CN109354000A - 一种高镁磷尾矿富集并联产轻质碳酸钙和氢氧化镁的方法 - Google Patents

一种高镁磷尾矿富集并联产轻质碳酸钙和氢氧化镁的方法 Download PDF

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Abstract

一种利用富镁磷尾矿联产氢氧化镁和轻质碳酸钙的方法，将高镁磷尾矿进行煅烧，形成煅烧磷尾矿粉，再以煅烧磷尾矿粉为原料，通过热水消化反应和二级铵盐浸取充分分离氢氧化钙，采用浸取液碳化制取轻质碳酸钙，及滤渣碳化分离氢氧化镁；通过对高镁磷尾矿的煅烧、消化、二次浸取、浸取液碳化、浸取滤渣碳化、氨化等工艺步骤联产高纯度氢氧化镁，以及食品级轻质碳酸钙和P2O5含量达30%以上磷精矿粉。本发明不仅解决了低品位磷尾矿粉富集成高品位磷矿精粉问题，同时制得高附加值的氢氧化镁和食品级轻质碳酸钙，生产工艺并不复杂，却能实现“以废治废”，变“废”为资源的循环经济目标，具有良好的环境效益和社会效益。

Description

一种高镁磷尾矿富集并联产轻质碳酸钙和氢氧化镁的方法
技术领域
本发明涉及到一种磷尾矿处理方法，具体涉及到一种高镁磷尾矿富集及联产氢氧化镁和食品级轻质碳酸钙的方法，主要用于对高镁磷尾矿和中低品位磷矿的处理。属尾矿环境综合治理技术领域。
背景技术：
我国磷矿贮量居世界第二位，但 80％的贮量是中低品位磷矿，其中多为难选的中低品位胶磷矿，随着磷矿资源的大量开采，尤其是弃贫采富开采方法的普遍使用，使得 P2O5质量分数在 30%以上的富矿迅速枯竭。目前，要实现磷矿资源的综合利用和中国磷化工产业的可持续发展，攻克中低品位胶磷矿前处理技术和磷尾矿再利用技术势在必行。为了解决此问题，有不少人提出了一些改进技术方案，如孙娜等人提出了磷尾矿氨循环法分离钙镁制取氢氧化镁、碳酸钙的工艺流程，该工艺的矛盾之处在于没有考虑到氯化铵浸取过程中并不会与氧化镁或氢氧化镁发生反应，因为这个反应正是后续氨化反应制备氢氧化镁的逆反应。金维等人提出磷尾矿 2 次水洗、2 次碳化制备碳酸钙、氢氧化镁工艺流程，该工艺最大的瓶颈在于没有经过铵盐浸取，直接采用水洗就把钙、镁两种元素分开了。在上述研究的基础上，并通过中试实验研究，提出了高镁磷尾矿粉富集及联产氢氧化镁和食品级轻质碳酸钙的新工艺。
通过专利检索没发现有与本发明相同技术的专利文献报道，与本发明有一定关系的专利主要有以下几个：
1、专利号为CN201510226236.1，名称为“一种磷尾矿提取磷精矿并联产碳酸钙和氧化镁的方法”的发明专利，该专利公开了一种磷尾矿提取磷精矿并联产碳酸钙和氧化镁的方法，先将磷尾矿在高温下煅烧，向煅烧料中加入热水进行消化处理，接着加入硝酸铵溶液进行搅拌，在一定温度下浸取钙，获得含钙浸出液和浸出渣，将浸出渣采用硫酸铵溶液浸取镁后，获得磷精矿和含镁浸出液，将含钙浸出液采用碳酸铵溶液沉淀后得碳酸钙，将含镁浸出液采用碳酸铵沉淀后得碳酸镁，将碳酸镁煅烧后即得氧化镁。但从化学反应原理来看，常温下硫酸铵并不能与浸取渣中难溶的氢氧化镁反应使之生成硫酸镁和氨水溶液。
2、专利申请号为CN201410085908.7，名称为“一种用高镁磷尾矿制备氢氧化镁的方法”发明专利，该专利公开了一种用高镁磷尾矿制备氢氧化镁的方法，包括以下步骤：（1）、将高镁磷尾矿在850~1100℃下煅烧，烧成煅白；（2）、将上述煅白加入硫酸铵溶液中，滴加浓硫酸控制pH在6.0~6.5之间，保持反应体系温度在95~100℃反应40~80分钟，从反应体系中出来的氨气用水吸收得到氨水；（3）、反应完成后过滤，得到滤液和滤饼，（4）、将步骤（3）的滤液与步骤（2）中得到的氨水混合，并通入氨气或加入液氨或氨水控制氢氧化镁沉淀，沉淀完后过滤，滤饼经洗涤、干燥得到氢氧化镁产品，滤液收集起作为步骤（2）的硫酸铵溶液的原料液。但事实上需要消耗硫酸才能使氢氧化镁溶解生成硫酸镁，但加入硫酸也会使煅白中氢氧化钙生成微溶于水的硫酸钙，从而使最终所得氢氧化镁产品的纯度不高。
3、专利申请号为CN201510889509.0，名称为“ 一种由中低品位磷矿制取低镁磷精矿副产碳酸钙、氧化镁的工艺”的发明专利，该专利公开了一种由中低品位磷矿制取低镁磷精矿副产碳酸钙、氧化镁的工艺，属于无机化工技术领域，包括以下步骤：将中低品位磷矿在900～1100℃下进行煅烧；然后消化、浸取、沉淀等一系列处理得到低镁磷精矿、碳酸钙和氧化镁；采用上述工艺，最大限度地使磷元素保留在制成的低镁磷精矿中，同时副产碳酸钙和氧化镁，使中低品位磷矿中的钙、镁、磷元素得到充分利用。得到的低镁磷精矿、碳酸钙、氧化镁产品中，低镁磷精矿中的五氧化二磷含量在37％以上，氧化镁含量低于0.5％；碳酸钙中氧化钙含量在50％以上，氧化镁的纯度在94％以上。使得低镁磷精矿中五氧化二磷的增长百分点为10.13以上。
上述这些专利虽然都涉及到了镁磷尾矿的处理，有的涉及还到了磷尾矿提取磷精矿并联产碳酸钙和氧化镁的方法，并提出了一些改进的技术方案，但通过仔细阅读发现，这些专利所提出的技术都存在一些问题，其中最为与本发明接近的技术为顾春光等人提出的专利号为CN201510226236.1，名称为“一种磷尾矿提取磷精矿并联产碳酸钙和氧化镁的方法”的发明专利，该专利所提出的磷尾矿提取磷精矿并联产碳酸钙和氧化镁的方法虽然得到了低镁磷精矿，但有三个致命缺陷：一是得到的含镁碳酸钙中含有大量碳酸镁，目前用途不大，价值不高；二是复合浸取法要消耗硝酸或盐酸，将造成磷矿粉中氧化铁和氟磷酸钙的部分溶解、有效磷损失、浸取液呈黄色；三是硝酸或盐酸中和了浸取液中的游离氨，降低了浸取液的 pH 值，不利于后续 CO2碳化反应。所以如何攻克中低品位胶磷矿前处理技术和磷尾矿再利用技术尚有待进一步研究。
发明内容：
本发明的目的在于针对现有磷尾矿处理技术所存在的问题，提出一种新的磷尾矿处理技术方法，该种新的磷尾矿处理技术方法可以在处理磷尾矿时联产高纯度氢氧化镁、食品级轻质碳酸钙和 P2O5含量达 30％以上磷精矿粉，使得处理得到的轻质碳酸钙达到食品级轻质碳酸钙的标准（HG/T2226-2010）。
为了达到这一目的，本发明的技术实施方案是提供一种利用富镁磷尾矿联产氢氧化镁和轻质碳酸钙的方法，将高镁磷尾矿进行煅烧，形成煅烧磷尾矿粉，再以煅烧磷尾矿粉为原料，通过热水消化反应和二级铵盐浸取充分分离氢氧化钙；再采用CO2碳化浸取液制取轻质碳酸钙，及滤渣碳化分离氢氧化镁；通过对高镁磷尾矿的煅烧、消化、二次浸取、浸取液碳化、浸取滤渣碳化、氨化工艺步骤联产高纯度氢氧化镁，以及食品级轻质碳酸钙和 P2O5含量达 30％以上磷精矿粉。
进一步地，所述的高镁磷尾矿的典型组成如表1：
表1
P2O5/% CaO/% MgO/% Fe2O3/% Al2O3/% F/% 其它/% 烧失％
磷尾矿 7.23 34.94 17.65 0.22 0.24 0.62 3.15 37.2
将高镁磷尾矿在950～1000℃温度下，进行煅烧。
进一步地，所述的通过二级铵盐浸取充分分离氢氧化钙，是利用氢氧化钙微溶于水，易于参与浸取反应；氢氧化镁难溶于水，并不参与浸取反应的特性，通过热水消化反应和二级铵盐浸取工艺将煅烧磷尾矿粉中氧化钙充分浸取出来，获得氯化钙的氨水溶液，使磷矿粉实现第一次减量；所述热水消化反应为常规消化工艺，采用热水温度为60-80℃，时间1.0~ 2.0h进行消化。
进一步地，所述的二级铵盐浸取工艺是将经过消化反应的煅烧磷尾矿粉产出物，再经过氯化铵母液的二次铵盐浸取反应；其中，第一次铵盐浸取反应所用氯化铵母液的质量百分浓度为8~12%，反应时间为1.0~ 2.0h，氢氧化钙浸取率约为70~80%；第二次铵盐浸取反应的氯化铵母液质量百分浓度为6~8%，反应时间为1.0~ 2.0h，使氢氧化钙总浸取率可达到98~99%；二级浸取反应结束后，两次浸取液合并，形成无色澄清透明的混合浸取液；控制混合浸取液pH 值约为 8.0~8.8。
进一步地，所述的采用CO2碳化浸取液制取轻质碳酸钙，及滤渣碳化分离氢氧化镁,是在二级铵盐浸取之后，所得滤渣为磷矿粉和氢氧化镁，分别对二次浸取后的浸取液及滤渣加入清水后通入CO2进行碳化反应。
进一步地，所述的碳化反应是在二级铵盐浸取之后的混合浸取液中通入浓度为30~99%的CO2，通过热电偶和酸度计来自动跟踪碳化过程，反应温度控制在 15~35℃，碳化反应时间为 30~40min，反应终点 pH 值为 7.0~8.0，制得轻质碳酸钙；并将二级铵盐浸取后的滤渣加清水并充分搅拌后也进行碳化反应，碳化反应时间为 1.5~2.0 h，反应终点 pH值为6.0~6.8，使其中的氢氧化镁生成易溶于水的碳酸氢镁，实现磷矿粉第二次减量。
进一步地，所述的氨化是将滤渣碳化反应后过滤所得无色澄清透明的滤液，加入氨水进行氨化反应，反应终点 pH 值为 7.5~8.5，最终得到氢氧化镁产品。
进一步地，所述的高镁磷尾矿粉富集及联产氢氧化镁和食品级轻质碳酸钙的处理至少包括以下步骤：
第一步，煅烧反应，反应方程式如下：
第二步，消化反应，反应方程式如下：
第三步，浸取反应，反应方程式如下：
第四步，碳化反应Ⅰ（混合浸取液碳化反应），反应方程式如下：
第五步，碳化反应Ⅱ（滤渣碳化反应），反应方程式如下：
第六步，氨化反应，反应方程式如下：
进一步地，所述的碳化反应Ⅱ之后的滤液为碳酸氢镁溶液，加入氨水进行氨化反应生成氢氧化镁沉淀，经过滤、洗涤、干燥后得到纯度为 98.6%~99.9%的氢氧化镁产品。
进一步地，通过分离轻质碳酸钙和氢氧化镁，对磷矿粉进行两次减量操作过程，将显著提高磷精矿粉中P2O5的质量百分含量达30%以上。
进一步地，所述的铵盐浸取的铵盐是氯化铵、硝酸铵、硫酸铵可溶性铵盐中任意一种。
进一步地，所述的高镁磷尾矿，为任何含镁中低品位的磷矿；所述的氢氧化镁产品，也可以是碳酸镁或氧化镁。只要将氨化反应步骤改为加热浓缩分解就可以得到碳酸镁；碳酸镁或氢氧化镁进行加热分解又可以得到氧化镁产品。
本发明的优点在于：
本发明通过以煅烧磷尾矿粉为原料，以二级铵盐浸取充分分离氢氧化钙、浸取滤渣碳化分离镁元素，实现了“以废治废”，变“废”为资源的循环经济目标，具有良好的环境效益、社会效益和经济效益。具有以下一些优点：
⑴完善了煅烧磷尾矿粉消化、两次浸取、两次碳化、氨化等过程的化学原理，煅烧磷尾矿粉浸取液的 CaCl2~NH3·H2O 体系碱性很弱，与 CO2碳化反应初期不可能形成大量晶核，不利于粒子的超细化，不利于生产纳米级轻质碳酸钙，却有利于生产高纯度食品级轻质碳酸钙；
⑵改进了煅烧磷尾矿粉浸取方式；独辟蹊径地指出了二级氯化铵浸取充分分离氢氧化钙、滤渣碳化分离镁元素的分离路线，为磷尾矿粉的减量化操作指明了方向；
⑶实施了氢氧化钙、镁元素的减量化过程；由于氢氧化钙、镁元素的减量化过程很彻底，磷精矿粉中 P2O5含量达 30％以上，同时，所得轻质碳酸钙和氢氧化镁产品纯度很高，有利于生产食品级轻质碳酸钙和阻燃剂氢氧化镁，附加值较高；
⑷提出了以煅烧磷尾矿粉为原料，二级铵盐浸取、浸取滤渣碳化为特点，联合生产高纯度氢氧化镁、食品级轻质碳酸钙和磷精矿粉的绿色新工艺，实现了“以废治废”，变“废”为资源的循环经济目标。
所述的高镁磷尾矿制得的磷精矿、轻质碳酸钙和氢氧化镁产品的典型组成如表2：
表2
P2O5/% CaO/% MgO/% Fe2O3/% Al2O3/% F/% 其它/% 烧失％
磷精矿 31.43 38.19 0.80 1.05 1.14 2.95 3.0 21.54
轻质碳酸钙 - 55.7 0.03 - - - 0.47 43.8
氢氧化镁 - 0.05 68.7 - - - 0.32 30.90
本发明不仅解决了低品位磷尾矿粉富集成高品位磷矿精粉问题，同时制得高附加值的氢氧化镁和食品级轻质碳酸钙，而且生产工艺并不复杂，却能实现“以废治废”，变“废”为资源的循环经济目标，具有良好的环境效益和社会效益。以年消纳 100 万吨高镁磷尾矿粉（干基）为例，可生产 44万吨食品级轻质碳酸钙，20万吨氢氧化镁，同时得到磷精矿粉 35万吨，尤其是氢氧化镁和食品级轻质碳酸钙市场售价都在 2000 元/吨左右，P2O5含量 30%左右的磷精矿粉的市场售价为 1000 元/吨，三者年产值合计达 16.3 亿元，具有相当良好的经济效益。而且氯化铵溶液可以循环利用，其原料成本几乎为零，主要成本就是水、电、燃料、设备折旧和人工工资等，经济效益十分明显。
附图说明
图1是本发明的工艺流程示意图；
图2是本发明所制得的产物激光粒度分布图。
具体实施方式：
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。很显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例；可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，而非对本发明的限定，任何基于本发明的原理，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
先将磷尾矿经过950～1000℃温度的煅烧，形成磷矿粉；在浸取釜中磷矿粉投料量均为5kg，加水量 50L，充分搅拌后，溶液 pH 值约为 10.5，消化热水温度60℃，时间1-2小时；经过热水消化后，进行二级铵盐浸取；第一级浸取氯化铵的投料为 5 kg，反应时间为 2h，第二级浸取氯化铵投料 3kg，浸取时间也是 2h，二级浸取反应结束后，两次浸取液合并，形成混合浸取液；混合浸取液pH 值约为 8.5。然后将对混合浸取液冲入CO2进行碳化反应；混合浸取液的碳化反应中 CO2浓度为 99%，通过热电偶和酸度计来自动跟踪碳化过程，反应温度控制在 15~40℃，碳化反应时间为 30min，反应终点的 pH 值为 8.0。所得磷精矿成分见表3。
表3
P2O5/% CaO/% MgO/% Fe2O3/% Al2O3/% F/% 其它/% 烧失％
磷精矿 31.43 38.19 0.80 1.05 1.14 2.95 3.0 21.54
轻质碳酸钙 - 55.7 0.03 - - - 0.47 43.8
氢氧化镁 - 0.05 68.7 - - - 0.32 30.90
第二次浸取后的滤渣加适量清水并充分搅拌后进行碳化反应，碳化反应时间为 120min，反应终点 pH 值为 6.0，其它条件与混合浸取液碳化相似。滤渣碳化反应后过滤所得滤液为碳酸氢镁溶液，加入适量氨水进行氨化反应，反应终点 pH 值为 8.0，最终得到氢氧化镁产品。
所述的铵盐浸取的铵盐是氯化铵、硝酸铵、硫酸铵可溶性铵盐中任意一种。
所述的高镁磷尾矿，为任何含镁中低品位的磷矿；所述的氢氧化镁产品，也可以是碳酸镁或氧化镁。只要将氨化反应步骤改为加热浓缩分解就可以得到碳酸镁；碳酸镁或氢氧化镁进行加热分解又可以得到氧化镁产品。
实施例二
先将磷尾矿经过950～1000℃温度的煅烧，形成磷矿粉；在浸取釜中磷矿粉投料量均为5kg，氯化铵母液循环使用；经过温度为80℃热水消化后，进行二级铵盐浸取，消化热水温度80℃；第一级浸取时补充氯化铵 0.5 kg，充分搅拌后，溶液 pH 值约为 10.5，反应时间为2h；第二级浸取氯化铵补充投料 1kg，浸取时间也是 2h，二级浸取反应结束后，两次浸取液合并，形成混合浸取液；混合浸取液pH 值约为 8.8。然后将对混合浸取液冲入CO2进行碳化反应；浸取液的碳化反应中 CO2浓度为 60%，反应温度控制在 20~35℃，碳化反应时间为40min，反应终点的 pH 值为 7.0。所得磷精矿成分见表 4。
表4
P2O5/% CaO/% MgO/% Fe2O3/% Al2O3/% F/% 其它/% 烧失％
磷精矿 30.85 37.69 0.80 1.15 1.18 2.75 4.1 21.32
轻质碳酸钙 - 55.8 0.33 - - - 0.06 44.6
氢氧化镁 - 0.08 68.60 - - - 0.32 30.90
第二次浸取后的滤渣加适量清水并充分搅拌后进行碳化反应，碳化反应时间为 120min，反应终点 pH 值为 6.8，其它条件与混合浸取液碳化相似。滤渣碳化反应后过滤所得滤液为碳酸氢镁溶液，加入适量氨水进行氨化反应，反应终点 pH 值为 7.5，最终得到氢氧化镁产品。
实施例三
先将磷尾矿经过950～1000℃温度的煅烧，形成磷矿粉；在浸取釜中磷矿粉投料量均为5kg，氯化铵母液循环使用；经过温度为80℃热水消化后，第一级浸取时补充氯化铵 1.0kg，充分搅拌后，溶液 pH 值约为 10.4，反应时间为 2h；第二级浸取氯化铵补充投料 1kg，浸取时间也是 2h，二级浸取反应结束后，两次浸取液合并，形成混合浸取液；混合浸取液pH值约为 8.5。然后将对混合浸取液冲入CO2进行碳化反应；浸取液的碳化反应中 CO2浓度为30%，反应温度控制在 20~30℃，碳化反应时间为 60min，反应终点的 pH 值为 7.5。所得磷精矿成分见表5。
表5
P2O5/% CaO/% MgO/% Fe2O3/% Al2O3/% F/% 其它/% 烧失％
磷精矿 32.43 39.36 0.81 1.25 1.14 3.05 3.0 19.64
轻质碳酸钙 - 55.6 0.26 - - - 0.08 44.0
氢氧化镁 - 0.15 68.50 - - - 0.33 30.90
第二次浸取后的滤渣加适量清水并充分搅拌后进行碳化反应，碳化反应时间为 110min，反应终点 pH 值为 6.6，其它条件与浸取液碳化相似。滤渣碳化反应后过滤所得滤液为碳酸氢镁溶液，加入适量氨水进行氨化反应，反应终点 pH 值为 8.4，最终得到氢氧化镁产品。
通过上述试验可以看出，本发明涉及一种利用富镁磷尾矿联产氢氧化镁和轻质碳酸钙的方法，将高镁磷尾矿进行煅烧，形成煅烧磷尾矿粉，再以煅烧磷尾矿粉为原料，通过热水消化反应和二级铵盐浸取充分分离氢氧化钙；采用CO2碳化浸取液制取轻质碳酸钙，及滤渣碳化分离氢氧化镁；通过对高镁磷尾矿的煅烧、消化、二次浸取、浸取液碳化、浸取滤渣碳化、氨化等工艺步骤联产高纯度氢氧化镁，以及食品级轻质碳酸钙和 P2O5含量达 30％以上磷精矿粉。
进一步地，所述的高镁磷尾矿的典型组成如表1：
表1
P2O5/% CaO/% MgO/% Fe2O3/% Al2O3/% F/% 其它/% 烧失％
磷尾矿 7.23 34.94 17.65 0.22 0.24 0.62 3.15 37.2
将高镁磷尾矿在950～1000℃温度下，进行煅烧。
进一步地，所述的通过二级铵盐浸取充分分离氢氧化钙是利用氢氧化钙微溶于水，易于参与浸取反应；氢氧化镁难溶于水，并不参与浸取反应的特性，通过二级铵盐浸取工艺将煅烧磷尾矿粉中氢氧化钙充分浸取出来，获得氯化钙的氨水溶液，使磷矿粉实现第一次减量；所述热水消化反应为常规消化工艺，采用热水温度为60-80℃，时间1-2小时进行消化。
进一步地，所述的二级铵盐浸取工艺是将经过消化反应的煅烧磷尾矿粉产出物，再经过氯化铵母液的二次铵盐浸取反应；其中，第一次铵盐浸取反应所用氯化铵母液的质量百分浓度为8~12%，反应时间为1.0~ 2.0h，氢氧化钙浸取率约为70~80%；第二次铵盐浸取反应的氯化铵母液质量百分浓度为6~8%，反应时间为1.0~ 2.0h，使氢氧化钙总浸取率可达到98~99%；二级浸取反应结束后，两次浸取液合并，形成混合浸取液；控制混合浸取液pH 值约为 8.0~8.8。
进一步地，所述的采用浸取液及滤渣碳化分离镁元素是在二级铵盐浸取之后，所得滤渣为磷矿粉和氢氧化镁，分别对二次浸取后的浸取液及滤渣加入清水后通入CO2进行碳化反应。
进一步地，所述的碳化反应是在二级铵盐浸取之后的混合浸取液中通入浓度为30~99%的CO2，通过热电偶和酸度计来自动跟踪碳化过程，反应温度控制在 15~35℃，碳化反应时间为 30~40min，反应终点 pH 值为 7.0~8.0，制得轻质碳酸钙；并将二级铵盐浸取后的滤渣加清水并充分搅拌后也进行碳化反应，碳化反应时间为 1.5~2.0 h，反应终点 pH值为6.0~6.8，使其中的氢氧化镁生成易溶于水的碳酸氢镁，实现磷矿粉第二次减量。
进一步地，所述的氨化是将滤渣碳化反应后过滤所得滤液，加入氨水进行氨化反应，反应终点 pH 值为 7.5~8.5，最终得到氢氧化镁产品。
进一步地，所述的高镁磷尾矿粉富集及联产氢氧化镁和食品级轻质碳酸钙的处理至少包括以下步骤：
第一步，煅烧反应，反应方程式如下：
第二步，消化反应，反应方程式如下：
第三步，浸取反应，反应方程式如下：
第四步，碳化反应Ⅰ（混合浸取液碳化反应），反应方程式如下：
第五步，碳化反应Ⅱ（滤渣碳化反应），反应方程式如下：
第六步，氨化反应，反应方程式如下：
进一步地，所述的碳化反应Ⅱ之后的滤液为碳酸氢镁溶液，加入氨水进行氨化反应生成氢氧化镁沉淀，经过滤、洗涤、干燥后得到纯度为 98.6%~99.9%的氢氧化镁产品。
进一步地，通过分离轻质碳酸钙和氢氧化镁，对磷矿粉进行两次减量操作过程，将显著提高磷精矿粉中P2O5的质量百分含量达30%以上。
进一步地，所述的铵盐浸取的铵盐是氯化铵、硝酸铵、硫酸铵可溶性铵盐中任意一种。
进一步地，所述的高镁磷尾矿，为任何含镁中低品位的磷矿；所述的氢氧化镁产品，也可以是碳酸镁或氧化镁。只要将氨化反应步骤改为加热浓缩分解就可以得到碳酸镁；碳酸镁或氢氧化镁进行加热分解又可以得到氧化镁产品。
具体实施工艺流程如附图1所示，按照本工艺流程所制得的产物经过激光粒度分布情况如附图2所示；通过附图2可以看出，轻质碳酸钙产品粒子粗大，团聚严重，呈方解石型，D50 达 13.81μm，粒度分布宽。这是由于浸取液属于 CaCl2~NH3·H2O 体系，不同于石灰乳体系， CaCl2~NH3·H2O 体系 pH 值仅为 10.4 左右，明显小于石灰乳体系 pH 值 12.5左右，即相当于前者[OH-]仅为后者[OH-]的1/%。弱酸性的 CO2必须首先与弱碱性氨水反应生成 HCO3 -，其反应速度远小于与强碱性石灰乳体系中反应速度，不利于碳化初期形成大量晶核，不利于碳酸钙粒子的超细化。
本发明的优点在于：
本发明通过以煅烧磷尾矿粉为原料，以热水消化反应和二级铵盐浸取充分分离氢氧化钙、浸取滤渣碳化分离镁元素，实现了“以废治废”，变“废”为资源的循环经济目标，具有良好的环境效益、社会效益和经济效益。具有以下一些优点：
⑴完善了煅烧磷尾矿粉消化、两次浸取、两次碳化、氨化等过程的化学原理，煅烧磷尾矿粉浸取液的 CaCl2~NH3·H2O 体系碱性很弱，与 CO2碳化反应初期不可能形成大量晶核，不利于粒子的超细化，不利于生产纳米级轻质碳酸钙，却有利于生产高纯度食品级轻质碳酸钙；
⑵改进了煅烧磷尾矿粉浸取方式；独辟蹊径地指出了二级氯化铵浸取充分分离氢氧化钙、滤渣碳化分离镁元素的分离路线，为磷尾矿粉的减量化操作指明了方向；
⑶实施了钙、镁元素的减量化过程；由于钙、镁元素的减量化过程很彻底，磷精矿粉中P2O5含量达 30%以上，同时，所得轻质碳酸钙和氢氧化镁产品纯度很高，有利于生产食品级轻质碳酸钙和阻燃剂氢氧化镁，附加值较高；
⑷提出了以煅烧磷尾矿粉为原料，二级铵盐浸取、浸取滤渣碳化为特点，联合生产高纯度氢氧化镁、食品级轻质碳酸钙和磷精矿粉的绿色新工艺，实现了“以废治废”，变“废”为资源的循环经济目标。
所述的高镁磷尾矿制得的磷精矿、轻质碳酸钙和氢氧化镁产品的典型组成如表2：
表2
P2O5/% CaO/% MgO/% Fe2O3/% Al2O3/% F/% 其它/% 烧失％
磷精矿 32.63 39.26 0.82 1.15 1.24 3.00 3.1 19.55
轻质碳酸钙 - 55.7 0.03 - - - 0.47 43.8
氢氧化镁 - 0.05 68.7 - - - 0.32 30.90
本发明不仅解决了低品位磷尾矿粉富集成高品位磷矿精粉问题，同时制得高附加值的氢氧化镁和食品级轻质碳酸钙，而且生产工艺并不复杂，却能实现“以废治废”，变“废”为资源的循环经济目标，具有良好的环境效益和社会效益。以年消纳 100 万吨高镁磷尾矿粉（干基）为例，可生产约 44万吨食品级轻质碳酸钙，约 20万吨氢氧化镁，同时得到磷精矿粉约 35万吨，尤其是氢氧化镁和食品级轻质碳酸钙市场售价都在 2000 元/吨左右，P2O5含量30％左右的磷精矿粉的市场售价为 1000 元/吨，三者年产值合计达 16.3 亿元，具有相当良好的经济效益。而且氯化铵溶液可以循环利用，其原料成本几乎为零，主要成本就是水、电、燃料、设备折旧和人工工资等，经济效益十分明显。

Claims (10)

1.一种利用富镁磷尾矿联产氢氧化镁和轻质碳酸钙的方法，其特征在于：将高镁磷尾矿进行煅烧，形成煅烧磷尾矿粉，再以煅烧磷尾矿粉为原料，通过热水消化反应和二级铵盐浸取充分分离氢氧化钙；采用CO2碳化浸取液制取轻质碳酸钙，及滤渣碳化分离氢氧化镁；通过对高镁磷尾矿的煅烧、消化、二次浸取、浸取液碳化、浸取滤渣碳化、氨化等工艺步骤联产高纯度氢氧化镁，以及食品级轻质碳酸钙和 P2O5含量达 30％以上磷精矿粉。
2.如权利要求1所述的利用富镁磷尾矿联产氢氧化镁和轻质碳酸钙的方法，其特征在于：所述的高镁磷尾矿的典型组成如表1：
表1
P2O5/% CaO/% MgO/% Fe2O3/% Al2O3/% F/% 其它/% 烧失％ 磷尾矿 7.23 34.94 17.65 0.22 0.24 0.62 3.15 37.2
将高镁磷尾矿在950～1000℃温度下，进行煅烧。
3.如权利要求1所述的利用富镁磷尾矿联产氢氧化镁和轻质碳酸钙的方法，其特征在于：所述的通过二级铵盐浸取充分分离氢氧化钙是利用氢氧化钙微溶于水，易于参与浸取反应；氢氧化镁难溶于水，并不参与浸取反应的特性，通过二级铵盐浸取工艺将煅烧磷尾矿粉中氢氧化钙充分浸取出来，获得氯化钙的氨水溶液，使磷矿粉实现第一次减量；所述热水消化反应为常规消化工艺，采用热水温度为60-80℃，时间为1.0~ 2.0h。
4.如权利要求3所述的利用富镁磷尾矿联产氢氧化镁和轻质碳酸钙的方法，其特征在于：所述的二级铵盐浸取工艺是将经过消化反应的煅烧磷尾矿粉产出物，再经过氯化铵母液的二次铵盐浸取反应；其中，第一次铵盐浸取反应所用氯化铵母液的质量百分浓度为8~12%，反应时间为1.0~ 2.0h，氢氧化钙浸取率约为70~80%；第二次铵盐浸取反应的氯化铵母液质量百分浓度为6~8%，反应时间为1.0~ 2.0h，使氢氧化钙总浸取率可达到98~99%；二级浸取反应结束后，两次浸取液合并，形成无色澄清透明的混合浸取液；控制混合浸取液pH值约为 8.0~8.8。
5.如权利要求1所述的利用富镁磷尾矿联产氢氧化镁和轻质碳酸钙的方法，其特征在于：所述的采用浸取液及滤渣碳化分离镁元素是在二级铵盐浸取之后，所得滤渣为磷矿粉和氢氧化镁，分别对二次浸取后的浸取液及滤渣加入清水后通入CO2进行碳化反应。
6.如权利要求5所述的利用富镁磷尾矿联产氢氧化镁和轻质碳酸钙的方法，其特征在于：所述的碳化反应Ⅰ是在二级铵盐浸取之后的混合浸取液中通入浓度为 30~99%的CO2，通过热电偶和酸度计来自动跟踪碳化过程，反应温度控制在 15~40℃，碳化反应时间为 30~40min，反应终点 pH 值为 7.0~8.0，制得轻质碳酸钙；并将二级铵盐浸取后的滤渣加清水并充分搅拌后也进行碳化反应，碳化反应时间为 1.5~2.0 h，反应终点 pH 值为6.0~6.8，使其中的氢氧化镁生成易溶于水的碳酸氢镁，实现磷矿粉第二次减量。
7.如权利要求1所述的利用富镁磷尾矿联产氢氧化镁和轻质碳酸钙的方法，其特征在于：所述的氨化是将滤渣碳化反应后过滤所得无色澄清透明的滤液，加入氨水进行氨化反应，反应终点 pH 值为 7.5~8.5，最终得到氢氧化镁产品。
8.如权利要求1所述的利用富镁磷尾矿联产氢氧化镁和轻质碳酸钙的方法，其特征在于：所述的高镁磷尾矿粉富集及联产氢氧化镁和食品级轻质碳酸钙的处理至少包括以下步骤：
第一步，煅烧反应，反应方程式如下：
第二步，消化反应，反应方程式如下：
第三步，浸取反应，反应方程式如下：
第四步，碳化反应Ⅰ（混合浸取液碳化反应），反应方程式如下：
第五步，碳化反应Ⅱ（滤渣碳化反应），反应方程式如下：
第六步，氨化反应，反应方程式如下：
。
9.如权利要求8所述的利用富镁磷尾矿联产氢氧化镁和轻质碳酸钙的方法，其特征在于：所述的碳化反应Ⅱ之后的滤液为碳酸氢镁溶液，加入氨水进行氨化反应生成氢氧化镁沉淀，经过滤、洗涤、干燥后得到纯度为 98.6%-99.9%的氢氧化镁产品。
10.如权利要求1所述的利用富镁磷尾矿联产氢氧化镁和轻质碳酸钙的方法，其特征在于：通过分离轻质碳酸钙和氢氧化镁， 对磷矿粉进行两次减量操作过程，将提高磷精矿粉中P2O5的质量百分含量达30%以上。
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