一種磷礦石流態(tài)化脫鎂的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種磷礦石流態(tài)化脫鎂的方法，是將磷礦原礦輾磨為磷礦粉，然后加水調(diào)成料漿；再將磷礦料漿與脫鎂液加入到流態(tài)化脫鎂塔內(nèi)混合且發(fā)生反應(yīng)；脫鎂后的磷礦料漿依次經(jīng)固液分離、洗滌和烘干后即得到磷礦精礦；與磷礦料漿固液分離出的含鎂溶液a和磷礦料漿的洗滌水中分別加酸配制成脫鎂液；反應(yīng)后的脫鎂后液進行分流處理。本發(fā)明通過將流態(tài)化技術(shù)運用到磷礦脫鎂工藝中，并通過對各工藝步驟的參數(shù)進行控制，經(jīng)處理后的磷礦精礦中有效磷含量為32%以上，且氧化鎂的含量為0.65%以下。
【專利說明】一種磷礦石流態(tài)化脫鎂的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及化工領(lǐng)域，尤其是涉及一種磷礦石流態(tài)化脫鎂的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]磷礦中MgO的含量已成為濕法磷酸生產(chǎn)中評價磷礦質(zhì)量的主要指標之一。中國磷礦中MgO含量明顯偏高，對磷酸、過磷酸鈣及磷銨等磷肥的生產(chǎn)帶來不利影響。因此，磷礦脫鎂工藝的研究已成為磷礦科研及生產(chǎn)中的熱門課題。在濕法磷酸生產(chǎn)過程中，原材料磷礦中的主要雜質(zhì)Mg被帶入磷酸產(chǎn)品中，該雜質(zhì)不僅降低了生產(chǎn)磷酸的效率，而且阻礙了磷酸深加工經(jīng)濟技術(shù)的發(fā)展。目前磷礦脫鎂的方法主要是浮選和反浮選，浮選與反浮選需要多種藥劑，成本較高，同時設(shè)備投資巨大，這兩種方法不僅很難將MgO的含量降到1%以下，而且會造成P2O5的損失在5%以上。而對于風(fēng)化程度高的礦石，主要采用擦洗脫泥法，但是，擦洗脫泥法同樣使得有效磷損失較大，并且我國風(fēng)化礦很少，擦洗脫泥法的應(yīng)用受到限制。
[0003]流態(tài)化一般是指固體流態(tài)化，又稱假液化。是利用流動流體的作用，將固體顆粒懸浮起來，從而使固體顆粒具有某些流體表觀特征，利用這種流體與固體間的接觸方式實現(xiàn)生產(chǎn)過程的操作，稱為流態(tài)化技術(shù)。流態(tài)化技術(shù)是一種強化流體(氣體或液體)與固體顆粒間相互作用的操作。在直立的容器內(nèi)間歇地或連續(xù)地加入顆粒狀固體物料，控制流體以一定速度由底部通入，使其壓力降等于或略大于單位截面上固體顆粒的重量，固體顆粒即呈懸浮狀運動而不致被流體帶走。操作時，固體顆粒層像沸騰的液體，所以又稱“沸騰床”。由于工作的固體物的顆粒比較小，且在流體作用下處于劇烈運動的狀態(tài)，對于許多化學(xué)反應(yīng)(如焙燒、催化、催化裂化等)和許多化工過程(如干燥、吸附等)的進行有利。流態(tài)化技術(shù)是近幾十年里興起的一項新技術(shù)，可使操作連續(xù)，生產(chǎn)強化，過程簡化。
[0004]通過在網(wǎng)上檢索，關(guān)于磷礦粉脫鎂的專利有很多，例如，中國專利申請?zhí)?00610021647.8公開了一種以硫酸和乙二胺四乙酸二鈉或硝酸為復(fù)合脫鎂劑進行化學(xué)脫鎂，然后以石灰乳、氫氧化鈉或氨水為中和劑回收脫鎂廢液中的鎂制備氫氧化鎂的工藝，該方法的脫鎂率達到80-95%，但是其磷的損失也達到了 2.6%，而且整個加工工藝所需時間較長。目前，沒有看到用流態(tài)化技術(shù)來對磷礦粉進行脫沒的方法的專利文獻或報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種磷礦石流態(tài)化脫鎂的方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)對磷酸粉脫鎂過程中磷損失較大而存在的不足。
[0006]本發(fā)明通過以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題:
[0007]一種磷礦石流態(tài)化脫鎂的方法，包括如下處理步驟:
[0008](I)預(yù)處理:將磷礦原礦輾磨得到細度為300目的磷礦粉，向磷礦粉中加水調(diào)成固含量為30-40%的料漿；將酸中的氫離子濃度調(diào)成10-20*l(T4mOl/L，即得脫鎂液；
[0009](2)流態(tài)化反應(yīng):將經(jīng)過步驟(1)處理后的磷礦料漿與脫鎂液分別加入到流態(tài)化設(shè)備中，在一定的溫度和PH條件下，使料漿與脫鎂液混合且發(fā)生反應(yīng)；[0010](3)精礦制備與廢液利用:將步驟(2)中經(jīng)脫鎂后的磷礦料漿進行固液分離，得到濃縮料漿a和含鎂溶液a，濃縮料漿a經(jīng)洗滌和烘干后即得到磷礦精礦，含鎂溶液a以及濃縮料漿a的洗滌水中分別加酸配制成氫離子濃度為10-20*10_4mol/L的脫鎂液；
[0011](4)脫鎂后液處理:步驟(2)中與磷礦料漿反應(yīng)后的脫鎂液中鎂離子濃度低于一定值時，向該脫鎂后液中加酸配制成脫鎂液；當鎂離子濃度達到一定值時，對該脫鎂后液進行分流，其中一支加酸配制成氫離子濃度為10-20*10_4mol/L的脫鎂液,另一支進行固液分離，得到濃縮料漿b和含鎂溶液b，濃縮料漿b返回到流態(tài)化設(shè)備中繼續(xù)脫鎂，含鎂溶液b用于制造含鎂產(chǎn)品。
[0012]優(yōu)選地，所述的步驟(1)中，料漿的固含量為35%。
[0013]所述的酸為硫酸和磷酸中的任意一種或者兩者的混合液。
[0014]所述的步驟(2)中，料漿的流量為9-llkg/h，脫鎂液流量為10_40kg/h。
[0015]優(yōu)選地，所述的步驟(2)中，料漿的流量為10kg/h，脫鎂液流量為15_35kg/h。
[0016]所述的步驟(2)中，流態(tài)化設(shè)備內(nèi)的溫度控制為35_50°C。
[0017]所述的步驟(2)中，控制磷礦料漿與脫鎂液的混合液的PH值為3-4。
[0018]所述的步驟(2)中，脫鎂反應(yīng)的時間為l_2h。
[0019]優(yōu)選地，所述的步驟(2)中，脫鎂反應(yīng)的時間為1.5h。
[0020]所述步驟(4)中，脫鎂后液中鎂離子含量等于或高于10*10_2mol/L時對其進行分流處理，進行固液分離的支流的流量為總流量的1/2-2/3。
[0021]磷礦中的鎂大部分都是以白云石(CaCO3.MgCO3)的形式存在，本發(fā)明主要發(fā)生的離子反應(yīng)方程式為:
[0022]4H.+CaC03.MgCO3 — Ca2++Mg2++2C02 ? +2Η20
[0023]4H++S0/—+CaCO3.MgCO3 — CaSO4 I +Mg2++2C02 ? +2Η20
[0024]該反應(yīng)是一種強酸制弱酸的過程，因此被選擇作為脫鎂液使用的酸的酸性應(yīng)強于碳酸，本發(fā)明選擇磷酸或者硫酸作為脫鎂液對磷礦粉進行脫鎂，科學(xué)合理。
[0025]本發(fā)明的有益效果在于:
[0026]1.本發(fā)明中脫鎂液原料易得，脫鎂廢液后續(xù)處理簡單。
[0027]2.本發(fā)明通過將流態(tài)化技術(shù)運用到脫鎂工藝中，并通過對各工藝步驟的參數(shù)進行控制，經(jīng)處理后的磷礦精礦中有效磷含量為32%以上，且氧化鎂的含量為0.65%以下。
[0028]3.脫鎂液的利用效率很高，可循環(huán)使用，污水排放量很少，對環(huán)境影響較小。
[0029]4.本發(fā)明工藝流程短，操作簡單，能實現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)。
[0030]5.本發(fā)明適用于各種類型的磷礦脫鎂，應(yīng)用范圍廣。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1為本發(fā)明的工藝流程簡圖。
【具體實施方式】
[0032] 為了方便本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解，下面將結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明做進一步的描述。實施例僅僅是對該發(fā)明的舉例說明，不是對本發(fā)明的限定，實施例中未作具體說明的步驟均是已有技術(shù)，在此不做詳細描述。[0033]實施例一
[0034]如圖1所示，將磷礦原礦(P2O5含量為28%，MgO含量為3%)經(jīng)破碎、磨礦、分級以及過300目篩后得到磷礦粉，將磷礦粉加入高位槽中，并向磷礦粉中加水調(diào)成固含量為30%的料漿；將硫酸加入到配酸槽中，調(diào)成氫離子濃度為10*10_4mOl/L的溶液，即得脫鎂液；然后將磷礦料漿以9kg/h的流量從流態(tài)化脫鎂塔的錐形進液段加入到流態(tài)化脫鎂塔反應(yīng)段中，將脫鎂液以10kg/h的流量從流態(tài)化脫鎂塔反應(yīng)段下端的進液口加到流態(tài)化脫鎂塔反應(yīng)段中，使料漿與脫鎂液在流態(tài)化脫鎂塔中的流態(tài)化反應(yīng)區(qū)域混合且控制其化學(xué)反應(yīng)時間為lh，以脫去磷礦料漿中的鎂，在此過程中，控制流態(tài)化脫鎂塔的溫度為35°C，控制混合液的PH值為3 ;脫鎂后的磷礦料漿從流態(tài)化脫鎂塔分離段流出并進入到固液分離器中，分離出濃縮料漿a和含鎂溶液a，用蒸餾水將濃縮料漿a進行洗滌至洗滌水呈中性為止，然后將濃縮料漿a烘干，即得到磷礦精礦，將濃縮料漿a的洗滌水和含鎂溶液a加到配酸槽中并加硫酸配制成氫離子濃度為10*10_4mOl/L的脫鎂液；與磷礦料漿反應(yīng)后的脫鎂液從流態(tài)化脫鎂塔頂部液體溢流口流出，用三通閥對其進行分流，其中一個支流流進配酸槽中，另一支流流進固液分離設(shè)備中，檢測該液體中鎂離子的濃度，當鎂離子濃度低于10*10_2mOl/L時，僅將該液體加入配酸槽中并加硫酸將其配制成氫離子濃度為10*10_4mOl/L的脫鎂液；當鎂離子濃度等于10*10_2mOl/L時，使該液體分為兩個支流，使該液體一半流進配酸槽中配制成氫離子濃度為10*10_4mOl/L的脫鎂液，另一半流進固液分離設(shè)備中，分離出濃縮料漿b和含鎂溶液b，用濃漿泵將濃縮料漿b打入流態(tài)化脫鎂塔中繼續(xù)脫鎂，含鎂溶液b可用于生產(chǎn)含鎂產(chǎn)品。[0035]經(jīng)分析，磷礦精礦中P2O5含量為33.06%, MgO含量為0.65%。
[0036]實施例二
[0037]如圖1所示，將磷礦原礦(P2O5含量為28%，MgO含量為3%)經(jīng)破碎、磨礦、分級以及過300目篩后得到磷礦粉，將磷礦粉加入高位槽中，并向磷礦粉中加水調(diào)成固含量為40%的料漿；將磷酸加入到配酸槽中，調(diào)成氫離子濃度為20*10_4mol/L的溶液，即得脫鎂液；然后將磷礦料漿以llkg/h的流量從流態(tài)化脫鎂塔的錐形進液段加入到流態(tài)化脫鎂塔反應(yīng)段中，將脫鎂液以40kg/h的流量從流態(tài)化脫鎂塔反應(yīng)段下端的進液口加到流態(tài)化脫鎂塔反應(yīng)段中，使料漿與脫鎂液在流態(tài)化脫鎂塔中的流態(tài)化反應(yīng)區(qū)域混合且控制其化學(xué)反應(yīng)時間為2h，以脫去磷礦料漿中的鎂，在此過程中，控制流態(tài)化脫鎂塔的溫度為50°C，控制混合液的PH值為4 ;脫鎂后的磷礦料漿從流態(tài)化脫鎂塔分離段流出并進入到固液分離器中，分離出濃縮料漿a和含鎂溶液a，用蒸餾水將濃縮料漿a進行洗滌至洗滌水呈中性為止，然后將濃縮料漿a烘干，即得到磷礦精礦，將濃縮料漿a的洗滌水和含鎂溶液a加到配酸槽中并加磷酸配制成氫離子濃度為20*10_4mOl/L的脫鎂液；與磷礦料漿反應(yīng)后的脫鎂液從流態(tài)化脫鎂塔頂部液體溢流口流出，用三通閥對其進行分流，其中一個支流流進配酸槽中，另一支流流進固液分離設(shè)備中，檢測該液體中鎂離子的濃度，當鎂離子濃度低于10*10_2mOl/L時，僅將該液體加入配酸槽中并加磷酸將其配制成氫離子濃度為20*10_4mOl/L的脫鎂液；當鎂離子濃度等于10*10_2mOl/L時，使該液體分為兩個支流，使該液體的1/3流進配酸槽中配制成氫離子濃度為20*10_4mOl/L的脫鎂液，2/3流進固液分離設(shè)備中，分離出濃縮料漿b和含鎂溶液b，用濃漿泵將濃縮料漿b打入流態(tài)化脫鎂塔中繼續(xù)脫鎂，含鎂溶液b可用于生產(chǎn)含鎂
女口
廣叩ο[0038]經(jīng)分析，磷礦精礦中P2O5含量為33.35%，MgO含量為0.32%。
[0039]實施例三
[0040]如圖1所示，將磷礦原礦(P2O5含量為28%，MgO含量為3%)經(jīng)破碎、磨礦、分級以及過300目篩后得到磷礦粉，將磷礦粉加入高位槽中，并向磷礦粉中加水調(diào)成固含量為35%的料漿；將硫酸加入到配酸槽中，調(diào)成氫離子濃度為15*10_4mOl/L的溶液，即得脫鎂液；然后將磷礦料漿以10kg/h的流量從流態(tài)化脫鎂塔的錐形進液段加入到流態(tài)化脫鎂塔反應(yīng)段中，將脫鎂液以15kg/h的流量從流態(tài)化脫鎂塔反應(yīng)段下端的進液口加到流態(tài)化脫鎂塔反應(yīng)段中，使料漿與脫鎂液在流態(tài)化脫鎂塔中的流態(tài)化反應(yīng)區(qū)域混合且控制其化學(xué)反應(yīng)時間為1.5h，以脫去磷礦料漿中的鎂，在此過程中，控制流態(tài)化脫鎂塔的溫度為40°C，控制混合液的PH值為4 ;脫鎂后的磷礦料漿從流態(tài)化脫鎂塔分離段流出并進入到固液分離器中，分離出濃縮料漿a和含鎂溶液a，用蒸餾水將濃縮料漿a進行洗滌至洗滌水呈中性為止，然后將濃縮料漿a烘干，即得到磷礦精礦，將濃縮料漿a的洗滌水和含鎂溶液a加到配酸槽中并加硫酸配制成氫離子濃度為15*10_4mOl/L的脫鎂液；與磷礦料漿反應(yīng)后的脫鎂液從流態(tài)化脫鎂塔頂部液體溢流口流出，用三通閥對其進行分流，其中一個支流流進配酸槽中，另一支流流進固液分離設(shè)備中，檢測該液體中鎂離子的濃度，當鎂離子濃度低于10*10_2mOl/L時，僅將該液體加入配酸槽中并加硫酸將其配制成氫離子濃度為15*10_4mOl/L的脫鎂液；當鎂離子濃度等于10*l(T2mOl/L時，使該液體分為兩個支流，使該液體一半流進配酸槽中加硫酸配制成氫離子濃度為15*10_4mOl/L的脫鎂液，另一半流進固液分離設(shè)備中，分離出濃縮料漿b和含鎂溶液b，用濃漿泵將濃縮料漿b打入流態(tài)化脫鎂塔中繼續(xù)脫鎂，含鎂溶液b可用于生產(chǎn)含鎂產(chǎn)品。 [0041]經(jīng)分析，磷礦精礦中P2O5含量為32.52%，MgO含量為0.58%。
[0042]實施例四
[0043]如圖1所示，將磷礦原礦(P2O5含量為28%，MgO含量為3%)經(jīng)破碎、磨礦、分級以及過300目篩后得到磷礦粉，將磷礦粉加入高位槽中，并向磷礦粉中加水調(diào)成固含量為33%的料漿；將硫酸加入到配酸槽中，調(diào)成氫離子濃度為16*l(T4mol/L的溶液，即得脫鎂液；然后將磷礦料漿以10kg/h的流量從流態(tài)化脫鎂塔的錐形進液段加入到流態(tài)化脫鎂塔反應(yīng)段中，將脫鎂液以35kg/h的流量從流態(tài)化脫鎂塔反應(yīng)段下端的進液口加到流態(tài)化脫鎂塔反應(yīng)段中，使料漿與脫鎂液在流態(tài)化脫鎂塔中的流態(tài)化反應(yīng)區(qū)域混合且控制其化學(xué)反應(yīng)時間為1.5h，以脫去磷礦料漿中的鎂，在此過程中，控制流態(tài)化脫鎂塔的溫度為45°C，控制混合液的PH值為3 ;脫鎂后的磷礦料漿從流態(tài)化脫鎂塔分離段流出并進入到固液分離器中，分離出濃縮料漿a和含鎂溶液a，用蒸餾水將濃縮料漿a進行洗滌至洗滌水呈中性為止，然后將濃縮料漿a烘干，即得到磷礦精礦，將濃縮料漿a的洗滌水和含鎂溶液a加到配酸槽中并加硫酸配制成氫離子濃度為16*10_4mOl/L的脫鎂液；與磷礦料漿反應(yīng)后的脫鎂液從流態(tài)化脫鎂塔頂部液體溢流口流出，用三通閥對其進行分流，其中一個支流流進配酸槽中，另一支流流進固液分離設(shè)備中，檢測該液體中鎂離子的濃度，當鎂離子濃度低于10*10_2mOl/L時，僅將該液體加入配酸槽中并加硫酸將其配制成氫離子濃度為16*10_4mOl/L的脫鎂液；當鎂離子濃度等于10*l(T2mOl/L時，使該液體分為兩個支流，使該液體一半流進配酸槽中配制成氫離子濃度為16*10_4mOl/L的脫鎂液，另一半流進固液分離設(shè)備中，分離出濃縮料漿b和含鎂溶液b，用濃漿泵將濃縮料漿b打入流態(tài)化脫鎂塔中繼續(xù)脫鎂，含鎂溶液b可用于生產(chǎn)含鎂產(chǎn)品。
[0044]經(jīng)分析，磷礦精礦中P2O5含量為32.83%，MgO含量為0.52%。
【權(quán)利要求】
1.一種磷礦石流態(tài)化脫鎂的方法，其特征在于:包括如下處理步驟: (1)預(yù)處理:將磷礦原礦輾磨得到細度為300目的磷礦粉，向磷礦粉中加水調(diào)成固含量為30-40%的料漿；將酸中的氫離子濃度調(diào)成10-20*l(T4mOl/L，即得脫鎂液； (2)流態(tài)化反應(yīng):將經(jīng)過步驟(1)處理后的磷礦料漿與脫鎂液分別加入到流態(tài)化設(shè)備中，在一定的溫度和PH條件下，使料漿與脫鎂液混合且發(fā)生反應(yīng)； (3)精礦制備與廢液利用:將步驟(2)中經(jīng)脫鎂后的磷礦料漿進行固液分離，得到濃縮料漿a和含鎂溶液a，濃縮料漿a經(jīng)洗滌和烘干后即得到磷礦精礦，含鎂溶液a以及濃縮料漿a的洗滌水中分別加酸配制成氫離子濃度為10-20*10_4mol/L的脫鎂液； (4)脫鎂后液處理:步驟(2)中與磷礦料漿反應(yīng)后的脫鎂液中鎂離子濃度低于一定值時，向該脫鎂后液中加酸配制成脫鎂液；當鎂離子濃度達到一定值時，對該脫鎂后液進行分流，其中一支加酸配制成氫離子濃度為10-20*10_4mol/L的脫鎂液，另一支進行固液分離，得到濃縮料漿b和含鎂溶液b，濃縮料漿b返回到流態(tài)化設(shè)備中繼續(xù)脫鎂，含鎂溶液b用于制造含鎂產(chǎn)品。
2.如權(quán)利要求1所述的磷礦粉流態(tài)化脫鎂的方法，其特征在于:所述的步驟(1)中，料漿的固含量為35%。
3.如權(quán)利要求1所述的磷礦粉流態(tài)化脫鎂的方法，其特征在于:所述的酸為硫酸和磷酸中的任意一種。
4.如權(quán)利要求1所述的磷礦粉流態(tài)化脫鎂的方法，其特征在于:所述的步驟(2)中，料漿的流量為9-llkg/h，脫鎂液流量為10-40kg/h。
5.如權(quán)利要求1或4所述的磷礦粉流態(tài)化脫鎂的方法，其特征在于:所述的步驟(2)中，料漿的流量為10kg/h，脫鎂液流量為15-35kg/h。
6.如權(quán)利要求1所述的磷礦粉流態(tài)化脫鎂的方法，其特征在于:所述的步驟(2)中，流態(tài)化設(shè)備內(nèi)的溫度控制為35-50°C。
7.如權(quán)利要求1所述的磷礦粉流態(tài)化脫鎂的方法，其特征在于:所述的步驟(2)中，控制磷礦料漿與脫鎂液的混合液的PH值為3-4。
8.如權(quán)利要求1所述的磷礦粉流態(tài)化脫鎂的方法，其特征在于:所述的步驟(2)中，脫鎂反應(yīng)的時間為l_2h。
9.如權(quán)利要求1或8所述的磷礦粉流態(tài)化脫鎂的方法，其特征在于:所述的步驟(2)中，脫鎂反應(yīng)的時間為1.5h。
10.如權(quán)利要求1所述的磷礦粉流態(tài)化脫鎂的方法，其特征在于:所述步驟(4)中，脫鎂后液中鎂離子含量等于或高于10*10_2mOl/L時對其進行分流處理，進行固液分離的支流的流量為總流量的1/2-2/3。
【文檔編號】C01B25/34GK103950908SQ201410136999
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月4日
【發(fā)明者】劉瓊, 廖吉星, 徐圓, 朱飛武, 彭寶林 申請人:貴陽中化開磷化肥有限公司