CN106278391B - 一种直接利用盐酸在低温条件下分解磷钾伴生矿和磷矿混合矿的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种直接利用盐酸在低温条件下分解磷钾伴生矿和磷矿混合矿的方法，将磷钾伴生矿和磷矿研磨混合均匀，得磷钾伴生矿和磷矿混合矿，然后在室温条件下加入盐酸溶液，开启搅拌并加热至50～80℃保温2～5h，最后进行冷却、过滤，得含K、P的浸取液和氟的碱土金属化合物。本发明无需进行浮选，采用一步法利用盐酸浸矿、不需要额外添加含氟助剂，充分利用磷矿中的F元素，能使磷钾伴生矿中钾的收率达90％以上，两种矿的有效磷收率达98％以上；可有效收集氟得氟的碱土金属化合物沉淀；较之添加氟化物盐酸法浸取磷钾伴生矿能够大幅度的降低反应温度并缩短反应时间，同时能够充分利用盐酸分解磷矿的反应热，具有重要的实际应用意义。
Description
技术领域
本发明属于化工工艺技术领域，具体涉及一种直接利用盐酸在低温条件下分解磷钾伴生矿和磷矿混合矿的方法。
背景技术
氮磷钾是保证作物正常生长的三大元素，大力发展化肥工业是我国农业健康稳定发展的基础。我国可溶性磷钾资源极度匮乏，我国大部分地区的磷矿都属于中低品位的磷矿，传统的磷矿处理还需要浮选提高矿中磷的有效含量，会对环境造成一定的污染，在生产过程中因为氟的存在会产生多余的氟化氢，回收利用率不高，而且会导致产生的氟硅酸盐堵塞管道等一系列工艺问题。
磷钾伴生矿中钾的形态是以钾长石存在于矿石中，而钾长石的硅氧四面体结构稳定，在低温下需要添加氟化物和无机酸，进而生成氟化氢才能将钾长石打开，并且这个过程也需要至少在90℃的条件下才能使钾的收率达到80％以上，而且反应时间较长。如何高效环保的开发出性价比高的可溶性磷钾资源将是我国农业面临的巨大挑战。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种直接利用盐酸在低温条件下分解磷钾伴生矿和磷矿混合矿的方法，该方法不采用浮选工艺、无需添加任何助剂，可有效降低反应温度和反应时间，有效缓解酸解磷钾伴生矿对设备的腐蚀危害，具有重要的实际应用意义。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种直接利用盐酸在低温条件下分解磷钾伴生矿和磷矿混合矿的方法，包括如下步骤：
将磷钾伴生矿和磷矿研磨混合均匀，得磷钾伴生矿和磷矿混合矿，然后在室温条件下加入盐酸溶液，进行搅拌并加热至50～80℃保温2～5h，最后进行冷却、过滤，得含K、P的浸取液和氟的碱土金属化合物。
上述方案中，所述磷钾伴生矿中P2O5含量为5～15wt％，钾长石以K2O计的含量为5～10wt％。
上述方案中，所述磷矿中P2O5含量为20～25wt％，F含量为0.5～3wt％。
上述方案中，所述磷钾伴生矿和磷矿的质量比为(0.5～2):1。
上述方案中，所述磷钾伴生矿和磷矿混合矿的粒度要求为过200目筛，筛余量小于5％。
上述方案中，所述盐酸溶液为盐酸水溶液，其体积浓度为15～37％。
上述方案中，所述盐酸溶液与磷钾伴生矿和磷矿混合矿的液固比为(2～5):1。
上述方案中，所述加热温度优选为50～70℃，保温时间优选为2～4h。
本发明的原理为：本发明首先将磷钾伴生矿和磷矿研磨混合均匀，然后在室温条件下加入盐酸溶液，在搅拌条件下，利用盐酸和磷矿的反应热同时进行外部加热，迅速将温度升至反应温度；磷钾伴生矿中的钾是以钾长石形式存在于矿石当中，低温下自然界中除了氢氟酸可以打开钾长石，绝大多数酸是无法分解钾长石的，而磷矿中含有的氟在以往的酸法处理过程中往往容易形成氟硅酸盐堵塞磷矿管道，造成反应临时停车，而且气态的氟化氢很难以收集处理；本发明利用盐酸分解磷矿得到的氟化氢进一步分解磷钾伴生矿中钾长石成分，有效的利用了磷矿中的氟，且反应形成的氟硅酸盐进一步参与磷钾伴生矿中钾长石分解反应，随着反应的进行，体系中的酸逐步和矿石中的氧化物中和，酸度下降，氟元素最终以氟的碱土金属化合物沉淀析出，有效缓解磷矿分解所得氟硅酸盐堵塞管道造成临时停车的问题，提高磷元素和钾元素的浸出率，同时可一定程度上降低分解磷钾伴生矿和磷矿混合矿的反应温度和缩短反应时间。
本发明的有益效果为：
1)本发明直接利用盐酸在低温条件下分解磷钾伴生矿和磷矿混合矿不需要浮选，不需要添加氟化物等助剂；2)本发明所述方法可有效降低反应温度和反应时间，能耗低且可有效缓解酸解磷钾伴生矿对设备的腐蚀危害，具有重要的实际应用意义。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明不仅仅局限于下面的实施例。
以下实施例如无具体说明，采用的试剂市售化学试剂或工业产品。
以下实施例中，所述磷钾伴生矿中P2O5含量为5～15wt％，钾长石以K2O计的含量为5～10wt％，磷矿中P2O5含量为20～25wt％，F含量为0.5～3wt％。
磷钾伴生矿和磷矿混合矿的粒度要求为过200目筛，筛余量小于5％。
实施例1
一种直接利用盐酸在低温条件下分解磷钾伴生矿和磷矿混合矿的方法，包括如下步骤：
称取11.8g磷矿和6.9g磷钾伴生矿，研磨混合均匀得磷钾伴生矿和磷矿混合矿，然后投入凃有聚四氟乙烯涂层的三口烧瓶中，然后在室温条件下加入67.5ml盐酸溶液(质量浓度为22.5％)，开启搅拌，在搅拌条件下，利用盐酸和磷矿之间的反应热同时进行外部加热，使温度迅速升温至65℃继续反应3.5小时；反应结束后，最后进行冷却并水洗过滤，得到含有K+和H3PO4的浸出液和含氟化钙、氟化镁滤渣。
采用原子吸收光谱方法测定本实施例所得含有K+和H3PO4的浸出液中K+的含量，采用钼酸铵滴定方法测定浸取液中H3PO4的含量，计算得到混合矿中总的磷元素的浸出率达到97.1％；总的钾元素的浸出率为94.2％。
实施例2
一种直接利用盐酸在低温条件下分解磷钾伴生矿和磷矿混合矿的方法，包括如下步骤：
称取7.3g磷矿和12.5g磷钾伴生矿，研磨混合均匀得磷钾伴生矿和磷矿混合矿，然后投入凃有聚四氟乙烯涂层的三口烧瓶中，然后在室温条件下加入76.5ml盐酸溶液(质量浓度为17％)，开启搅拌，在搅拌条件下，利用盐酸和磷矿之间的反应热同时进行外部加热，使温度迅速升温至70℃继续反应3小时；反应结束后，最后进行冷却并水洗过滤，得到含有K+和H3PO4的浸出液和含氟化钙、氟化镁滤渣。
采用原子吸收光谱方法测定本实施例所得含有K+和H3PO4的浸出液中K+的含量，采用钼酸铵滴定方法测定浸取液中H3PO4的含量，计算得到混合矿中总的磷元素的浸出率达到98.4％；总的钾元素的浸出率为90.7％。
实施例3
一种直接利用盐酸在低温条件下分解磷钾伴生矿和磷矿混合矿的方法，包括如下步骤：
称取10.6g磷矿和9.8g磷钾伴生矿，研磨混合均匀得磷钾伴生矿和磷矿混合矿，然后投入凃有聚四氟乙烯涂层的三口烧瓶中，然后在室温条件下加入70.2ml盐酸溶液(质量浓度为20％)，开启搅拌，在搅拌条件下，利用盐酸和磷矿之间的反应热同时进行外部加热，使温度迅速升温至80℃继续反应2小时；反应结束后，最后进行冷却并水洗过滤，得到含有K+和H3PO4的浸出液和含氟化钙、氟化镁滤渣。
采用原子吸收光谱方法测定本实施例所得含有K+和H3PO4的浸出液中K+的含量，采用钼酸铵滴定方法测定浸取液中H3PO4的含量，计算得到混合矿中总的磷元素的浸出率达到96.9％；总的钾元素的浸出率为92.5％。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的实例，而并非对实施方式的限制。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而因此所引申的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种直接利用盐酸在低温条件下分解磷钾伴生矿和磷矿混合矿的方法，其特征在于，包括如下步骤：将磷钾伴生矿和磷矿研磨混合均匀，得磷钾伴生矿和磷矿混合矿，然后在室温条件下加入盐酸溶液，开启搅拌并加热至50~80℃保温2~5h，最后进行冷却、过滤，得含K、P的浸取液和氟的碱土金属化合物；
所述磷钾伴生矿中P2O5含量为5~15wt%，钾长石以K2O计的含量为5~10wt%；
所述磷矿中P2O5含量为20~25wt%，F含量为0.5~3wt%；
所述磷钾伴生矿和磷矿的质量比为(0.5~2):1；
所述盐酸溶液为盐酸水溶液，其质量浓度为15~37%；
所述盐酸溶液与磷钾伴生矿和磷矿混合矿的液固比为(2~5):1。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述磷钾伴生矿和磷矿混合矿的粒度要求为过200目筛，筛余量小于5%。
3.根据根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加热温度为50~70℃，保温时间为2~4h。
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