CN113620743A - 一种磷肥及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种磷肥及其制备方法，使用含磷(P2O5)品位10％左右，有效磷(P2O5)品位3％左右的含磷铁尾矿浮选、研磨，得到含磷铁尾矿颗粒，随后再加入硬脂酸钠与活化剂混合进行星式球磨机粉磨处理，得到可利用磷肥。本发明将物料进行高能量研磨，利用机械活化作用可提高含磷铁尾矿中有效磷的含量(有效磷为可直接被植物吸收的磷)。经过超细粉磨活化后的含磷铁尾矿，其晶体结构发生变化，改变其反应活性，且反应过程中，没有产生污染、效率高、成本低、操作简单，适合处理含磷尾矿和低品位磷矿，提高其有效磷含量，对提高磷资源利用率有着重要作用。

Description

一种磷肥及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种磷肥及其制备方法，属于复合肥料的制备方法技术领域。
背景技术
近年来，作为磷肥原料的磷矿石品位逐年降低，虽然我国磷矿资源总量丰富，但磷矿资 源分布不均，北方绝大部分地区缺磷，依赖云南、贵州和湖北的供给，且以中低品位磷矿为 主，含磷的平均品位不足17％，除少数富矿可直接作为磷化工原料外，绝大部分矿石需要提 纯，由于磷品位越低，获得合格精矿时的选比越大，分选过程中磷的损失也就越大，导致矿 石中磷资源利用率降低的同时产生大量的尾矿，造成环境污染。含磷铁尾矿经超细粉磨后， 会降低其颗粒尺寸、增大其比表面积、破坏磷矿物的晶体结构、破坏晶格结构，进而提高磷 矿中释磷能力与有效成分的溶解，即增加有效磷的含量，使得其可以直接作为磷肥使用。
超细粉磨过程中，由于磨矿时间长，使得粉磨达到平衡，适当地添加活化剂能有效改变 低品位磷矿的化学成键结构，为促进磷矿的充分利用，降低磷肥的生产成本提供了有利保障。
发明内容
本发明目的是提供一种磷肥及其制备方法，该制备方法是一种将含磷铁尾矿进行机械研 磨，利用机械力活化作用提高含磷铁尾矿中有效磷的含量，使得低品位磷矿得到有效利用， 由于两段磨矿且在超细粉磨过程中添加硬脂酸钠作为助磨剂与活化剂混合，可大大降低生产 成本，减少环境污染，缩短工期，活化过程不产生有害物质，不能被土壤和植物吸收的磷， 转化为枸溶性磷，可直接作为磷肥使用。
本发明是通过如下手段实现的：
一种磷肥的制备方法，包括以下步骤：
(1)含磷铁尾矿的提纯制备：原矿取自承德地区的含磷铁尾矿，该含磷铁尾矿含磷(P2O5) 品位为10％±1％，有效磷(P2O5)品位3％±1％；将含磷铁尾矿经过浮选处理后含磷(P2O5) 品位提高至20％-30％，有效磷(P2O5)品位为4％-5％，经第一次研磨后，得到粒径为0.150mm 的第一处理物；
(2)含磷铁尾矿细粒制备：将第一处理物进行二次研磨，转速为300r/min-400r/min、磨 矿时间为10min-20min、矿浆浓度为45％-65％，得到粒径-0.074mm占比65％-85％的第二处理 物；
(3)混合物料：按一定的质量比称取含磷铁尾矿、硬脂酸钠(助磨剂)和活化剂，加入 适量的水混合，按质量比进行计算，其中含磷铁尾矿为85％-95％，硬质酸钠为3％-10％，活 化剂为3％-10％；
(4)超细粉磨混合物料：将混合物料放入行星式球磨机，为了让含磷铁尾矿得到更充分 的研磨，采用湿式粉磨方式进行粉磨，即得磷肥。研磨转速为400r/min-500r/min、磨矿时间 为20min-50min、矿浆浓度为45％-55％，此时矿样的粒度可减小至5μm以下，矿样含磷品位 可达到25％左右，有效磷品位可达到15％左右，有效磷品位与浮选后的矿样相比，提高10 个百分点。
本发明的有益效果在于：
1、目前低品位磷矿活化普遍采用传统选矿方法，但由于原矿磷品位越低，磷品位越低， 获得合格精矿时的选比越大，分选过程中磷的损失也就越大，导致矿石中磷资源利用率降低 的同时产生大量的尾矿，造成环境污染。因此运用新的技术手段活化低品位含磷铁尾矿尤为 重要。矿石颗粒的粉磨过程，其本质是机械能转化为内能，致使颗粒变形或破裂的过程，机 械力作用产生的能量施加在物体颗粒时，会降低其颗粒尺寸、增大表面自由能，使得其结晶 状态、表观形貌发生变化；破坏磷矿物的晶体结构，导致颗粒产生晶格畸变及无定形化现象， 进而提高低品位磷矿中有效成分的溶解与释放能力，即增加有效磷的含量，可直接作为磷肥 使用，提高了磷矿资源利用率。
2、本发明超细粉磨含磷铁尾矿的粉磨产品中磷含量相对较高，一是工业应用较为安全， 不产生有毒有害产品；二是制备比较简单，添加药剂混合两段磨矿会大大缩短工期，降低生 产成本；三是能有效提高磷的品位，可直接作为磷肥使用。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
图2为含磷铁尾矿的扫描电镜图，其中a为未活化前的含磷铁尾矿，b为行星磨转速500r/min，时间为20min，矿浆浓度为55％的条件下，将含磷铁尾矿(90％)与硬脂酸钠(5％)混合，再加入膨润土(5％)时候的含磷铁尾矿。
具体实施方案
图1为发明工艺流程图。如图1所示，原料通过浮选提纯处理成提高含磷铁尾矿的磷品 位，再将通过搅拌磨机得到含磷铁尾矿细颗粒，为了进一步提高磷的利用率，将硬脂酸钠与 活化剂按一定的复配比与铁尾矿混合，最后利用行星磨粉磨混合物料得到产品作为磷肥。
实施例一
原料采用承德地区的含磷铁尾矿，在简单浮选手段处理后含磷品位可达到20％，有效磷 品位为5％，此时粉磨产品的细度为-0.15mm占比100％，利用搅拌磨机粉磨磷矿，粉磨产品 粒度达到-0.074mm占比74％，确定行星磨转速500r/min，时间为20min，矿浆浓度为55％的 条件下，将含磷铁尾矿(90％)与硬脂酸钠(5％)混合，再加入膨润土(5％)，然后得到粉 磨产品。混此时含磷铁尾矿的含磷品位为24.3％，有效磷品位为14.8％。
实施例二
原料采用承德地区的含磷铁尾矿，在简单浮选手段处理后含磷品位可达到20％，有效磷 品位为5％，此时粉磨产品的细度为-0.15mm占比100％，利用搅拌磨机粉磨磷矿，粉磨产品 粒度达到0.074mm占比74％，确定行星磨转速500r/min，时间为20min，矿浆浓度为55％的 条件下，将含磷铁尾矿(80％)与硬脂酸钠(5％)混合，再加入膨润土(15％)，然后得到粉 磨产品。此时含磷铁尾矿的含磷品位为24.8％，有效磷品位为15.1％。
实施例三
原料采用承德地区的含磷铁尾矿，在简单浮选手段处理后含磷品位可达到20％，有效磷 品位为5％，此时粉磨产品的细度为-0.15mm占比100％，利用搅拌磨机粉磨磷矿，粉磨产品 粒度达到0.074mm占比74％，确定行星磨转速500r/min，时间为20min，矿浆浓度为55％的 条件下，将含磷铁尾矿(85％)与硬脂酸钠(5％)混合，再加入膨润土(10％)，然后得到粉 磨产品。此时含磷铁尾矿的含磷品位为25.3％，有效磷品位为15.5％。
实施例四
原料采用承德地区的含磷铁尾矿，在简单浮选手段处理后含磷品位可达到20％，有效磷 品位为5％，此时粉磨产品的细度为-0.15mm占比100％，利用搅拌磨机粉磨磷矿，粉磨产品 粒度达到0.074mm占比74％，确定行星磨转速500r/min，时间为20min，矿浆浓度为55％的 条件下，将含磷铁尾矿(80％)与硬脂酸钠(10％)混合，再加入膨润土(10％)，然后得到 粉磨产品。此时含磷铁尾矿的含磷品位为25.9％，有效磷品位为16.2％。
试验例
(1)结构分析：利用接触角测量仪，测得其接触角并计算表面自由能，利用扫描电子显 微镜，测得矿样的形貌特征，利用X射线衍射技术，测定其晶体结构的变化算出半峰宽及晶 面间距的变化。
更了更好的表明活化优点，本发明提供了扫描电镜图，如下图2所示，图2a表示为未活 化前的含磷铁尾矿，图2b表示行星磨转速500r/min，时间为20min，矿浆浓度为55％的条件 下，将含磷铁尾矿(90％)与硬脂酸钠(5％)混合，再加入膨润土(5％)时候的含磷铁尾矿。 数据图见下表，其中半峰宽与晶面间距以氟磷灰石(211)为例：确定行星磨转速500r/min， 时间为20min，矿浆浓度为55％的条件下，编号1为含磷铁尾矿与硬脂酸钠和酒石酸(活化 剂)按质量比9：0.5：0.5进行混合，编号2为含磷铁尾矿与硬脂酸钠和酒石酸(活化剂)按 质量比8：0.5：1.5进行混合；编号3为含磷铁尾矿与硬脂酸钠和膨润土(活化剂)按质量比8.5：0.5：1进行混合，编号4为含磷铁尾矿与硬脂酸钠和酒石酸(活化剂)按质量比8：1：1进行混合。
表1粉磨活化后的含磷铁尾矿相关数据
Figure BDA0003209443290000041
由表1可知，经过活化后的含磷铁尾矿，接触角数值逐渐降低，计算出表面自由能逐渐 增加，可知，由于活化作用，使得矿物表明活性增强；计算出半峰宽及晶面间距逐渐增加， 说明其衍射峰宽化，结晶度降低，且发生了晶格畸变。
(2)化学分析：试验条件同上，测得有效磷的含量与枸溶率的变化。
表2粉磨活化后的有效磷与枸溶率
编号 有效磷(％) 枸溶率(％)
1 14.8 58
2 15.1 60
3 15.5 63
4 16.2 67
由表2结果可知，与未活化前的磷矿样相比，经过活化后的含磷铁尾矿，接触角逐渐降 低，计算出表面自由能逐渐增加；计算出半峰宽及晶面间距逐渐增加，说明其衍射峰宽化， 结晶度降低，且发生了晶格畸变。随着两段磨矿与添加助磨剂和活化剂的结合，可使得矿样 在试验过程中，不能被土壤和植物吸收的磷，转化为枸溶性磷、部分吸附态磷和一部分微溶 性的无机磷等，可直接被植物吸收利用的有效磷。
申请人结合说明书附图对本发明的实施例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员 应该理解，以上实施例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理 解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的 任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种磷肥的制备方法，包括：
含磷铁尾矿经一次研磨处理至0.15mm，得第一处理物；
第一处理物经二次研磨处理，得第二处理物；以及
向第二处理物中加入硬质酸钠及活化剂，经三次研磨处理至粒径＜5μm，得到磷肥。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中：
所述含磷铁尾矿含磷(P2O5)品位为10％±1％，有效磷(P2O5)品位3％±1％。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其中：
所述一次研磨前还包括将含磷铁尾矿进行浮选处理；
浮选处理后的含磷铁尾矿含磷品位提升至20％-30％，有效磷品位提升至4％-5％。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其中：
二次研磨处理转速为300r/min-400r/min；
磨矿时间为10min-20min；
矿浆浓度为45％-65％。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其中：
所得第二处理物中65％-85％的粒度为-0.074mm。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其中：
第二处理物、硬质酸钠、活化剂按照质量百分比85％-95％、3％-10％、3％-10％混合配比。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其中：
三次研磨采用行星式球磨机进行湿式粉磨，行星磨采用大球和小球混合粉磨。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其中：
三次研磨处理转速为400r/min-500r/min；
磨矿时间为20min-50min；
矿浆浓度为45％-55％。
9.一种根据权利要求1～8所述任一制备方法制得的磷肥。
10.根据权利要求9所述的磷肥，其中：
该磷肥中的含磷(P2O5)品位为25％±1％，有效磷(P2O5)品位为15％±1％。
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