CN106277012A - 一种综合利用中低品位磷矿方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及磷矿综合利用技术领域，尤其是一种综合利用中低品位磷矿方法，采用硝酸处理，过滤，水洗滤渣，脱钙，调pH，浓缩，干燥；提高磷矿中磷元素浸出率，对渣中的酸洗涤，结合脱钙处理，并将脱出的钙采用硫铵溶液转化处理获得碳酸钙，降低排渣量，也避免硫元素浪费，降低磷矿处理成本；再结合后续脱钙液的中和处理，使得磷以磷酸铵镁的形式析出，将硝酸根与磷酸根分离，提高了产品附加值。
Description
技术领域
本发明涉及中低品位磷矿综合利用技术领域，尤其是一种综合利用中低品位磷矿方法。
背景技术
在我国国内，磷矿的存储量较大，但是磷矿的品质和质量均较低，据相关数据统计显示，可供加工利用的磷矿石的基础储量相对较低，只有40.54亿t，低品位矿多，其中P2O5质量分数大于30％的富矿仅为11.08亿t，我国的磷矿的P2O5平均质量分数为17％左右。
因此，对于我国国内的磷矿应用来看，大多数磷矿均需要经过富集后才能满足磷酸和高浓度磷肥生产要求，即就是对磷矿经过选矿之后，获得磷精矿；但是，在整个选矿过程中，其目的是为了让磷矿中的脉石等矿物被脱除掉，以此来提高磷矿中五氧化二磷的相对含量，进而提高磷矿的品质的；目前采用的选矿工艺一般为反浮选，该工艺目前比较成熟，可以使排出的尾矿P2O5≤10％，MgO≥15％。如专利号为CN201410525643.8的《一种盐酸分解磷矿部分脱钙生产高浓度氯基复合肥的方法》公开了如下对磷矿进行选矿后综合利用的工艺：A)磷矿酸解；B)酸解液脱氟、部分脱钙；C)氨化；D)浓缩；E)加钾造粒得到高浓度氯基复合肥。其得到产品产品为磷石膏、高浓度氯基复合肥和尾矿(矿渣)。但是其处理排出的尾矿堆存处理过程中占用土地量较大，尤其是在处理过程中生产出磷石膏，磷石膏的堆存量较大，将会导致大面积的土地无法再生利用；并且在处理过程中采用含硫物质进行处理，即硫酸处理；而制备硫酸则要消耗大量的硫磺等物质，并且对处理过程中的硫物质没有进行循环利用，而是直接作为 附加值较低的产品排放，这不仅造成了环境的污染，而且进而造成处理过程中的成本较大。
为此，本研究人员在对磷矿进行综合利用的基础上，提供出一条新途径。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种综合利用中低品位磷矿方法，能够避免含硫物质的排放，即将生产的磷石膏进行进一步的处理回收硫铵溶液，降低对磷矿处理的原料成本，并通过先脱出钙，再将脱钙液做进一步的处理，使得磷矿中的磷资源的相对含量得到提高，并且在处理过程中，采用硝酸进行处理，避免了磷石膏的产生，降低了磷石膏等副产物对环境的影响，降低磷矿综合利用的成本。
具体是通过以下技术方案得以实现的：
一种综合利用中低品位磷矿方法，将中低品位磷矿进行研磨成粉末之后，并计量以650-850g中低品位磷矿加入到1100-1150g浓度为60-70％的硝酸中，并在加入过程中，采用搅拌器以200-3000r/min的搅拌速度进行搅拌处理，并随着加入的中低品位磷矿粉末量的增加，逐步调高搅拌器的转速至400-600r/min，控制加中低品位磷矿的时间在90-130min加入完成，并控制整个反应过程中的温度为40-80℃，待中低品位磷矿粉末加入完成之后，保持恒温反应时间为20-140min；再将物料置于压滤机中进行压滤处理，获得滤液和滤渣；滤渣采用洗水进行洗涤至少2次，获得洗液和酸解渣；洗液返回酸解步骤进行酸解处理，酸解渣烘干待用；
将滤液与硫铵溶液控制在温度为70-80℃，其中硫铵溶液的浓度为15-25g/L，反应时间为2-3h；具体是将滤液平均分成三批，先将滤液进行预热处理至温度为50-60℃，再开启搅拌器，以搅拌速度为 500-650r/min搅拌处理滤液，再向滤液中加入硫铵溶液，加入量为950g滤液加入600g硫铵溶液，并在1h匀速加入完成，并随着加入的硫铵溶液的量的增多，1h内搅拌器的搅拌速度匀加速至800r/min；调整并控制反应温度为70-80℃，并待硫铵溶液加入完成之后，恒温保持110-130min后，将混合物料置于过滤机中进行过滤处理，获得石膏和脱钙液；石膏用去转化脱钙处理，脱钙液用去中和做进一步的处理。
石膏与氨水或者通入氨气、二氧化碳气体在常温环境下进行混合后溶解转化，其中氨水的浓度为10-28％，再将其进行过滤处理，获得碳酸钙与硫铵溶液，并将硫铵溶液返回石膏溶解转化步骤，碳酸钙烘干处理，即可获得碳酸钙粉末。
脱钙液平均分成3份分批加入的方式处理，并首先采用加热器将脱钙液加热至温度为50-60℃，在启动搅拌器搅拌，并控制搅拌器的搅拌速度为550-650r/min，并向其中加入浓度为25-28％的氨水，或者向其中通入氨气，氨水的用量为80g，氨水匀速加入的时间为30min，并调整其pH值为6.1-6.3，并进一步的控制反应的温度为80℃后，恒温保持30min后，再将其进行过滤处理，获得滤液和滤饼，滤液进行浓缩处理后干燥，获得硝酸铵镁；滤饼采用洗水洗涤至少2次后，获得洗液和洗渣，洗液返回中和步骤中进行中和处理，将洗渣进行干燥，获得磷酸铵镁。
硝酸铵镁浓缩方式为常压降温浓缩处理或者高温浓缩处理。
在洗渣进行干燥过程中的温度为30-90℃。
所述的酸解渣烘干之后，返回与中低品位磷矿一起磨成粉末后，再采用硝酸进行酸解处理，温度为20-65℃。
在上述酸解处理过程中，可以采用硝酸与硝酸铵的混合液进行处理，也可以采用硝酸铵进行处理。
与现有技术相比，本发明的技术效果体现在：
通过采用硝酸对磷矿进行酸解处理，使得磷矿中的磷元素根据湿法磷酸的原理得到较大程度的被浸取出来，并且在浸取过程获得酸处理渣为磷矿原始渣，而不会带入任何酸根离子所形成的产物，即降低磷矿处理过程中的排渣量，并通过对渣中的酸做进一步的洗涤，以及对溶解并粘接在渣中的相关元素进行洗涤，进而避免了渣液中有效元素的浪费；再结合对酸处理获得滤液进行进一步的脱钙处理，并将脱出的钙采用硫铵溶液转化处理之后获得碳酸钙产品，避免了磷石膏的大量排放，降低了环境的污染；也避免了硫元素的浪费，降低了磷矿处理的成本；再结合后续的脱钙液的中和处理，进而使得磷酸以磷酸铵镁的形式析出；进而将硝酸根与磷酸根进行分离处理，提高了产品附加值，降低了磷矿综合利用的成本。
本发明的工艺步骤简单，能耗低，原料成本低，废渣产出量较少，副产品较高。本工艺中无废渣、废液、废气的大量排放。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。
实施例1
一种综合利用中低品位磷矿方法，将中低品位磷矿进行研磨成粉末之后，并计量以650g中低品位磷矿加入到1100g浓度为60％的硝酸中，并在加入过程中，采用搅拌器以200r/min的搅拌速度进行搅拌处理，并随着加入的中低品位磷矿粉末量的增加，逐步调高搅拌器的转速至400r/min，控制加中低品位磷矿的时间在90min加入完成，并控制整个反应过程中的温度为40℃，待中低品位磷矿粉末加入完成之后，保持恒温反应时间为20min；再将物料置于压滤机中进行压滤处理，获得滤液和滤渣；滤渣采用洗水进行洗涤2次，获得洗液和酸解 渣；洗液返回酸解步骤进行酸解处理，酸解渣烘干待用；
将滤液与硫铵溶液控制在温度为70℃，硫铵溶液的浓度为15g/L，反应2h；具体是将滤液平均分成三批，先将滤液进行预热处理至温度为50℃，再开启搅拌器，以搅拌速度为500r/min搅拌处理滤液，再向滤液中加入浓度为硫铵溶液，加入量为950g滤液加入600g硫铵溶液，并在1h匀速加入完成，并随着加入的硫铵溶液的量的增多，1h匀加速搅拌器的搅拌速度至800r/min；调整并控制反应温度为70℃，并待硫铵溶液加入完成之后，恒温保持110min后，将混合物料置于过滤机中进行过滤处理，获得石膏和脱钙液；石膏用去转化脱钙处理，脱钙液用去中和做进一步的处理。
石膏与氨水、二氧化碳气体在常温环境下进行混合后溶解转化，其中氨水的浓度为10％，再将其进行过滤处理，获得碳酸钙与硫铵溶液，并将硫铵溶液返回石膏溶解转化步骤，碳酸钙烘干处理，即可获得碳酸钙粉末。
脱钙液平均分成3份分批加入的方式处理，并首先采用加热器将脱钙液加热至温度为50℃，在启动搅拌器搅拌，并控制搅拌器的搅拌速度为550-650r/min，并向其中加入浓度为25％的氨水，氨水的用量为80g，氨水匀速加入的时间为30min，并调整其pH值为6.2，并进一步的控制反应的温度为80℃后，恒温保持30min后，再将其进行过滤处理，获得滤液和滤饼，滤液进行浓缩处理后干燥，获得硝酸铵镁；滤饼采用洗水洗涤2次后，获得洗液和洗渣，洗液返回中和步骤中进行中和处理，将洗渣进行干燥，获得磷酸铵镁。
硝酸铵镁浓缩方式为常压降温至-5℃浓缩处理。
在洗渣进行干燥过程中的温度为30℃。
实施例2
一种综合利用中低品位磷矿方法，将中低品位磷矿进行研磨成粉末之后，并计量以850g中低品位磷矿加入到1150g浓度为70％的硝酸中，并在加入过程中，采用搅拌器以3000r/min的搅拌速度进行搅拌处理，并随着加入的中低品位磷矿粉末量的增加，逐步调高搅拌器的转速至600r/min，控制加中低品位磷矿的时间在130min加入完成，并控制整个反应过程中的温度为80℃，待中低品位磷矿粉末加入完成之后，保持恒温反应时间为140min；再将物料置于压滤机中进行压滤处理，获得滤液和滤渣；滤渣采用洗水进行洗涤3次，获得洗液和酸解渣；洗液返回酸解步骤进行酸解处理，酸解渣烘干待用；
将滤液与硫铵溶液控制在温度为80℃，硫铵溶液的浓度为25g/L反应3h；具体是将滤液平均分成三批，先将滤液进行预热处理至温度为60℃，再开启搅拌器，以搅拌速度为650r/min搅拌处理滤液，在向滤液中加入浓度为硫铵溶液，加入量为950g滤液加入600g硫铵溶液，并在1h匀速加入完成，并随着加入的硫铵溶液的量的增多，1h匀加速搅拌器的搅拌速度至800r/min；调整并控制反应温度为80℃，并待硫铵溶液加入完成之后，恒温保持130min后，将混合物料置于过滤机中进行过滤处理，获得石膏和脱钙液；石膏用去转化脱钙处理，脱钙液用去中和做进一步的处理。
石膏与氨水二氧化碳气体在常温环境下进行混合后溶解转化，其中氨水的浓度为28％，再将其进行过滤处理，获得碳酸钙与硫铵溶液，并将硫铵溶液返回石膏溶解转化步骤，碳酸钙烘干处理，即可获得碳酸钙粉末。
脱钙液平均分成3份分批加入的方式处理，并首先采用加热器将脱钙液加热至温度为60℃，在启动搅拌器搅拌，并控制搅拌器的搅拌速度为650r/min，并向其中加入浓度为28％的氨水，或者向其中通入氨气，氨水的用量为80g，氨水匀速加入的时间为30min，并调整其pH 值为6.5，并进一步的控制反应的温度为80℃后，恒温保持30min后，再将其进行过滤处理，获得滤液和滤饼，滤液进行浓缩处理后干燥，获得硝酸铵镁；滤饼采用洗水洗涤3次后，获得洗液和洗渣，洗液返回中和步骤中进行中和处理，将洗渣进行干燥，获得磷酸铵镁。
硝酸铵镁浓缩方式为50℃高温浓缩处理。
在洗渣进行干燥过程中的温度为90℃。
实施例3
一种综合利用中低品位磷矿方法，将中低品位磷矿进行研磨成粉末之后，并计量以750g中低品位磷矿加入到1130g浓度为65％的硝酸中，并在加入过程中，采用搅拌器以1000r/min的搅拌速度进行搅拌处理，并随着加入的中低品位磷矿粉末量的增加，逐步调高搅拌器的转速至500r/min，控制加中低品位磷矿的时间在100min加入完成，并控制整个反应过程中的温度为70℃，待中低品位磷矿粉末加入完成之后，保持恒温反应时间为100min；再将物料置于压滤机中进行压滤处理，获得滤液和滤渣；滤渣采用洗水进行洗涤5次，获得洗液和酸解渣；洗液返回酸解步骤进行酸解处理，酸解渣烘干待用；
将滤液与硫铵溶液控制在温度为75℃，硫铵溶液的浓度为20g/L反应2.5h；具体是将滤液平均分成三批，先将滤液进行预热处理至温度为55℃，再开启搅拌器，以搅拌速度为600r/min搅拌处理滤液，在向滤液中加入浓度为硫铵溶液，加入量为950g滤液加入600g硫铵溶液，并在1h匀速加入完成，并随着加入的硫铵溶液的量的增多，1h匀加速搅拌器的搅拌速度至800r/min；调整并控制反应温度为75℃，并待硫铵溶液加入完成之后，恒温保持120min后，将混合物料置于过滤机中进行过滤处理，获得石膏和脱钙液；石膏用去转化脱钙处理，脱钙液用去中和做进一步的处理。
石膏与氨水、二氧化碳气体在常温环境下进行混合后溶解转化， 其中氨水的浓度为27％，再将其进行过滤处理，获得碳酸钙与硫铵溶液，并将硫铵溶液返回石膏溶解转化步骤，碳酸钙烘干处理，即可获得碳酸钙粉末。
脱钙液平均分成3份分批加入的方式处理，并首先采用加热器将脱钙液加热至温度为55℃，在启动搅拌器搅拌，并控制搅拌器的搅拌速度为600r/min，并向其中加入浓度为26％的氨水，或者向其中通入氨气，氨水的用量为80g，氨水匀速加入的时间为30min，并调整其pH值为6.3，并进一步的控制反应的温度为80℃后，恒温保持30min后，再将其进行过滤处理，获得滤液和滤饼，滤液进行浓缩处理后干燥，获得硝酸铵镁；滤饼采用洗水洗涤4次后，获得洗液和洗渣，洗液返回中和步骤中进行中和处理，将洗渣进行干燥，获得磷酸铵镁。
硝酸铵镁浓缩方式为200℃高温浓缩处理。
在洗渣进行干燥过程中的温度为60℃。
实施例4
一种综合利用中低品位磷矿方法，将中低品位磷矿进行研磨成粉末之后，并计量以700g中低品位磷矿加入到1120g浓度为69％的硝酸中，并在加入过程中，采用搅拌器以2000r/min的搅拌速度进行搅拌处理，并随着加入的中低品位磷矿粉末量的增加，逐步调高搅拌器的转速至550r/min，控制加中低品位磷矿的时间在95min加入完成，并控制整个反应过程中的温度为45℃，待中低品位磷矿粉末加入完成之后，保持恒温反应时间为57min；再将物料置于压滤机中进行压滤处理，获得滤液和滤渣；滤渣采用洗水进行洗涤10次，获得洗液和酸解渣；洗液返回酸解步骤进行酸解处理，酸解渣烘干待用；
将滤液与硫铵溶液控制在温度为73℃，硫铵溶液的浓度为18g/L反应2.3h；具体是将滤液平均分成三批，先将滤液进行预热处理至温度为58℃，再开启搅拌器，以搅拌速度为550r/min搅拌处理滤液，在 向滤液中加入浓度为硫铵溶液，加入量为950g滤液加入600g硫铵溶液，并在1h匀速加入完成，并随着加入的硫铵溶液的量的增多，1h匀加速搅拌器的搅拌速度至800r/min；调整并控制反应温度为73℃，并待硫铵溶液加入完成之后，恒温保持115min后，将混合物料置于过滤机中进行过滤处理，获得石膏和脱钙液；石膏用去转化脱钙处理，脱钙液用去中和做进一步的处理。
石膏与氨水或者通入氨气、二氧化碳气体在常温环境下进行混合后溶解转化，其中氨水的浓度为26％，再将其进行过滤处理，获得碳酸钙与硫铵溶液，并将硫铵溶液返回石膏溶解转化步骤，碳酸钙烘干处理，即可获得碳酸钙粉末。
脱钙液平均分成3份分批加入的方式处理，并首先采用加热器将脱钙液加热至温度为58℃，在启动搅拌器搅拌，并控制搅拌器的搅拌速度为580r/min，并向其中加入浓度为27％的氨水，或者向其中通入氨气，氨水的用量为80g，氨水匀速加入的时间为30min，并调整其pH值为6.4，并进一步的控制反应的温度为80℃后，恒温保持30min后，再将其进行过滤处理，获得滤液和滤饼，滤液进行浓缩处理后干燥，获得硝酸铵镁；滤饼采用洗水洗涤5次后，获得洗液和洗渣，洗液返回中和步骤中进行中和处理，将洗渣进行干燥，获得磷酸铵镁。
硝酸铵镁浓缩方式为常压降温至-10℃浓缩处理。
在洗渣进行干燥过程中的温度为50℃。
在上述处理过程中的酸解渣返回与中低品位磷矿粉进行混合后，进一步的进行酸解处理；进而使得其中的磷元素被进一步的提取处理，并且富集其他铁元素、镁元素等等，进一步的改善磷矿的品质，提高后续工艺中的综合利用率，并且降低了废渣的排放量，具有显著的环保价值。
实施例5
一种综合利用中低品位磷矿方法，将中低品位磷矿进行研磨成粉末之后，并计量以800g中低品位磷矿加入到1140g浓度为69％的硝酸中，并在加入过程中，采用搅拌器以2500r/min的搅拌速度进行搅拌处理，并随着加入的中低品位磷矿粉末量的增加，逐步调高搅拌器的转速至550r/min，控制加中低品位磷矿的时间在110min加入完成，并控制整个反应过程中的温度为650℃，待中低品位磷矿粉末加入完成之后，保持恒温反应时间为97min；再将物料置于压滤机中进行压滤处理，获得滤液和滤渣；滤渣采用洗水进行洗涤13次，获得洗液和酸解渣；洗液返回酸解步骤进行酸解处理，酸解渣烘干待用；
将滤液与硫铵溶液控制在温度为77℃，硫铵溶液的浓度为23g/L反应2.7h；具体是将滤液平均分成三批，先将滤液进行预热处理至温度为57℃，再开启搅拌器，以搅拌速度为560r/min搅拌处理滤液，在向滤液中加入浓度为硫铵溶液，加入量为950g滤液加入600g硫铵溶液，并在1h匀速加入完成，并随着加入的硫铵溶液的量的增多，1h匀加速搅拌器的搅拌速度至800r/min；调整并控制反应温度为79℃，并待硫铵溶液加入完成之后，恒温保持125min后，将混合物料置于过滤机中进行过滤处理，获得石膏和脱钙液；石膏用去转化脱钙处理，脱钙液用去中和做进一步的处理。
石膏与氨水或者通入氨气、二氧化碳气体在常温环境下进行混合后溶解转化，其中氨水的浓度为27％，再将其进行过滤处理，获得碳酸钙与硫铵溶液，并将硫铵溶液返回石膏溶解转化步骤，碳酸钙烘干处理，即可获得碳酸钙粉末。
脱钙液平均分成3份分批加入的方式处理，并首先采用加热器将脱钙液加热至温度为54℃，在启动搅拌器搅拌，并控制搅拌器的搅拌速度为590r/min，并向其中加入浓度为25％的氨水，或者向其中通入氨气，氨水的用量为80g，氨水匀速加入的时间为30min，并调整其pH 值为6.3，并进一步的控制反应的温度为80℃后，恒温保持30min后，再将其进行过滤处理，获得滤液和滤饼，滤液进行浓缩处理后干燥，获得硝酸铵镁；滤饼采用洗水洗涤7次后，获得洗液和洗渣，洗液返回中和步骤中进行中和处理，将洗渣进行干燥，获得磷酸铵镁。
硝酸铵镁浓缩方式为100℃高温浓缩处理。
在洗渣进行干燥过程中的温度为80℃。
在上述处理过程中的酸解渣返回与中低品位磷矿粉进行混合后，进一步的进行酸解处理；进而使得其中的磷元素被进一步的提取处理，并且富集其他铁元素、镁元素等等，进一步的改善磷矿的品质，提高后续工艺中的综合利用率，并且降低了废渣的排放量，具有显著的环保价值。
在此有必要说明的是，本发明的上述实施例仅限于对本发明的技术方案作进一步的阐述和说明，并不是对本发明的技术方案做进一步的限制，本领域技术人员在此基础上作出的非突出的实质性特征和非显著进步的改进，均属于本发明的保护范畴。
Claims (10)
1.一种综合利用中低品位磷矿方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将中低品位磷矿进行研磨成粉末之后，并计量以650-850g中低品位磷矿加入到1100-1150g浓度为60-70％的硝酸中，并在加入过程中，采用搅拌器以200-3000r/min的搅拌速度进行搅拌处理，并随着加入的中低品位磷矿粉末量的增加，逐步调高搅拌器的转速至400-600r/min，控制加中低品位磷矿的时间在90-130min加入完成，并控制整个反应过程中的温度为40-80℃，待中低品位磷矿粉末加入完成之后，保持恒温反应时间为20-140min；再将物料置于压滤机中进行压滤处理，获得滤液和滤渣；滤渣采用洗水进行洗涤至少2次，获得洗液和酸解渣；洗液返回酸解步骤进行酸解处理，酸解渣烘干待用；
(2)再将获得的滤液加入硫铵溶液进行脱出钙处理，获得石膏和脱钙液；石膏经过与氨、二氧化碳气体进行混合反应后，获得碳酸钙和硫铵溶液；硫铵溶液返回脱钙处理步骤中，碳酸钙干燥，得到碳酸钙粉末；
(3)将脱钙液加入氨进行中和至pH值为6.0-6.3，并过滤，获得滤饼和滤液；滤液浓缩处理获得硝酸铵镁；将滤饼采用洗水进行洗涤，获得洗液和洗涤渣；将洗液返回中和步骤进行中和处理；洗涤渣干燥，获得磷酸铵镁。
2.如权利要求1所述的综合利用中低品位磷矿方法，其特征在于，所述的酸解渣烘干之后，返回与中低品位磷矿一起磨成粉末后，再采用硝酸进行酸解处理。
3.如权利要求1所述的综合利用中低品位磷矿方法，其特征在于，所述的滤渣采用洗水洗涤，洗涤的次数至少为2次。
4.如权利要求1所述的综合利用中低品位磷矿方法，其特征在于，所述的滤液浓缩处理获得硝酸铵镁采用的是常压降温浓缩。
5.如权利要求1所述的综合利用中低品位磷矿方法，其特征在于，所述的滤饼采用洗水进行洗涤，洗涤的次数至少为2次。
6.如权利要求1所述的综合利用中低品位磷矿方法，其特征在于，所述的硝酸浓度为30-85％。
7.如权利要求1所述的综合利用中低品位磷矿方法，其特征在于，所述的氨为氨气、氨水中的一种。
8.如权利要求7所述的综合利用中低品位磷矿方法，其特征在于，所述的氨水的浓度为10-28％。
9.如权利要求1所述的综合利用中低品位磷矿方法，其特征在于，所述的酸解处理，其温度为20-65℃。
10.如权利要求1所述的综合利用中低品位磷矿方法，其特征在于，所述的脱出钙处理，其反应温度为70-80℃，反应时间为2-3h，硫铵溶液的浓度为15-25g/L。
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