CN106517263A - 一种磷尾矿的盐酸浸出液复分解制氢氧化镁及硫酸钙的方法 - Google Patents
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Abstract
一种磷尾矿的盐酸浸出液复分解制氢氧化镁及硫酸钙的方法包括（1）将磷尾矿、水、盐酸按比例混合浸取；（2）将步骤1）所得反应料浆进行固液分离I得滤液A；（3）硫酸铵加水溶液制成硫酸铵溶液；（4）将步骤2）所得的滤液A和硫酸铵溶液按比例混合进行复分解反应，同时对复分解后浆液进行固液分离II得到滤液B和滤饼B，滤饼B洗涤得到纯净的二水硫酸钙;（5）将步骤4）所得的滤液B加入氨，使滤液B中的杂质转化为沉淀，然后经过固液分离III除掉滤液B中所含的杂质，得到滤液C进入下一步中和反应;（6）将步骤5）所得的滤液C继续加入氨，使镁全部转化为氢氧化镁的沉淀，后经过固液分离IV，得到滤液D和氢氧化镁滤饼。本发明的优点在于，能够有效利用磷矿浮选的废弃物磷尾矿，以及复合肥生产过程中的副产物盐酸，废物利用生产出较高品质硫酸钙以及氢氧化镁。
Description
技术领域
本发明属于化工技术领域，涉及一种生产硫酸钙和氢氧化镁的方法，具体为一种磷尾矿的盐酸浸出液加入硫酸铵复分解制氢氧化镁及硫酸钙副产氯化铵的方法。
背景技术
1、磷矿是全球农业生产的主要原料，也是精细化工生产的原料。我国大多数磷矿为中低品味磷矿，随着磷矿资源不断的开采利用，中低品位的磷矿用量逐年增大。我国大多数中低品位磷矿中镁、铁、铝的含量较高，需要通过选矿工艺加工才能得到符合生产要求的磷精矿，目前国内大都采用反浮选选出镁得到低镁的磷精矿，磷矿浮选后得到大量的磷尾矿，很少利用，大量长期堆放，污染环境并存在安全隐患。磷尾矿中含有2~10%的P2O5，15~20%的MgO，25~45%的CaO等。将尾矿作为二次资源加以利用，不仅可以产生经济效益，且对资源的可持续性发展具有重大意义。
2、市场上用量最大的硫基复合肥在生产过程中，副产大量的盐酸，由于市场上盐酸的产能过剩，没有有效的途径加以利用消化，严重制约了硫基复合肥装置的产能发挥。
3、氢氧化镁是一种重要的无机化工产品。通常是热分解菱镁矿或白云石得氧化镁，或用消石灰处理海水得氢氧化镁沉淀，也可用海水综合利用中得到的氯化镁卤块或提溴后的卤水为原料制得氢氧化镁。氢氧化镁是一种具有极强的缓冲性能、高效化学吸附性能的碱剂和新型填充阻燃剂。
发明内容
本发明的目的是针对以上问题，提供一种磷尾矿的盐酸浸出液复分解制氢氧化镁及硫酸钙的方法，能够有效利用磷矿浮选的废弃物磷尾矿，以及复合肥生产过程中的副产物盐酸，废物利用生产出较高品质硫酸钙以及氢氧化镁。
本发明所采用的技术方案是：一种磷尾矿的盐酸浸出液复分解制氢氧化镁及硫酸钙的方法，具体步骤如下：一种磷尾矿的盐酸浸出液复分解制氢氧化镁及硫酸钙的方法包括如下过程：
（1）将磷尾矿、水、盐酸按比例混合浸取，使其充分混合反应，反应温度为1-99℃，反应时间为0.1-2 h；
（2）将步骤1）所得反应料浆进行固液分离I得到滤液A和滤饼A，滤液A输入下一步，滤饼A经水洗回收其中的钙、镁等离子；
（3）硫酸铵加水溶解制成硫酸铵溶液；
（4）将步骤2）所得的滤液A和硫酸铵溶液按比例混合进行复分解反应，反应温度为1-99℃，反应时间为0.1-4 h，得到含有二水硫酸钙结晶的料浆，将二水硫酸钙结晶的料浆进行固液分离II得到滤液B和滤饼B，滤饼B经洗涤得到纯净的二水硫酸钙；
（5）将步骤4）所得的滤液B加入氨，并控制合适的PH值，使滤液B中的杂质转化为沉淀，再经过固液分离III除掉滤液B中所含的杂质，得到滤液C进入下一步中和反应；
（6）将步骤5）所得的滤液C继续加入氨，并控制合适的PH值，使镁全部转化为氢氧化镁的沉淀，然后经过固液分离IV，得到滤液D和氢氧化镁滤饼，氢氧化镁滤饼经洗涤后得到较纯的氢氧化镁，得到滤液D进入下一步浓缩；
（7）将步骤6）中的滤液D经浓缩结晶、分离V得到氯化铵，滤液返回浓缩系统继续浓缩，浓缩出的水经冷凝回收后用于步骤4）中分离II滤饼B的洗涤和步骤6）中分离IV中氢氧化镁滤饼的洗涤；
经过以上步骤完成磷尾矿的处理。
进一步讲，步骤（1）中所述的混合反应中，磷尾矿为磷矿反浮选所得到的含镁磷矿。
进一步讲，步骤（1）中所述的混合反应中，盐酸的浓度为1~38%，盐酸的用量（以物质的量计）为磷尾矿中钙、镁物质量之和的0.1~2倍。
进一步讲，步骤（1）中所述的混合反应中，用水量为维持混合反应料浆液固比在0.1~10。
进一步讲，步骤（3）中所述的硫酸铵溶液的质量浓度为1~50%。
进一步讲，步骤（4）中所述的复分解反应中，反应料浆液固比在0.1~10。
进一步讲，步骤（5）中所述的加氨除杂过程中，控制PH值在1.0~4.0。
进一步讲，步骤（6）中所述的加氨过程中，控制PH值在2.0~12.0。
进一步讲，将步骤4）中分离II洗涤滤饼B之后水用于步骤2）中分离I滤饼A的洗涤，步骤2）中分离I洗涤滤饼A之后水用于步骤1）中的混合反应。
进一步讲，将步骤6）中分离IV洗涤氢氧化镁滤饼之后水用于步骤3）中溶解硫酸铵。 本发明具有以下有益效果 ：
1、生产原材料采用的盐酸是生产复合肥的副产物，每年处于严重滞销状态，国内售价几乎为0元/吨，生产原材料采用的磷尾矿是磷矿浮选过程的产物，目前基本按废渣处理，大量堆存，造成环境污染并存在安全隐患，该方法有效解决了上述问题。
2、该方法反应条件温和，工艺条件易控制，操作方便，产品质量好，消耗低，钙、镁收率达到95%以上，副产物氯化铵可以用于复合肥生产原料，充分有效利用资源。
附图说明
图1是本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合实施案例及附图来进一步说明本发明，但实施案例不会构成对本发明的限制。
实施1：（1）将磷尾矿（磷尾矿为磷矿反浮选所得到的含镁磷矿）、水按质量比1:0.6制成料浆，盐酸的浓度为1~38%，盐酸的用量（以物质的量计）为磷尾矿中钙、镁物质量之和的0.1~2倍，优选的，盐酸用量按nHCl：n（钙+镁）=1.6:1的比例混合浸取，反应温度30~40℃，反应时间30min；
（2）将步骤1）所得反应料浆进行固液分离I得到滤液A和滤饼A，滤液A输入下一步，滤饼A经水洗回收其中的钙、镁等离子；
（3）硫酸铵加水溶解制成30%浓度的硫酸铵溶液；
（4）将步骤2）所得的滤液A和硫酸铵溶液按比例（按滤液A中钙的物质的量：硫酸铵溶液中硫酸根物质的量=1:1）混合进行复分解反应，反应温度30~40℃，反应时间60min，得到含有二水硫酸钙结晶的料浆，将二水硫酸钙结晶的料浆进行固液分离II得到滤液B和滤饼B，滤饼B经洗涤得到纯净的二水硫酸钙；
（5）将步骤4）所得的滤液B加25%浓度氨水，控制终点PH值在2.8~3.0，使滤液B中的杂质转化为沉淀，再经过固液分离III除掉滤液B中所含的杂质，得到滤液C进入下一步中和反应；
（6）将步骤5）所得的滤液C继续加25%浓度氨水，控制终点PH值在6.0~7.0，使镁全部转化为氢氧化镁的沉淀，然后经过固液分离IV，得到滤液D和氢氧化镁滤饼，氢氧化镁滤饼经洗涤后得到较纯的氢氧化镁，得到滤液D进入下一步浓缩；
（7）将步骤6）中的滤液D经浓缩结晶、分离V得到氯化铵，滤液返回浓缩系统继续浓缩，浓缩出的水经冷凝回收后用于步骤4）中分离II滤饼B的洗涤和步骤6）中分离IV中氢氧化镁滤饼的洗涤；
经过以上步骤完成磷尾矿的处理，得到的二水硫酸钙中CaSO4含量为78.1%，氢氧化镁中MgO含量为65.2%。
实施2：（1）将磷尾矿（磷尾矿为磷矿反浮选所得到的含镁磷矿）、水按质量比1:0.5制成料浆，盐酸用量按nHCl：n（钙+镁）=1.8:1的比例混合浸取，反应温度30~40℃，反应时间45min后过滤；
（2）将步骤1）所得反应料浆进行固液分离I得到滤液A和滤饼A，滤液A输入下一步，滤饼A经水洗回收其中的钙、镁等离子；
（3）硫酸铵加水溶解制成25%浓度的硫酸铵溶液；
（4）将步骤2）所得的滤液A和硫酸铵溶液按比例（按滤液A中钙的物质的量：硫酸铵溶液中硫酸根物质的量=1:1）混合进行复分解反应，反应温度30~40℃，反应时间90min，得到含有二水硫酸钙结晶的料浆，将二水硫酸钙结晶的料浆进行固液分离II得到滤液B和滤饼B，滤饼B经洗涤得到纯净的二水硫酸钙；
（5）将步骤4）所得的滤液B加25%浓度氨水，控制终点PH值在3.2~3.6，使滤液B中的杂质转化为沉淀，再经过固液分离III除掉滤液B中所含的杂质，得到滤液C进入下一步中和反应；
（6）将步骤5）所得的滤液C继续加25%浓度氨水，控制终点PH值在6.0~7.0，使镁全部转化为氢氧化镁的沉淀，然后经过固液分离IV，得到滤液D和氢氧化镁滤饼，氢氧化镁滤饼经洗涤后得到较纯的氢氧化镁，得到滤液D进入下一步浓缩；
（7）将步骤6）中的滤液D经浓缩结晶、分离V得到氯化铵，滤液返回浓缩系统继续浓缩，浓缩出的水经冷凝回收后用于步骤4）中分离II滤饼B的洗涤和步骤6）中分离IV中氢氧化镁滤饼的洗涤；
经过以上步骤完成磷尾矿的处理，得到的二水硫酸钙中CaSO4含量为76.9%，氢氧化镁中MgO含量为66.3%。
实施3：（1）将磷尾矿（磷尾矿为磷矿反浮选所得到的含镁磷矿）、水按质量比1:0.7制成料浆，盐酸用量按nHCl：n（钙+镁）=1.4:1的比例混合浸取，反应温度30~40℃，反应时间60min后过滤；
（2）将步骤1）所得反应料浆进行固液分离I得到滤液A和滤饼A，滤液A输入下一步，滤饼A经水洗回收其中的钙、镁等离子；
（3）硫酸铵加水溶解制成25%浓度的硫酸铵溶液；
（4）将步骤2）所得的滤液A和硫酸铵溶液按比例（按滤液A中钙的物质的量：硫酸铵溶液中硫酸根物质的量=1:1）混合进行复分解反应，反应温度30~40℃，反应时间60min，得到含有二水硫酸钙结晶的料浆，将二水硫酸钙结晶的料浆进行固液分离II得到滤液B和滤饼B，滤饼B经洗涤得到纯净的二水硫酸钙；
（5）将步骤4）所得的滤液B加25%浓度氨水，控制终点PH值在3.2~3.6，使滤液B中的杂质转化为沉淀，再经过固液分离III除掉滤液B中所含的杂质，得到滤液C进入下一步中和反应；
（6）将步骤5）所得的滤液C继续加25%浓度氨水，控制终点PH值在7.0~8.0，使镁全部转化为氢氧化镁的沉淀，然后经过固液分离IV，得到滤液D和氢氧化镁滤饼，氢氧化镁滤饼经洗涤后得到较纯的氢氧化镁，得到滤液D进入下一步浓缩；
（7）将步骤6）中的滤液D经浓缩结晶、分离V得到氯化铵，滤液返回浓缩系统继续浓缩，浓缩出的水经冷凝回收后用于步骤4）中分离II滤饼B的洗涤和步骤6）中分离IV中氢氧化镁滤饼的洗涤；
经过以上步骤完成磷尾矿的处理，得到的二水硫酸钙中CaSO4含量为78.4%，氢氧化镁中MgO含量为66.2%。
优选的，步骤（5）、步骤（6）中所述的加氨除杂过程中，所用氨包括液氨、气氨、氨水、碳酸氢铵等一切在反应过程中不引入料浆组分以外其他杂质的含氨的物质。
步骤（2）、步骤（4）、步骤（6）中所述的滤饼洗涤所用的水为系统回收水，也可以为其他来源的水，优选的，将步骤4）中分离II洗涤滤饼B之后水用于步骤2）中分离I滤饼A的洗涤，步骤2）中分离I洗涤滤饼A之后水用于步骤1）中的混合反应；
将步骤6）中分离IV洗涤氢氧化镁滤饼之后水用于步骤3）中溶解硫酸铵。
通过水的循环利用最大限度的避免了对环境的污染。
Claims (10)
1.一种磷尾矿的盐酸浸出液复分解制氢氧化镁及硫酸钙的方法，其特征在于：包括如下过程：
（1）将磷尾矿、水、盐酸按比例混合浸取，使其充分混合反应，反应温度为1-99℃，反应时间为0.1-2 h；
（2）将步骤1）所得反应料浆进行固液分离I得到滤液A和滤饼A，滤液A输入下一步，滤饼A经水洗回收其中的钙、镁等离子；
（3）硫酸铵加水溶解制成硫酸铵溶液；
（4）将步骤2）所得的滤液A和硫酸铵溶液按比例混合进行复分解反应，反应温度为1-99℃，反应时间为0.1-4 h，得到含有二水硫酸钙结晶的料浆，将二水硫酸钙结晶的料浆进行固液分离II得到滤液B和滤饼B，滤饼B经洗涤得到纯净的二水硫酸钙；
（5）将步骤4）所得的滤液B加入氨，并控制合适的PH值，使滤液B中的杂质转化为沉淀，再经过固液分离III除掉滤液B中所含的杂质，得到滤液C进入下一步中和反应；
（6）将步骤5）所得的滤液C继续加入氨，并控制合适的PH值，使镁全部转化为氢氧化镁的沉淀，然后经过固液分离IV，得到滤液D和氢氧化镁滤饼，氢氧化镁滤饼经洗涤后得到较纯的氢氧化镁，得到滤液D进入下一步浓缩；
（7）将步骤6）中的滤液D经浓缩结晶、分离V得到氯化铵，滤液返回浓缩系统继续浓缩，浓缩出的水经冷凝回收后用于步骤4）中分离II滤饼B的洗涤和步骤6）中分离IV中氢氧化镁滤饼的洗涤；
经过以上步骤完成磷尾矿的处理。
2.根据权利要求1所述的一种磷尾矿的盐酸浸出液复分解制氢氧化镁及硫酸钙的方法，其特征在于：步骤（1）中所述的混合反应中，磷尾矿为磷矿反浮选所得到的含镁磷矿。
3.根据权利要求1所述的一种磷尾矿的盐酸浸出液复分解制氢氧化镁及硫酸钙的方法，其特征在于：步骤（1）中所述的混合反应中，盐酸的浓度为1~38%，盐酸的用量（以物质的量计）为磷尾矿中钙、镁物质量之和的0.1~2倍。
4.根据权利要求1所述的一种磷尾矿的盐酸浸出液复分解制氢氧化镁及硫酸钙的方法，其特征在于：步骤（1）中所述的混合反应中，用水量为维持混合反应料浆液固比在0.1~10。
5.根据权利要求1所述的一种磷尾矿的盐酸浸出液复分解制氢氧化镁及硫酸钙的方法，其特征在于：步骤（3）中所述的硫酸铵溶液的质量浓度为1~50%。
6.根据权利要求1所述的一种磷尾矿的盐酸浸出液复分解制氢氧化镁及硫酸钙的方法，其特征在于：步骤（4）中所述的复分解反应中，反应料浆液固比在0.1~10。
7.根据权利要求1所述的一种磷尾矿的盐酸浸出液复分解制氢氧化镁及硫酸钙的方法，其特征在于：步骤（5）中所述的加氨除杂过程中，控制PH值在1.0~4.0。
8.根据权利要求1所述的一种磷尾矿的盐酸浸出液复分解制氢氧化镁及硫酸钙的方法，其特征在于：步骤（6）中所述的加氨过程中，控制PH值在2.0~12.0。
9.根据权利要求1所述的一种磷尾矿的盐酸浸出液复分解制氢氧化镁及硫酸钙的方法，其特征在于：将步骤4）中分离II洗涤滤饼B之后水用于步骤2）中分离I滤饼A的洗涤，步骤2）中分离I洗涤滤饼A之后水用于步骤1）中的混合反应。
10.根据权利要求1所述的一种磷尾矿的盐酸浸出液复分解制氢氧化镁及硫酸钙的方法，其特征在于：将步骤6）中分离IV洗涤氢氧化镁滤饼之后水用于步骤3）中溶解硫酸铵。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20170322 |