式，为下游产品开发提供便利，同时提供磷尾矿消化处理的新方向，减轻环保压力。

Description

一种磷尾矿酸解的中试装置及工艺

技术领域

本发明属于磷尾矿处理领域，具体涉及一种磷尾矿酸解的中试装置及工艺。

背景技术

随着高品位磷矿资源的日益枯竭，湿法磷酸生产企业越来越多选择中低品位磷矿通过选矿装置来提高原矿品位，因而不可避免地产生大宗固体废弃物—磷尾矿，磷尾矿的处置也成为各磷化企业面临的难题。由于磷尾矿的粒度较小，极易随水流移动，露天堆放的高度一旦过高，就会在高降雨量时受雨水冲刷导致坍塌，而相对安全带堆存高度则势必占用更大面积的堆场，浪费土地资源；与磷石膏混杂堆放可避免坍塌风险，但会影响磷石膏加工产品的质量，还会进入淋溶水，导致淋溶水含固量高无法回收利用。因而寻求磷尾矿无害化、效益化的新处置方法迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的提供一种磷尾矿酸解的中试装置及工艺，其磷尾矿酸解并过滤分离，为下游产品开发提供便利，同时提供磷尾矿消化处理的新方向，减轻环保压力。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种磷尾矿酸解的中试装置，包括混酸器和矿浆槽，其分别与反应槽连接，反应槽通过管道及泵连接到过滤机，过滤机连接有滤液槽、卸料系统及水洗系统。

所述反应槽分隔为第一反应槽和第二反应槽，两者之间设有溢流通道。所述反应槽与过滤机之间还设有缓冲槽，反应槽通过管道及泵连接到缓冲槽，缓冲槽再通过管道及泵连接到过滤机。通过缓冲槽的设置，使矿浆与硫酸溶液反应更为充分，保证磷尾矿酸解效果。通过第一反应槽和第二反应槽提高反应体系总容积来增加反应时间，提高反应收率，同时减小设备投入，缓冲槽的设置原因也是如此。

所述过滤机为翻盘式过滤机，分为初滤部分、精滤部分、一次洗涤部分、二次洗涤部分、三次洗涤部分、吸干部分、卸渣部分及冲盘部分。选择翻盘式过滤机，设备投资较小，检修维护方便。

所述卸料系统包括干渣斗和位于其下方的卸料皮带，干渣斗安装在卸渣部分的下方。渣料主要为磷石膏，磷石膏在经多次洗涤过滤之后，直接通过皮带送外界外，进行后续处理。

所述水洗系统包括返酸槽、二次洗涤水槽、事故水池和冲盘水槽；其中初滤部分及一次洗涤部分的滤液出口连接到返酸槽，返酸槽再通过管道及泵连接到反应槽；二次洗涤部分的滤液出口连接到二次洗涤水槽，二次洗涤水槽再通过管道及泵连接到一次洗涤部分；三次洗涤部分及吸干部分的滤液出口连接到事故水池，事故水池再通过管道及泵连接到冲盘部分、混酸器和矿浆槽；冲盘部分下部连接有湿渣斗，湿渣斗的滤液出口连接到冲盘水槽，冲盘水槽再通过管道及泵连接到二次洗涤部分，三次洗涤部分的进水口连接到循环水管路。

由一次洗涤到三次洗涤，其洗涤水循环使用，其中有效成分浓度依次降低，固相杂质含量也依次降低，尽最大可能保证了将固相杂质前移至滤饼中，有效成分前移至滤液中，并提高了滤饼的洗涤效果。

该装置还包括分别与精滤部分及二次洗涤部分连接的第一联合气液分离器及第二联合气液分离器，第一联合气液分离器位于精滤部分与滤液槽之间，第二联合气液分离器位于二次洗涤部分与二次洗涤水槽之间。第一联合气液分离器及第二联合气液分离器相当于缓冲装置，当排滤液管道突然加粗，可以利用重力把滤液分开下来，避免真空负压环境下滤液倒抽的情况发生；而且因为联合气液分离器的存在，滤液更容易。

该装置还设有为过滤机、第一联合气液分离器和第二联合气液分离器提供真空环境的真空系统。

一种磷尾矿酸解的中试工艺，具体步骤为：将磷尾矿加水在矿浆槽内配制成质量浓度为55%~65%的矿浆，浓硫酸在混酸器内加水配制成质量浓度为40%~50%的硫酸溶液，然后将矿浆与硫酸溶液分别加入反应槽中进行反应，反应时间4~6小时，反应温度55~70℃，再采用过滤机进行过滤，滤液收集留存后续加工，滤渣洗涤后得到磷石膏；

通过上述步骤完成磷尾矿酸解操作。

其中矿浆与硫酸溶液混合时，控制液固质量比为6:1，能够提高反应效率。

过滤机为翻盘式过滤机，过滤时依次经初滤、精滤、一次水洗、二次水洗、三次水洗、卸渣的操作，且整个操作过程中的水均进行回收再利用。

由于湖北宜昌地区磷尾矿中镁元素含量较高，本发明针对这一特点设计出一套磷尾矿酸解的中试装置，将磷尾矿酸解并过滤分离，使磷尾矿中的镁元素由非水溶性的固体存在形式转化为水溶液存在形式，为下游产品开发提供便利，同时提供磷尾矿消化处理的新方向，减轻环保压力。

本发明中，浓硫酸和工艺水控制流量通过混酸器加入反应体系，既能将浓硫酸的稀释热全部带入反应体系，减少了热量消耗，又减少了稀释容器的设置费用；大气冷凝器通过射流循环水造成真空，对过滤起到辅助作用外，还能将联合气液分离器中的可溶性气体如二氧化碳等溶于水中带走，进一步加强真空度；外来补水经过反应装置和过滤洗涤装置后，全部进入循环水系统或产品滤液当中，无废水外排。

附图说明

图1是本发明提供装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例来进一步说明本发明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。

如图1所示，一种磷尾矿酸解的中试装置，包括混酸器1和矿浆槽2，其分别与反应槽3连接，反应槽3通过管道及泵连接到过滤机4，过滤机连接有滤液槽5、卸料系统6及水洗系统7。

进一步地，所述反应槽3分隔为第一反应槽31和第二反应槽32，两者之间设有溢流通道。矿浆与硫酸溶液在第一反应槽31内进行酸解，当为第一反应槽31内的液位逐渐升高后，料浆通过溢流通道进入第二反应槽32进一步反应。

进一步地，所述反应槽3与过滤机4之间还设有缓冲槽8，反应槽3通过管道及泵连接到缓冲槽8，缓冲槽8再通过管道及泵连接到过滤机4。

进一步地，所述过滤机4为翻盘式过滤机，分为初滤部分41、精滤部分42、一次洗涤部分43、二次洗涤部分44、三次洗涤部分45、吸干部分46、卸渣部分47及冲盘部分48。

进一步地，所述卸料系统6包括干渣斗61和位于其下方的卸料皮带62，干渣斗61安装在卸渣部分47的下方。

进一步地，所述水洗系统7包括返酸槽71、二次洗涤水槽72、事故水池73和冲盘水槽74；其中初滤部分41及一次洗涤部分43的滤液出口连接到返酸槽71，返酸槽71再通过管道及泵连接到反应槽3；二次洗涤部分44的滤液出口连接到二次洗涤水槽72，二次洗涤水槽72再通过管道及泵连接到一次洗涤部分43；三次洗涤部分45及吸干部分46的滤液出口连接到事故水池73，事故水池73再通过管道及泵连接到冲盘部分48、混酸器1和矿浆槽2；冲盘部分48下部连接有湿渣斗，湿渣斗的滤液出口连接到冲盘水槽74，冲盘水槽74再通过管道及泵连接到二次洗涤部分44，三次洗涤部分45的进水口连接到循环水管路。

进一步地，装置还包括分别与精滤部分42及二次洗涤部分44连接的第一联合气液分离器9及第二联合气液分离器10，第一联合气液分离器9位于精滤部分42与滤液槽5之间，第二联合气液分离器10位于二次洗涤部分44与二次洗涤水槽72之间。

进一步地，该装置还设有为过滤机4、第一联合气液分离器9和第二联合气液分离器10提供真空环境的真空系统。

一种磷尾矿酸解的中试工艺，具体步骤为：将磷尾矿加水在矿浆槽内配制成质量浓度为55%~65%的矿浆，浓硫酸在混酸器内加水配制成质量浓度为40%~50%的硫酸溶液，然后将矿浆与硫酸溶液分别加入反应槽中进行反应，反应时间4~6小时，反应温度55~70℃，再采用过滤机进行过滤，滤液收集留存后续加工，滤渣洗涤后得到磷石膏；

通过上述步骤完成磷尾矿酸解操作。

进一步地，过滤机为翻盘式过滤机，过滤时依次经初滤、精滤、一次水洗、二次水洗、三次水洗、卸渣的操作，且整个操作过程中的水均进行回收再利用。

具体的中试流程为：

1）将来自选矿车间的磷尾矿与来自事故水池的工艺水在矿浆槽内配成质量浓度为55%~65%的矿浆，由泵送至反应槽；

2）来自硫酸车间的浓硫酸和来自事故水池的工艺水在混酸器内配制成质量浓度为40%~50%的硫酸溶液，然后加入到反应槽，与矿浆发生反应，控制液固质量比为6:1；反应时间4~6小时，反应温度55~70℃；

3）第一反应槽内的液位逐渐升高，通过溢流通道溢流至第二反应槽，当两个反应槽内的料浆均充满后，采用泵将料浆打入缓冲槽内进行反应，经充分反应后，将料浆泵入过滤机中进行过滤

4）初滤时，滤饼尚未形成，此处的滤液与一次洗涤部分的洗涤水通过返酸槽进行收集，然后泵入反应槽内再进行反应；精滤时的滤液收集，已备后续使用，磷尾矿中的镁元素由非水溶性的固体存在形式转化为水溶液存在于该滤液中，且在精滤部分与滤液槽之间设有第一联合气液分离器，用于促进滤液的顺利排出；二次洗涤部分的洗涤水进入二次洗涤水槽收集，然后作为下次生产时的一次洗涤部分进水，二次洗涤部分与二次洗涤水槽之间也设有第二联合气液分离器；三次洗涤部分的洗涤水与吸干部分的出水进入事故水池进行收集，再泵入冲盘部分进行再利用，事故水池收集的水还可以用于矿浆的制备及硫酸溶液的配制；卸渣部分的渣料卸入干渣斗中收集，然后经卸料皮带带出，冲盘部分产生的渣料在湿渣斗中收集，液体经冲盘水槽收集后作为二次洗涤部分的进水循环利用。

其中该装置还设有为过滤机4、第一联合气液分离器9和第二联合气液分离器10提供真空环境的真空系统，其包括大气冷凝器和真空泵，其所用的水均来自循环水总管，排出水也进入到事故水池进行收集。

Claims (10)

1.一种磷尾矿酸解的中试装置，其特征在于：包括混酸器（1）和矿浆槽（2），其分别与反应槽（3）连接，反应槽（3）通过管道及泵连接到过滤机（4），过滤机连接有滤液槽（5）、卸料系统（6）及水洗系统（7）。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述反应槽（3）分隔为第一反应槽（31）和第二反应槽（32），两者之间设有溢流通道。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述反应槽（3）与过滤机（4）之间还设有缓冲槽（8），反应槽（3）通过管道及泵连接到缓冲槽（8），缓冲槽（8）再通过管道及泵连接到过滤机（4）。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述过滤机（4）为翻盘式过滤机，分为初滤部分（41）、精滤部分（42）、一次洗涤部分（43）、二次洗涤部分（44）、三次洗涤部分（45）、吸干部分（46）、卸渣部分（47）及冲盘部分（48）。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：所述卸料系统（6）包括干渣斗（61）和位于其下方的卸料皮带（62），干渣斗（61）安装在卸渣部分（47）的下方。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：所述水洗系统（7）包括返酸槽（71）、二次洗涤水槽（72）、事故水池（73）和冲盘水槽（74）；其中初滤部分（41）及一次洗涤部分（43）的滤液出口连接到返酸槽（71），返酸槽（71）再通过管道及泵连接到反应槽（3）；二次洗涤部分（44）的滤液出口连接到二次洗涤水槽（72），二次洗涤水槽（72）再通过管道及泵连接到一次洗涤部分（43）；三次洗涤部分（45）及吸干部分（46）的滤液出口连接到事故水池（73），事故水池（73）再通过管道及泵连接到冲盘部分（48）、混酸器（1）和矿浆槽（2）；冲盘部分（48）下部连接有湿渣斗，湿渣斗的滤液出口连接到冲盘水槽（74），冲盘水槽（74）再通过管道及泵连接到二次洗涤部分（44），三次洗涤部分（45）的进水口连接到循环水管路。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于：该装置还包括分别与精滤部分（42）及二次洗涤部分（44）连接的第一联合气液分离器（9）及第二联合气液分离器（10），第一联合气液分离器（9）位于精滤部分（42）与滤液槽（5）之间，第二联合气液分离器（10）位于二次洗涤部分（44）与二次洗涤水槽（72）之间。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于：该装置还设有为过滤机（4）、第一联合气液分离器（9）和第二联合气液分离器（10）提供真空环境的真空系统。

9.一种磷尾矿酸解的中试工艺，其特征在于，具体步骤为：将磷尾矿加水在矿浆槽内配制成质量浓度为55%~65%的矿浆，浓硫酸在混酸器内加水配制成质量浓度为40%~50%的硫酸溶液，然后将矿浆与硫酸溶液分别加入反应槽中进行反应，反应时间4~6小时，反应温度55~70℃，再采用过滤机进行过滤，滤液收集留存后续加工，滤渣洗涤后得到磷石膏；

通过上述步骤完成磷尾矿酸解操作。

10.根据权利要求9所述的磷尾矿酸解的中试工艺，其特征在于：过滤机（4）为翻盘式过滤机，过滤时依次经初滤、精滤、一次水洗、二次水洗、三次水洗、卸渣的操作，且整个操作过程中的水均进行回收再利用。