本發(fā)明涉及磷礦加工處理
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種磷礦加工及生產(chǎn)鈣、鎂的方法。技術(shù)背景我國磷礦貯量巨大，但開采出來的磷礦品位較低，礦物顆粒細、嵌布緊密，伴生鎂等雜質(zhì)較高。傳統(tǒng)中對于開采后的磷礦需要進行預(yù)處理，再進行下一步產(chǎn)品的生產(chǎn)，以此來降低磷礦中鎂等雜質(zhì)的含量，進而達到純化磷礦的目的，改善磷礦的質(zhì)量，降低后續(xù)對磷礦或者濕法磷酸利用磷礦的難度和能耗；目前我國磷礦的選礦主要采用浮選、反浮選等方法，但MgO的含量很難降到1％以下，而且P2O5的損失較高。因此，常規(guī)的選礦方法不但磷損失大，而且其尾礦絕大部分堆存于尾礦庫，存在較大環(huán)境風(fēng)險?，F(xiàn)有技術(shù)中，化學(xué)法預(yù)處理磷礦的研究以硫酸法較多，雖然能夠一定程度的解決磷礦中的部分雜質(zhì)，使得磷礦的品質(zhì)得到改善和提高，但是原料硫磺等的市場價格較為昂貴，并且硫酸預(yù)處理磷礦之后，將會產(chǎn)生大量的磷石膏，會對自然環(huán)境造成嚴重污染，而鎂等元素雜質(zhì)在磷礦中的含量相對較高，進而導(dǎo)致了硫酸預(yù)處理后的磷礦的品質(zhì)依然較低；而且會造成大量磷元素損失，磷礦利用率下降；并且處理過程中，由于硫酸鈣形成微溶物之后，使硫酸難以進行返回循環(huán)利用，進而造成在進行磷礦預(yù)處理過程中的成本較大，鎂的脫出難度較大。CN85107209公開了一種低品位鈣質(zhì)磷礦化學(xué)分離法，將磷礦輻射焙燒后采用氯化銨和硝酸銨混合浸取的方式分離鎂，為提高低品位磷礦的品質(zhì)以及副產(chǎn)物回收利用提供了一種處理方式，但是在工程應(yīng)用中，由于氯化銨中的氯離子以及硝酸根會對不銹鋼設(shè)備進行腐蝕，很難進行大量和持續(xù)性的處理，故而對設(shè)備的材質(zhì)有特定要求，而不能廣泛和經(jīng)濟的應(yīng)用到實際大生產(chǎn)中。為此，本研究人員通過對磷礦中鎂元素存在的形式進行分析與探討，并對傳統(tǒng)的磷礦預(yù)處理的工藝進行調(diào)整，采用硝酸和硝酸銨溶液進行組合成預(yù)處理液后，再對磷礦進行脫鎂預(yù)處理，使得鎂元素在溶液中呈現(xiàn)出離子態(tài)進而被分離出來，從而提高磷礦的品質(zhì)，改善磷礦的質(zhì)量。目前對于采用硝酸與硝酸銨復(fù)合浸取獲得高品位磷礦，以及生產(chǎn)鈣、鎂的方法還未見文獻報道。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明提供一種磷礦加工及生產(chǎn)鈣、鎂的方法，其制備工藝步驟簡單，工藝流程短，消耗的處理液可以循環(huán)利用，無廢氣、廢液、廢渣的排放，并且能夠?qū)⒘椎V的五氧化二磷的含量提高5-10個百分點，將磷精礦中鎂含量降低至≤0.8％，從而提高磷礦的品質(zhì)，降低后續(xù)對磷礦進行濕法磷酸加工等深度應(yīng)用的成本和難度，并能獲得鈣、鎂產(chǎn)品，提高磷礦利用的附加值。具體技術(shù)方案如下：一種磷礦加工及生產(chǎn)鈣、鎂的方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)將開采后的磷礦在1000-1200℃下進行煅燒0.5-1.5h，然后用60-80℃的熱水進行消化；(2)將消化處理完成的磷礦加入濃度為30％-50％的硝酸銨溶液和50％-75％的硝酸溶液，在60-80℃的溫度下攪拌浸取60-90min；(3)將步驟2)浸取處理后的料漿進行過濾、洗滌，獲得浸出渣和浸出液；(4)將浸出渣用20-40％的硫酸銨溶液在70-80℃的溫度下攪拌浸取60-90min；浸取后的混合液過濾、洗滌，獲得濾渣和硫酸銨浸取液；濾渣在100℃以上進行烘干，獲得高品味磷礦；(5)將步驟1)煅燒產(chǎn)生的二氧化碳與步驟(2)、(4)浸取過程中產(chǎn)生的氨氣通入到吸收塔中，采用水吸收處理，獲得碳酸銨溶液；(6)將步驟(3)分離獲得的硝酸銨浸出液濃縮、造粒，即得硝酸銨鈣，將步驟(4)分離獲得的硫酸銨浸取液濃縮、造粒，即得硫酸銨鎂。所述步驟(2)中硝酸銨的用量為按照每1kg磷礦加入1-1.5kg，硝酸溶液的加入量為按照每1kg磷礦加入80-120g。所述步驟(4)中硫酸銨用量為按照每1kg磷礦加入1-1.2kg。所述步驟(1)中熱水消化處理中水的用量為每1kg磷礦采用400-600ml水。所述步驟(2)、(4)中的攪拌是使處理物質(zhì)充分懸浮于處理液中。上述利用硝酸銨溶液和硝酸溶液復(fù)合浸取中低品位磷礦的方案中，可以采取將硝酸銨溶液先加入到磷礦中，再將硝酸溶液加入到磷礦中；或者將硝酸溶液和硝酸銨溶液進行混合之后，再將其加入到磷礦中進行浸取。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：(1)本發(fā)明首先通過煅燒消化處理，加速鈣鎂碳酸鹽的分解過程，再結(jié)合硝酸銨溶液與硝酸溶液的復(fù)合循環(huán)浸取方式，以及硫酸銨的進一步浸取處理，使得鎂元素得到充分的浸取，提高磷礦的品質(zhì)，其五氧化二磷的含量提高5-10個百分點，鎂含量降低至≤0.8％；(2)本發(fā)明對煅燒過程中產(chǎn)生的廢氣以及浸取過程中產(chǎn)出的氨氣進行吸收利用，另外將碳銨處理后的濾液和洗滌液進行回收利用，獲得的碳酸銨溶液還可應(yīng)用于磷礦的其他處理，有效降低了廢液、廢氣的排放；(3)將兩步浸取獲得磷精礦后的濾液進行后續(xù)的處理，獲得可溶性硝酸銨鈣和硫酸銨鎂，不僅對鈣鎂元素進行了有效的回收利用，還能大大減少磷礦尾礦的堆積，既有利于資源再生，提高產(chǎn)品的附加值，又有利于環(huán)境保護；(4)本發(fā)明的工藝步驟簡單，處理周期短，處理過程中的能耗低，原料尤其是浸取劑能夠被部分回收循環(huán)利用，降低了預(yù)處理的成本；并且處理過程中沒有廢氣、廢液、廢渣的排放，提高了整個工藝附加值；(5)本發(fā)明利用硝酸銨與硝酸復(fù)合浸取替代傳統(tǒng)的硫酸處理工藝，降低了磷石膏的排放量，避免了磷石膏的大量堆存給環(huán)境帶來的污染，具有顯著的環(huán)保價值和經(jīng)濟效益。下面采用試驗對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步的闡述，以證明本發(fā)明的效果。選擇貴州福泉地區(qū)的磷礦作為實驗原料，并對磷礦中的各項成分進行檢測，得出如表1所示的原料磷礦：表1成分P2O5CaOMgOFe2O3Al2O3FAI燒失％27.4646.176.550.310.342.535.114.8試驗例1工藝研究1.1煅燒消化將1kg磷礦粉進行煅燒、消化，發(fā)生以下反應(yīng)：CaCO3·MgCO3→CaO+MgO+2CO2CaO+MgO+4H2O→Ca(OH)2+Mg(OH)2在1000-1200℃的溫度下煅燒處理0.5-1.5h，保證鈣鎂碳酸鹽的充分分解、脫出。1.2硝酸銨、硝酸復(fù)合浸取取煅燒消化處理后的磷礦，分別考察不同的硝酸銨用量(0.8kg、1kg、1.2kg、1.5kg)、濃度(20％、30％、40％、50％、60％)，浸取溫度(30-40℃、60-80℃、80-90℃)、浸取時間 (30min、60min、90min、120min)，硝酸濃度(40％、50％、60％、75％、85％)、用量(60g、80g、100g、120g、140g)等因素對P2O5含量的影響，考察結(jié)果表明，選擇硝酸銨的用量為按照每1kg磷礦加入1-1.5kg、濃度30％-50％，硝酸溶液的加入量為按照每1kg磷礦加入80-120g、濃度50％-75％，浸取60-90min，浸取溫度60-80℃，P2O5含量提高了7.8個百分點。優(yōu)選硝酸銨的用量為按照每1kg磷礦加入1.2kg、濃度40％，硝酸溶液的加入量為按照每1kg磷礦加入100g、濃度60％，浸取90min，浸取溫度70℃。1.3硫酸銨浸取獲得磷精礦取復(fù)合浸取后的浸出渣，再分別用濃度為20％、30％、40％、50％，用量為每1kg原礦加入0.8、1.0、1.2、1.5kg的硫酸銨進行浸取試驗，結(jié)果表明，鈣浸出率影響不大，但鎂的浸出率顯著增加，優(yōu)選硫酸銨用量為1.0-1.2kg，鎂總浸出率可達98.2-99.1％，更優(yōu)選用量為1kg。試驗例2工藝驗證分別取磷礦1kg，按照本發(fā)明實施例1-3的方法進行處理，再對磷精礦中的五氧化二磷的含量和氧化鎂的含量進行檢測，得出：五氧化二磷的含量為35.2-37.4％，氧化鎂的含量為0.58-0.76％；可見，該發(fā)明中的技術(shù)方案能夠使得預(yù)處理磷礦中五氧化二磷的含量提高約5-10個百分點，能夠?qū)⒘椎V中鎂含量降低至≤0.8％，進而達到提高磷礦品質(zhì)，降低后續(xù)對磷礦進行深度處理的難度和成本；降低了磷礦深度處理的廢渣排出量，有效的保護環(huán)境。并且，后續(xù)將銨鹽浸取液直接濃縮、造粒，制取可溶性硝酸銨鈣、硫酸銨鎂，其組成為：硝酸銨鈣：N22.3％、Ca17.1％、Mg1.02％；硫酸銨鎂：N9.87％、Ca0.51％、Mg8.24％。提高了磷礦預(yù)處理后產(chǎn)品的附加值。另外，通過對貴州其他地區(qū)如甕安地區(qū)、開陽地區(qū)等地的初采磷礦進行實驗室條件下的工藝驗證，結(jié)果顯示本發(fā)明的技術(shù)方案同樣適合于上述地區(qū)磷礦的預(yù)處理，使五氧化二磷的含量提高5-10個百分點，鎂含量降低至≤0.8％，提高磷礦品質(zhì)，同時還對資源充分回收，處理過程中沒有廢氣、廢液、廢渣的排放，提高了整個工藝的產(chǎn)品附加值。具體實施方式：下面結(jié)合具體的實施方式來對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的說明，但要求保護的范圍不僅局限于所作的描述。實施例1一種磷礦加工及生產(chǎn)鈣、鎂的方法，包括以下步驟：(1)將開采后的磷礦在1000℃下進行煅燒1.5h，然后用80℃的熱水進行消化，熱水的用量為每1kg磷礦采用400ml水；(2)將消化處理完成的磷礦加入濃度為30％的硝酸銨溶液和50％的硝酸溶液，在60℃的溫度下攪拌浸取90min；硝酸銨的用量為按照每1kg磷礦加入1.5kg，硝酸溶液的加入量為按照每1kg磷礦加入120g；(3)將步驟2)浸取處理后的料漿進行過濾、洗滌，獲得浸出渣和浸出液；(4)將浸出渣用20％的硫酸銨溶液在80℃的溫度下攪拌浸取90min；浸取后的混合液過濾、洗滌，獲得濾渣和硫酸銨浸取液；濾渣在100℃以上進行烘干，獲得高品味磷礦；硫酸銨用量為按照每1kg磷礦加入1.2kg；(5)將步驟1)煅燒產(chǎn)生的二氧化碳與步驟(2)、(4)浸取過程中產(chǎn)生的氨氣通入到吸收塔中，采用水吸收處理，獲得碳酸銨溶液；(6)將步驟(3)分離獲得的硝酸銨浸出液濃縮、造粒，即得硝酸銨鈣，將步驟(4)分離獲得的硫酸銨浸取液濃縮、造粒，即得硫酸銨鎂。所述步驟(2)、(4)中的攪拌是使處理物質(zhì)充分懸浮于處理液中。處理結(jié)果：P2O5的含量35.2％，鎂含量0.76％。實施例2一種磷礦加工及生產(chǎn)鈣、鎂的方法，包括以下步驟：(1)將開采后的磷礦在1100℃下進行煅燒1.0h，然后用70℃的熱水進行消化，熱水的用量為每1kg磷礦采用500ml水；(2)將消化處理完成的磷礦加入濃度為40％的硝酸銨溶液和60％的硝酸溶液，在70℃的溫度下攪拌浸取90min；硝酸銨的用量為按照每1kg磷礦加入1.2kg，硝酸溶液的加入量為按照每1kg磷礦加入100g；(3)將步驟2)浸取處理后的料漿進行過濾、洗滌，獲得浸出渣和浸出液；(4)將浸出渣用30％的硫酸銨溶液在75℃的溫度下攪拌浸取60min；浸取后的混合液過濾、洗滌，獲得濾渣和硫酸銨浸取液；濾渣在100℃以上進行烘干，獲得高品味磷礦；硫酸銨用量為按照每1kg磷礦加入1.0kg；(5)將步驟1)煅燒產(chǎn)生的二氧化碳與步驟(2)、(4)浸取過程中產(chǎn)生的氨氣通入到 吸收塔中，采用水吸收處理，獲得碳酸銨溶液；(6)將步驟(3)分離獲得的硝酸銨浸出液濃縮、造粒，即得硝酸銨鈣，將步驟(4)分離獲得的硫酸銨浸取液濃縮、造粒，即得硫酸銨鎂。所述步驟(2)、(4)中的攪拌是使處理物質(zhì)充分懸浮于處理液中。處理結(jié)果：P2O5的含量37.4％，鎂含量0.58％。實施例3一種磷礦加工及生產(chǎn)鈣、鎂的方法，包括以下步驟：(1)將開采后的磷礦在1200℃下進行煅燒0.5h，然后用60℃的熱水進行消化，熱水的用量為每1kg磷礦采用600ml水；(2)將消化處理完成的磷礦加入濃度為50％的硝酸銨溶液和75％的硝酸溶液，在80℃的溫度下攪拌浸取60min；硝酸銨的用量為按照每1kg磷礦加入1.0kg，硝酸溶液的加入量為按照每1kg磷礦加入110g；(3)將步驟2)浸取處理后的料漿進行過濾、洗滌，獲得浸出渣和浸出液；(4)將浸出渣用20-40％的硫酸銨溶液在70-80℃的溫度下攪拌浸取60-90min；浸取后的混合液過濾、洗滌，獲得濾渣和硫酸銨浸取液；濾渣在100℃以上進行烘干，獲得高品味磷礦；硫酸銨用量為按照每1kg磷礦加入1kg；(5)將步驟1)煅燒產(chǎn)生的二氧化碳與步驟(2)、(4)浸取過程中產(chǎn)生的氨氣通入到吸收塔中，采用水吸收處理，獲得碳酸銨溶液；(6)將步驟(3)分離獲得的硝酸銨浸出液濃縮、造粒，即得硝酸銨鈣，將步驟(4)分離獲得的硫酸銨浸取液濃縮、造粒，即得硫酸銨鎂。所述步驟(2)、(4)中的攪拌是使處理物質(zhì)充分懸浮于處理液中。處理結(jié)果：P2O5的含量36.2％，鎂含量0.66％。當前第1頁1 2 3