一種碎磷礦成型的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種碎磷礦成型固化的方法，屬于礦產(chǎn)資源綜合利用【技術(shù)領(lǐng)域】。以碎磷礦干基質(zhì)量計(jì)算，將其質(zhì)量2～4%的活化高嶺土、4～5%的水玻璃和10～12%的工藝水加入碎磷礦中，然后將混合物攪拌混合均化，成型后靜停養(yǎng)護(hù)即得成品。該方法具有生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、設(shè)備成熟、投資少、操作方便、能耗低、型礦強(qiáng)度高、高溫?zé)岱€(wěn)定性好的特點(diǎn)，同時(shí)還可以減少電爐法黃磷生產(chǎn)時(shí)的蛇紋石用量，可用于電爐法黃磷生產(chǎn)作原料使用。
【專利說明】一種碎磷礦成型的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種碎磷礦成型的方法，屬于礦產(chǎn)資源綜合利用【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]電爐法黃磷生產(chǎn)的磷源來源于磷礦石，主要化學(xué)成分是磷酸鈣，其中還含有氟、氯等元素，可用ca5(0p4)3(f,cl,oh)表征其化學(xué)式，亦稱磷灰石。磷灰石晶體呈六方柱狀，集合體呈粒狀、致密塊狀、土狀和結(jié)核狀等，自然界中最常見的有5類:氟磷灰石、氯磷灰石、碳磷灰石、羥磷灰石、碳氟磷灰石。
[0003]我國(guó)磷礦資源儲(chǔ)量豐富，礦儲(chǔ)量居世界第2位，但高品位磷礦儲(chǔ)量低，長(zhǎng)期以來，人們對(duì)磷礦的開采采用了 “采富棄貧”的模式，高品位的磷礦資源也逐漸稀少，不得不降低磷化工生產(chǎn)原料品位，如上世紀(jì)90年代以前，電爐法黃磷生產(chǎn)磷礦品位要求P2O5含量大于32%，如今，其入爐礦品位只能要求P2O5大于28%，高濃度磷肥生產(chǎn)所用磷礦亦如此。為了降低生產(chǎn)成本，提高磷礦資源利用率，面臨高品位磷礦日漸枯竭的今天，企業(yè)不得不采取洗選方式提高原料質(zhì)量，生產(chǎn)商品磷礦。在進(jìn)行磷礦的洗選時(shí)，根據(jù)磷礦種類、成因及雜質(zhì)與磷礦的結(jié)合方式，選擇不同的破碎粒度，這些洗選礦的粒度相對(duì)較小，無法滿足電爐法黃磷生產(chǎn)磷礦粒度5~35mm的要求，同時(shí)，現(xiàn)有的部分黃磷生產(chǎn)企業(yè)周邊無普鈣生產(chǎn)線或因市場(chǎng)價(jià)格低，入爐碎磷礦仍以堆存為主，造成了資源的浪費(fèi)，因此，采用生產(chǎn)成本低、操作方便的工藝技術(shù)，對(duì)洗選礦和入爐篩選碎磷礦進(jìn)行成型以滿足黃磷生產(chǎn)，成了必須要解決的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問題。
[0004]目前，成型磷礦主要采用的是“粘結(jié)-燒結(jié)”工藝，是將碎磷礦或磷礦粉通過粘結(jié)成一定粒度后進(jìn)行高溫煅燒，但選擇能適用于電爐法黃磷生產(chǎn)的粘結(jié)劑并不容易，且粘結(jié)劑價(jià)格高，增加了生產(chǎn)成本。為此，廣大科技工作者進(jìn)行了大量的研究工作，提出了碎磷礦粘結(jié)成型的方法:
如申請(qǐng)?zhí)枮镃N96103837.3公開了一種碎磷礦粘結(jié)團(tuán)塊的方法，其特征在于在粒度小于8mm的碎磷礦中，加入磷酸為粘結(jié)劑，攪拌均勻，其中磷酸的加入量以五氧化二磷計(jì)，每100份碎磷礦中加入0.5~2份五氧化二磷，然后用成型機(jī)壓制成型制得生球，將生球在200~800°C溫度下烘干至水分≤1%或自然風(fēng)干即可。本發(fā)明方法簡(jiǎn)單，流程短，能耗少，成本低，制得的磷礦球料熱穩(wěn)定性好，抗壓強(qiáng)度≥600N/個(gè)，跌落強(qiáng)度≥93%。
[0005]CN201210074054.3公開了一種磷礦粉消化碳化成球的方法，該方法采用生石灰和焦炭粉對(duì)磷礦粉進(jìn)行消化，并利用機(jī)械加壓使混合物料成型，磷礦粉型球經(jīng)過碳化后燒結(jié)制得磷礦粉燒結(jié)礦，具有操作簡(jiǎn)單，實(shí)施方便，成本低的特點(diǎn)。該方法獲得的燒結(jié)礦具有較高的冷熱態(tài)強(qiáng)度及良好的抗壓強(qiáng)度，可以作為電爐法制磷的原料，且具有良好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。
[0006]綜上所述，碎磷礦或磷礦粉粘結(jié)-燒結(jié)成球，磷酸粘結(jié)低溫煅燒及石灰消化碳化成球已有研究報(bào)導(dǎo)，但以水玻璃為激發(fā)劑、活性高嶺土為膠結(jié)劑進(jìn)行碎磷礦的成型固化還未見報(bào)導(dǎo)。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種碎磷礦成型固化的方法，該方法具有生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、設(shè)備成熟、投資少、操作方便、能耗低、型礦強(qiáng)度高、高溫?zé)岱€(wěn)定性好的特點(diǎn)，同時(shí)還可以減少電爐法黃磷生產(chǎn)時(shí)的蛇紋石用量，可用于電爐法黃磷生產(chǎn)作原料使用。
[0008]本發(fā)明為磷礦洗選礦或磷礦入爐篩余物制備電爐法黃磷生產(chǎn)原料所提供的一種新技術(shù)，具體制備步驟包括:以碎磷礦干基質(zhì)量計(jì)算，將其質(zhì)量2~4%的活化高嶺土、4~5%的水玻璃和10~12%的工藝水加入碎磷礦中，然后將混合物攪拌混合均化，成型后靜停養(yǎng)護(hù)即得成品。
[0009]所述碎磷礦為磷礦洗選礦或電爐法黃磷生產(chǎn)入爐磷礦的篩余物，粒度分布為大于5mm的占總量的10%以下，過60目方孔篩的占總量的20%以上。
[0010]所述活化高嶺土鐵含量小于1%，活化時(shí)的溫度為600~700°C，活化時(shí)間為40~60mino
[0011]所述水玻璃為液體工業(yè)水玻璃，其模數(shù)為2.8~3.2，波美度45~49.6Be。
[0012]所述成型是采用振動(dòng)砌塊成型機(jī)，成型砌塊經(jīng)養(yǎng)護(hù)后抗壓強(qiáng)度5.5MPa，具有良好的高溫?zé)岱€(wěn)定性。
[0013]所述靜停養(yǎng)護(hù)方式為大棚養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為20~28天。 [0014]本發(fā)明的原理是:磷礦洗選或磷礦入爐篩余物由不同粒度礦物組成，其組成、磷品位與磷礦的成礦過程有關(guān)，一般情況下，磷品位較型礦低2個(gè)百分點(diǎn)左右，主要雜質(zhì)以粘土為主，對(duì)濕法磷酸生產(chǎn)極其不利，若用于電爐法黃磷生產(chǎn)，則可以減少蛇紋石的加入量，提高黃磷生產(chǎn)時(shí)配料的相對(duì)品位。因此，碎磷礦成型用于電爐法黃磷生產(chǎn)是最佳利用途徑之
O
[0015]高嶺土的主要化學(xué)成份為氧化硅和氧化鋁，礦物形態(tài)主要以高嶺石為主，經(jīng)熱活化后，高嶺石脫水轉(zhuǎn)變?yōu)槠邘X石，具有良好的反應(yīng)活性。當(dāng)用含鈉的堿(氫氧化鈉、水玻璃)作堿激發(fā)劑時(shí)，一方面，由于空氣中存在CO2,水玻璃會(huì)發(fā)生碳化反應(yīng),生成偏娃酸,釋放出氫氧化鈉，偏硅酸不穩(wěn)定，發(fā)生解離和聚合，形成硅凝膠，提供成型礦的生坯強(qiáng)度；另一方面，水玻璃碳化游離出氫氧化鈉，增大了體系的堿性，有利于偏高嶺土活性的解離，增大其溶解度，最終形成以S1-O-Al為網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的土壤聚合物,表現(xiàn)出良好的膠結(jié)性能。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:與現(xiàn)有碎磷礦成型相比，不用高溫?zé)Y(jié)，能耗低，添加的活性材料以Si02、Al203為主，激發(fā)劑主要含量為SiO2，這些氧化物在電爐法黃磷生產(chǎn)時(shí)易與磷礦中的鈣結(jié)合成低共熔物，在相同堿度的生產(chǎn)條件下，可以減少蛇紋石的加入量，有利于提高配料的相對(duì)磷品位，同時(shí)具有投資少、設(shè)備成熟、操作簡(jiǎn)單、型礦質(zhì)量穩(wěn)定的特點(diǎn)。
[0017]總之，本發(fā)明結(jié)合我國(guó)磷礦品位下降，磷礦洗選尾礦量逐年增加、部分電爐法黃磷生產(chǎn)企業(yè)碎磷礦不便利用或利用價(jià)值低的實(shí)際情況，以活化高嶺石為活性材料、水玻璃為激發(fā)劑，采用振動(dòng)砌塊成型機(jī)成型，形成以硅凝膠和土壤聚合物的膠結(jié)體，制備強(qiáng)度高、高溫?zé)岱€(wěn)定好的型礦，用于電爐法黃磷生產(chǎn)，為碎磷礦用于電爐法黃磷生產(chǎn)開辟了一條新的技術(shù)路線?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0020]實(shí)施方式一:如圖1所示，本實(shí)施方式的碎磷礦成型固化的方法為:
(1)先將高嶺土在600°c煅燒60min，粉磨后待用；
(2)稱取粒度大于5mm的占總量的9.7%，過60目方孔篩的占粉礦為22%的碎磷礦100kg,上述(I)的活化高嶺土 4kg加入攪拌機(jī)內(nèi)，混合均化后加入1Okg水，繼續(xù)攪拌混合，然后再加入模數(shù)為2.8、波美度為49.6Be的水玻璃5kg，繼續(xù)攪拌，直至物料混合均勻；
(3)將上述(2)步驟的成型砌塊經(jīng)機(jī)械手自動(dòng)碼垛，再用叉車送至大棚養(yǎng)護(hù)室內(nèi)，養(yǎng)護(hù)20天后取樣分析；
(4)性能測(cè)試:取三塊砌塊進(jìn)行強(qiáng)度分析，平均抗壓強(qiáng)度為6.5MPa，將成型礦破碎后置于放入馬弗爐中，從室溫升至1300°C (升溫速率10°C /分鐘)，1300°C恒溫2小時(shí)，未出現(xiàn)樣品變形、開裂、粉碎等現(xiàn)象，成型樣品熱穩(wěn)定性良好。
[0021]實(shí)施方式二:如圖1所示，本實(shí)施方式的碎磷礦成型固化的方法為:
(1)先將高嶺土在700°c煅燒40min，粉磨后待用；
(2)稱取粒度大于5mm的占總量的8.2%，過60目方孔篩的占粉礦為32%的碎磷礦100kg,上述⑴的活化高嶺土4kg加入攪拌機(jī)內(nèi)，混合均化后加入1lkg水，繼續(xù)攪拌混合，然后再加入模數(shù)為3.0、波美度為47.5Be的水玻璃4.5kg，繼續(xù)攪拌，直至物料混合均勻；
(3)將上述(2)步驟的成型砌塊經(jīng)機(jī)械手自動(dòng)碼垛，再用叉車送至大棚養(yǎng)護(hù)室內(nèi)，養(yǎng)護(hù)25天后取樣分析；
(4)性能測(cè)試:取三塊砌塊進(jìn)行強(qiáng)度分析，平均抗壓強(qiáng)度為6.7MPa，將成型礦破碎后置于放入馬弗爐中，從室溫升至1300°C (升溫速率10°C /分鐘)，1300°C恒溫2小時(shí)，未出現(xiàn)樣品變形、開裂、粉碎等現(xiàn)象，成型樣品熱穩(wěn)定性良好。
[0022]實(shí)施方式三:如圖1所示，本實(shí)施方式的碎磷礦成型固化的方法為:
(1)先將高嶺土在650°C煅燒50min，粉磨后待用；
(2)稱取粒度大于5mm的占總量的5.3%，過60目方孔篩的占粉礦為42%的碎磷礦100kg,上述(I)的活化高嶺土 4kg加入攪拌機(jī)內(nèi)，混合均化后加入12kg水，繼續(xù)攪拌混合，然后再加入模數(shù)為3.2、波美度為45Be的水玻璃5kg，繼續(xù)攪拌，直至物料混合均勻；
(3)將上述(2)步驟的成型砌塊經(jīng)機(jī)械手自動(dòng)碼垛，再用叉車送至大棚養(yǎng)護(hù)室內(nèi)，養(yǎng)護(hù)28天后取樣分析；
(4)性能測(cè)試:取三塊砌塊進(jìn)行強(qiáng)度分析，平均抗壓強(qiáng)度為7.3MPa，將成型礦破碎后置于放入馬弗爐中，從室溫升至1300°C (升溫速率10°C /分鐘)，1300°C恒溫2小時(shí)，未出現(xiàn)樣品變形、開裂、粉碎等現(xiàn)象，成型樣品熱穩(wěn)定性良好。
[0023]實(shí)施方式四:如圖1所示，本實(shí)施方式的碎磷礦成型固化的方法為:
(1)先將高嶺土在680°C煅燒45min，粉磨后待用；
(2)稱取粒度大于5mm的量為0，過60目方孔篩的占粉礦為68%的碎磷礦100kg，上述
(I)的活化高嶺土 4.5kg加入攪拌機(jī)內(nèi)，混合均化后加入12kg水，繼續(xù)攪拌混合，然后再加入模數(shù)為2.9、波美度為48.5Be的水玻璃5kg，繼續(xù)攪拌，直至物料混合均勻；
(3)將上述(2)步驟的成型砌塊經(jīng)機(jī)械手自動(dòng)碼垛，再用叉車送至大棚養(yǎng)護(hù)室內(nèi)，養(yǎng)護(hù)25天后取樣分析；
(4)性能測(cè)試:取三塊砌塊進(jìn)行強(qiáng)度分析，平均抗壓強(qiáng)度為6.8MPa，將成型礦破碎后置于放入馬弗爐中，從室溫升至1300°C (升溫速率10°C /分鐘)，1300°C恒溫2小時(shí)，未出現(xiàn)樣品變形、開裂、粉碎等現(xiàn)象，成型樣品熱穩(wěn)定性良好。
[0024]實(shí)施方式五:如圖1所示，本實(shí)施方式的碎磷礦成型固化的方法為:以碎磷礦干基質(zhì)量計(jì)算，將其質(zhì)量2%的活化高嶺土、4%的水玻璃和11.5%的工藝水加入碎磷礦中，然后將混合物攪拌混合均化，成型后靜停養(yǎng)護(hù)即得成品。碎磷礦為磷礦洗選礦或電爐法黃磷生產(chǎn)入爐磷礦的篩余物，粒度分布為大于5_的占總量的10%以下，過60目方孔篩的占總量的20%以上?；罨邘X土鐵含量小于1%，活化時(shí)的溫度為620°C，活化時(shí)間為45min。水玻璃為液體工業(yè)水玻璃，其模數(shù)為3.2，波美度45Be。成型是采用振動(dòng)砌塊成型機(jī)，成型砌塊經(jīng)養(yǎng)護(hù)后抗壓強(qiáng)度5.5MPa,具有良好的高溫?zé)岱€(wěn)定性。靜停養(yǎng)護(hù)方式為大棚養(yǎng)護(hù),養(yǎng)護(hù)時(shí)間為20天。
[0025]實(shí)施方式六:如圖1所示，本實(shí)施方式的碎磷礦成型固化的方法為:以碎磷礦干基質(zhì)量計(jì)算，將其質(zhì)量3%的活化高嶺土、4.5%的水玻璃和12%的工藝水加入碎磷礦中，然后將混合物攪拌混合均化，成型后靜停養(yǎng)護(hù)即得成品。碎磷礦為磷礦洗選礦或電爐法黃磷生產(chǎn)入爐磷礦的篩余物，粒度分布為大于5_的占總量的10%以下，過60目方孔篩的占總量的20%以上?；罨邘X土鐵含量小于1%，活化時(shí)的溫度為700°C，活化時(shí)間為40min。水玻璃為液體工業(yè)水玻璃，其模數(shù)為3.2，波美度49.6Be。成型是采用振動(dòng)砌塊成型機(jī)，成型砌塊經(jīng)養(yǎng)護(hù)后抗壓強(qiáng)度5.5MPa,具有良好的高溫?zé)岱€(wěn)定性。靜停養(yǎng)護(hù)方式為大棚養(yǎng)護(hù),養(yǎng)護(hù)時(shí)間為21天。
[0026]以上結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作了詳細(xì)說明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。
【權(quán)利要求】
1.一種碎磷礦成型的方法，其特征在于:以碎磷礦干基質(zhì)量計(jì)算，將其質(zhì)量2~4%的活化高嶺土、4~5%的水玻璃和10~12%的工藝水加入碎磷礦中，然后將混合物攪拌混合均化，成型后靜停養(yǎng)護(hù)即得成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碎磷礦成型的方法，其特征在于:所述碎磷礦為磷礦洗選礦或電爐法黃磷生產(chǎn)入爐磷礦的篩余物，粒度分布為大于5mm的占總量的10%以下，過60目方孔篩的占總量的20%以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碎磷礦成型的方法，其特征在于:所述活化高嶺土鐵含量小于1%，活化時(shí)的溫度為600~700°C，活化時(shí)間為40~60min。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碎磷礦成型的方法，其特征在于:所述水玻璃為液體工業(yè)水玻璃，其模數(shù)為2.8~3.2，波美度45~49.6Be。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碎磷礦成型的方法，其特征在于:所述靜停養(yǎng)護(hù)方式為大棚養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為20~ 28天。
【文檔編號(hào)】C01B25/01GK103864036SQ201410095065
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2014年3月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月14日
【發(fā)明者】夏舉佩, 李國(guó)斌, 蘇毅, 劉成龍 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)