CN112547314A - 一种硅质及硅酸盐难选胶磷矿全量资源化生产方法 - Google Patents

一种硅质及硅酸盐难选胶磷矿全量资源化生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种硅质及硅酸盐难选胶磷矿全量资源化生产方法,涉及胶磷矿加工技术领域。将胶磷矿磨细后添加水玻璃和捕收剂后进行正浮选作业;浮选泡沫作为磷精矿用于湿法磷酸制酸,底流尾矿加水稀释后进行分离,向粗粒级尾矿加入氢氧化钠溶液,制得模数为2.2~2.4的液体水玻璃;一部分用于正浮选,剩余液体水玻璃中加入硫酸,制得白炭黑,白炭黑用于湿法磷酸脱氟;向微细粒级尾矿中添加高分子絮凝剂制成建筑用砖。通过选矿与化工相结合,对正浮选尾矿分级,实现粗粒级尾矿制备成水玻璃作为正浮选抑制剂,进一步加工生产成白炭黑作为脱氟剂。细粒级尾矿生产建筑用砖,不再产生浮选尾矿,实现硅质及硅酸盐难选胶磷矿全量资源化利用。

Description

一种硅质及硅酸盐难选胶磷矿全量资源化生产方法
技术领域
本发明涉及胶磷矿加工技术领域,具体涉及一种硅质及硅酸盐难选胶磷矿全量资源化生产方法。
背景技术
磷矿作为不可再生资源,是农业肥料和磷基化学制剂中的一个重要组分。随着经济的发展,磷矿石的需求也在持续快速增长。虽然我国为磷矿资源大国,但在已探明的磷矿中,主要以沉积型磷矿(胶磷矿)为主,占总量的80%,且多数为中低品位胶磷矿,此类矿石具有品位低、结构构造复杂、嵌布粒度细、难解离等特征。但通过浮选可实现磷的富集。浮选出磷精矿用于后续加工,而尾矿经收集后堆存于尾矿库,需要征用大量土地林地,而且存在溃坝安全隐患。尾矿因其成分复杂,难以找到合适的利用途径。但近年来随着环保政策的紧缩,尾矿库不允许新建,使得生产厂家不得不大力寻找尾矿的再利用方法。
硅质及硅酸盐难选胶磷矿指的是P2O5含量18%~21%、MgO含量小于2%、SiO2含量大于28%、Fe2O3含量大于1.6%、Al2O3含量大于2.6%的磷矿石,所含的SiO2中90%以石英形式存在,10%以硅酸盐矿物形式存在。此类胶磷矿浮选尾矿主要为硅质矿物,具体地,P2O5含量小于8%、SiO2含量大于60%、Fe2O3含量大于2%、Al2O3含量大于3%。
专利CN107362910A中公开了一种正浮选尾矿制备磷矿浮选调整剂的方法,使用硅质磷矿经浮选后产生的正浮选尾矿,与无极碱反应后得到的产物(主要是水玻璃)作为磷矿正浮选脱硅调整剂使用。但尾矿中还含有泥浆和其它杂质,全部用于水玻璃制作,容易堵塞过滤系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种硅质及硅酸盐难选胶磷矿全量资源化生产方法,解决浮选后尾矿难以再利用的问题。
为解决上述的技术问题,本发明采用以下技术方案:一种硅质及硅酸盐难选胶磷矿全量资源化生产方法,其特征在于包括如下步骤:
(1)将胶磷矿磨矿至细度-0.074mm含量大于80%,得到矿浆浓度为26%~30%的原料矿浆;
(2)向原料矿浆中添加水玻璃和捕收剂后进行正浮选作业;
(3)浮选泡沫作为磷精矿用于湿法磷酸制酸,底流尾矿加水稀释后进行分离,得到粗粒级尾矿和微细粒级尾矿;
(4)将粗粒级尾矿调制成30%~50%矿浆,泵入高压反应釜中,加入氢氧化钠溶液,在温度130~170℃下反应3~4小时,制得模数为2.2~2.4的液体水玻璃;
(5)步骤(4)中液体水玻璃的50%~70%用于步骤(2)中,剩余液体水玻璃中加入硫酸,在70~80℃下酸浸7~10小时,经中和、过滤、洗涤干燥后制得白炭黑,白炭黑用于步骤(3)中湿法磷酸脱氟;
(6)向微细粒级尾矿中添加高分子絮凝剂,经沉降浓缩烘干后制成建筑用砖经沉降浓缩烘干至含水量小于5%,与水泥搅拌后送至制砖机中,在800~1000t/m2压力下压制成型,晾干即可成建筑用砖。
更进一步的技术方案是所述水玻璃添加量为3~10kg/t原矿,捕收剂为YP6-3,添加量为1~3kg/t原矿。
更进一步的技术方案是所述步骤(3)中底流尾矿加水稀释至浓度为10%~20%,使用高速离心机,在转速1000~1400r/min下分离5~10min。
更进一步的技术方案所述步骤(4)中氢氧化钠溶液浓度为25%~30%,矿浆与氢氧化钠溶液质量配比为1:1.33~1.5。
更进一步的技术方案所述步骤(5)中硫酸浓度为30%~35%,液体水玻璃与硫酸质量配比为1:0.8~1。
更进一步的技术方案所述步骤(6)中高分子絮凝剂分子量为1400~2000万,添加量为30~50g/t。
反应机理:将正浮选尾矿通过离心分离成粗、细两个粒级。因石英较为难磨,主要赋存在粗粒级尾矿(P2O5含量小于8%、SiO2含量大于80%、Fe2O3含量小于1%、Al2O3含量小于1%)中,而黏土矿物硬度较低,比较好磨,经磨矿后主要分布于细粒级(P2O5含量小于8%、SiO2含量小于60%、Fe2O3含量大于2.5%、Al2O3含量大于4%)当中。通过离心分离后,粗粒级浓度已达到生产水玻璃的工艺要求,而细粒级浓度偏低需要絮凝剂进行浓缩提高浓度,以降低后续烘干原料制砖的生产成本。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:通过选矿与化工相结合,通过对正浮选尾矿进行分级后,实现尾矿中粗粒级硅质脉石(主要是石英)生产制备成水玻璃作为正浮选抑制剂的循环利用,水玻璃进一步加工生产成白炭黑作为磷化工生产过程中脱除有害杂质的添加剂。细粒级脉石矿物生产建筑用砖,不再产生浮选尾矿,实现硅质及硅酸盐难选胶磷矿全量资源化利用,避免尾矿资源堆存浪费,同时富余的水玻璃、白炭黑,制备成的建筑用砖都可以作为产品带来一定的经济效益。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例1
(1)对硅质及硅酸盐难选胶磷矿中P2O5含量为19.5%、MgO含量为0.8%、SiO2含量为38%(90%以石英形式存在,10%以硅酸盐矿物形式存在)、Fe2O3含量为1.6%、Al2O3含量为2.6%,磨矿至细度-0.074mm含量为80%,得到矿浆浓度为26%~30%的原料矿浆。按3~8kg/t原矿添加水玻璃,按1~2kg/t原矿添加捕收剂YP6-3,调浆矿化进行胶磷矿正浮选作业。
(2)浮选泡沫为P2O5含量为30%、MgO含量为0.9%,SiO2含量为18%的磷精矿,通过浓缩后用于湿法磷酸制酸,生产化肥产品或者饲钙产品。
(3)正浮选尾矿(细度-0.038mm含量占90%)中P2O5含量6.5%、SiO2含量75%,加水稀释至矿浆浓度在10%,进入高速离心机(转速1200r/min)进行矿泥与石英的分离,分离5~8min,获得占比80%的粗粒级物料产品(P2O5含量8%、SiO2含量92%、Fe2O3含量0.5%、Al2O3含量0.6%)和20%的微细粒级物料产品(P2O5含量4.5%、SiO2含量20%、Fe2O3含量3.5%、Al2O3含量8%)。
(4)将粗粒级产品浓度控制在50%,泵入高压反应釜中,加入浓度为30%的氢氧化钠溶液,物料配比为1:1.45(质量比),在搅拌条件下,通入蒸汽反应,控制温度在160℃,生成模数为2.4的液体水玻璃。
(5)将60%液体水玻璃返回正浮选作业作为正浮选抑制剂,剩余的40%液体水玻璃与浓度为30%的硫酸溶液按1:2.4(质量比)配料,在80℃左右酸浸10小时,经中和、过滤、洗涤、干燥得到纯度为93%的白炭黑。
(6)向微细粒级尾矿中添加高分子絮凝剂,经沉降浓缩烘干至含水量小于5%,与水泥搅拌后送至制砖机中,在800~1000t/m2压力下压制成型,晾干即可成建筑用砖,高分子絮凝剂分子量为1400~2000万,添加量为30~50g/t。
实施例2
(1)对硅质及硅酸盐难选胶磷矿中P2O5含量为20%、MgO含量为1.5%、SiO2含量为35%(90%以石英形式存在,10%以硅酸盐矿物形式存在)、Fe2O3含量为1.7%、Al2O3含量为2.8%,磨矿至细度-0.074mm含量为98%,得到矿浆浓度为26%~30%的原料矿浆。按3~10kg/t原矿添加水玻璃,按1~3kg/t原矿添加捕收剂YP6-3,调浆矿化进行胶磷矿正浮选作业。
(2)浮选泡沫为P2O5含量为30.5%、MgO含量为0.5%,SiO2含量为20%的磷精矿,通过浓缩后用于湿法磷酸制酸,生产化肥产品或者饲钙产品。
(3)正浮选尾矿(细度-0.038mm含量占90%)中P2O5含量7%、SiO2含量68%,加水稀释至矿浆浓度在15%,进入高速离心机(转速1300r/min)进行矿泥与石英的分离,获得占比75%的粗粒级物料产品(P2O5含量9%、SiO2含量88%、Fe2O3含量0.5%、Al2O3含量0.8%)和25%的微细粒级物料产品(P2O5含量5%、SiO2含量25%、Fe2O3含量3%、Al2O3含量7%)。
(4)将粗粒级产品浓度控制在40%,泵入高压反应釜中,加入浓度为30%的氢氧化钠溶液,物料配比为1:1.38(质量比),在搅拌条件下,通入蒸汽反应,控制温度在160℃,生成模数为2.3的液体水玻璃。
(5)将50%液体水玻璃返回正浮选作为正浮抑制剂,剩余液体水玻璃与浓度33%的硫酸按1:2.3(质量比)配料,在80℃左右酸浸9小时,经中和、过滤、洗涤、干燥得到纯度为92%的白炭黑。
(6)向微细粒级尾矿中添加高分子絮凝剂,经沉降浓缩烘干后制成建筑用砖,高分子絮凝剂分子量为1400~2000万,添加量为30~50g/t。
实施例3
(1)对硅质及硅酸盐难选胶磷矿中P2O5含量为18%、MgO含量为2%、SiO2含量为28%(90%以石英形式存在,10%以硅酸盐矿物形式存在)、Fe2O3含量为1.6%、Al2O3含量为2.8%,磨矿至细度-0.074mm含量为98%,得到矿浆浓度为26%~30%的原料矿浆。按3~10kg/t原矿添加水玻璃,按1~3kg/t原矿添加捕收剂YP6-3,调浆矿化进行胶磷矿正浮选作业。
(2)浮选泡沫为P2O5含量为28.5%、MgO含量为0.8%,SiO2含量为18%的磷精矿,通过浓缩后用于湿法磷酸制酸,生产化肥产品或者饲钙产品。
(3)正浮选尾矿(细度-0.038mm含量占90%)中P2O5含量5.5%、SiO2含量63%,加水稀释至矿浆浓度在20%,进入高速离心机(转速1400r/min)进行矿泥与石英的分离,获得占比70%的粗粒级物料产品(P2O5含量6%、SiO2含量85%、Fe2O3含量0.5%、Al2O3含量0.8%)和30%的微细粒级物料产品(P2O5含量6.3%、SiO2含量24%、Fe2O3含量3%、Al2O3含量6%)。
(4)将粗粒级产品浓度控制在45%,泵入高压反应釜中,加入浓度为30%的液碱,物料配比为1:1.33(质量比),在搅拌条件下,通入蒸汽反应,控制温度在160℃,生成模数为2.2的液体水玻璃。
(5)一部分液体水玻璃返回正浮选作为正浮抑制剂,一部分液体水玻璃与35%的硫酸按1:2.3(质量比)配料,在80℃左右酸浸8小时,经中和、过滤、洗涤、干燥得到纯度为90%的白炭黑。
(6)向微细粒级尾矿中添加高分子絮凝剂,经沉降浓缩烘干后制成建筑用砖,高分子絮凝剂分子量为1400~2000万,添加量为30~50g/t。
尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述,但是,应该理解,本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式,这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说,在本申请公开、附图和权利要求的范围内,可以对主题组合布局的组成部件或布局进行多种变形和改进。除了对组成部件或布局进行的变形和改进外,对于本领域技术人员来说,其他的用途也将是明显的。

Claims (6)

1.一种硅质及硅酸盐难选胶磷矿全量资源化生产方法,其特征在于包括如下步骤:
(1)将胶磷矿磨矿至细度-0.074mm含量大于80%,得到矿浆浓度为26%~30%的原料矿浆;
(2)向原料矿浆中添加水玻璃和捕收剂后进行正浮选作业;
(3)浮选泡沫作为磷精矿用于湿法磷酸制酸,底流尾矿加水稀释后进行分离,得到粗粒级尾矿和微细粒级尾矿;
(4)将粗粒级尾矿调制成30%~50%矿浆,泵入高压反应釜中,加入氢氧化钠溶液,在温度130~170℃下反应3~4小时,制得模数为2.2~2.4的液体水玻璃;
(5)步骤(4)中液体水玻璃的50%~70%用于步骤(2)中,剩余液体水玻璃中加入硫酸,在70~80℃下酸浸7~10小时,经中和、过滤、洗涤干燥后制得白炭黑,白炭黑用于步骤(3)中湿法磷酸脱氟;
(6)向微细粒级尾矿中添加高分子絮凝剂,经沉降浓缩烘干至含水量小于5%,与水泥搅拌后送至制砖机中,在800~1000t/m2压力下压制成型,晾干即可成建筑用砖。
2.根据权利要求1所述的一种硅质及硅酸盐难选胶磷矿全量资源化生产方法,其特征在于:所述水玻璃添加量为3~10kg/t原矿,捕收剂为YP6-3,添加量为1~3kg/t原矿。
3.根据权利要求1所述的一种硅质及硅酸盐难选胶磷矿全量资源化生产方法,其特征在于:所述步骤(3)中底流尾矿加水稀释至浓度为10%~20%,使用高速离心机,在转速1000~1400r/min下分离5~10min。
4.根据权利要求1所述的一种硅质及硅酸盐难选胶磷矿全量资源化生产方法,其特征在于:所述步骤(4)中氢氧化钠溶液浓度为25%~30%,矿浆与氢氧化钠溶液质量配比为1:1.33~1.5。
5.根据权利要求1所述的一种硅质及硅酸盐难选胶磷矿全量资源化生产方法,其特征在于:所述步骤(5)中硫酸浓度为30%~35%,液体水玻璃与硫酸质量配比为1:0.8~1。
6.根据权利要求1所述的一种硅质及硅酸盐难选胶磷矿全量资源化生产方法,其特征在于:所述步骤(6)中高分子絮凝剂分子量为1400~2000万,添加量为30~50g/t。
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