一種磷礦石流態化脫鎂的方法
【專利摘要】本發明公開了一種磷礦石流態化脫鎂的方法，是將磷礦原礦輾磨為磷礦粉，然后加水調成料漿；再將磷礦料漿與脫鎂液加入到流態化脫鎂塔內混合且發生反應；脫鎂后的磷礦料漿依次經固液分離、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；反應后的脫鎂后液進行分流處理。本發明通過將流態化技術運用到磷礦脫鎂工藝中，并通過對各工藝步驟的參數進行控制，經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】一種磷礦石流態化脫鎂的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及化工領域，尤其是涉及一種磷礦石流態化脫鎂的方法。
【背景技術】
[0002]磷礦中MgO的含量已成為濕法磷酸生產中評價磷礦質量的主要指標之一。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中的熱門課題。在濕法磷酸生產過程中，原材料磷礦中的主要雜質Mg被帶入磷酸產品中，該雜質不僅降低了生產磷酸的效率，而且阻礙了磷酸深加工經濟技術的發展。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，并且我國風化礦很少，擦洗脫泥法的應用受到限制。
[0003]流態化一般是指固體流態化，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生產過程的操作，稱為流態化技術。流態化技術是一種強化流體(氣體或液體)與固體顆粒間相互作用的操作。在直立的容器內間歇地或連續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，對于許多化學反應(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。流態化技術是近幾十年里興起的一項新技術，可使操作連續，生產強化，過程簡化。
[0004]通過在網上檢索，關于磷礦粉脫鎂的專利有很多，例如，中國專利申請號200610021647.8公開了一種以硫酸和乙二胺四乙酸二鈉或硝酸為復合脫鎂劑進行化學脫鎂，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，沒有看到用流態化技術來對磷礦粉進行脫沒的方法的專利文獻或報道。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提供一種磷礦石流態化脫鎂的方法，以解決現有技術對磷酸粉脫鎂過程中磷損失較大而存在的不足。
[0006]本發明通過以下技術方案解決上述技術問題:
[0007]一種磷礦石流態化脫鎂的方法，包括如下處理步驟:
[0008](I)預處理:將磷礦原礦輾磨得到細度為300目的磷礦粉，向磷礦粉中加水調成固含量為30-40%的料漿；將酸中的氫離子濃度調成10-20*l(T4mOl/L，即得脫鎂液；
[0009](2)流態化反應:將經過步驟(1)處理后的磷礦料漿與脫鎂液分別加入到流態化設備中，在一定的溫度和PH條件下，使料漿與脫鎂液混合且發生反應；[0010](3)精礦制備與廢液利用:將步驟(2)中經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返回到流態化設備中繼續脫鎂，含鎂溶液b用于制造含鎂產品。
[0012]優選地，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，流態化設備內的溫度控制為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，脫鎂反應的時間為l_2h。
[0019]優選地，所述的步驟(2)中，脫鎂反應的時間為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，本發明主要發生的離子反應方程式為:
[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強于碳酸，本發明選擇磷酸或者硫酸作為脫鎂液對磷礦粉進行脫鎂，科學合理。
[0025]本發明的有益效果在于:
[0026]1.本發明中脫鎂液原料易得，脫鎂廢液后續處理簡單。
[0027]2.本發明通過將流態化技術運用到脫鎂工藝中，并通過對各工藝步驟的參數進行控制，經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，可循環使用，污水排放量很少，對環境影響較小。
[0029]4.本發明工藝流程短，操作簡單，能實現連續化生產。
[0030]5.本發明適用于各種類型的磷礦脫鎂，應用范圍廣。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0031]圖1為本發明的工藝流程簡圖。
【具體實施方式】
[0032] 為了方便本領域的技術人員理解，下面將結合實施例和附圖對本發明做進一步的描述。實施例僅僅是對該發明的舉例說明，不是對本發明的限定，實施例中未作具體說明的步驟均是已有技術，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成固含量為30%的料漿；將硫酸加入到配酸槽中，調成氫離子濃度為10*10_4mOl/L的溶液，即得脫鎂液；然后將磷礦料漿以9kg/h的流量從流態化脫鎂塔的錐形進液段加入到流態化脫鎂塔反應段中，將脫鎂液以10kg/h的流量從流態化脫鎂塔反應段下端的進液口加到流態化脫鎂塔反應段中，使料漿與脫鎂液在流態化脫鎂塔中的流態化反應區域混合且控制其化學反應時間為lh，以脫去磷礦料漿中的鎂，在此過程中，控制流態化脫鎂塔的溫度為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；與磷礦料漿反應后的脫鎂液從流態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打入流態化脫鎂塔中繼續脫鎂，含鎂溶液b可用于生產含鎂產品。[0035]經分析，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成固含量為40%的料漿；將磷酸加入到配酸槽中，調成氫離子濃度為20*10_4mol/L的溶液，即得脫鎂液；然后將磷礦料漿以llkg/h的流量從流態化脫鎂塔的錐形進液段加入到流態化脫鎂塔反應段中，將脫鎂液以40kg/h的流量從流態化脫鎂塔反應段下端的進液口加到流態化脫鎂塔反應段中，使料漿與脫鎂液在流態化脫鎂塔中的流態化反應區域混合且控制其化學反應時間為2h，以脫去磷礦料漿中的鎂，在此過程中，控制流態化脫鎂塔的溫度為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；與磷礦料漿反應后的脫鎂液從流態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打入流態化脫鎂塔中繼續脫鎂，含鎂溶液b可用于生產含鎂
女口
廣叩ο[0038]經分析，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成固含量為35%的料漿；將硫酸加入到配酸槽中，調成氫離子濃度為15*10_4mOl/L的溶液，即得脫鎂液；然后將磷礦料漿以10kg/h的流量從流態化脫鎂塔的錐形進液段加入到流態化脫鎂塔反應段中，將脫鎂液以15kg/h的流量從流態化脫鎂塔反應段下端的進液口加到流態化脫鎂塔反應段中，使料漿與脫鎂液在流態化脫鎂塔中的流態化反應區域混合且控制其化學反應時間為1.5h，以脫去磷礦料漿中的鎂，在此過程中，控制流態化脫鎂塔的溫度為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；與磷礦料漿反應后的脫鎂液從流態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打入流態化脫鎂塔中繼續脫鎂，含鎂溶液b可用于生產含鎂產品。 [0041]經分析，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成固含量為33%的料漿；將硫酸加入到配酸槽中，調成氫離子濃度為16*l(T4mol/L的溶液，即得脫鎂液；然后將磷礦料漿以10kg/h的流量從流態化脫鎂塔的錐形進液段加入到流態化脫鎂塔反應段中，將脫鎂液以35kg/h的流量從流態化脫鎂塔反應段下端的進液口加到流態化脫鎂塔反應段中，使料漿與脫鎂液在流態化脫鎂塔中的流態化反應區域混合且控制其化學反應時間為1.5h，以脫去磷礦料漿中的鎂，在此過程中，控制流態化脫鎂塔的溫度為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；與磷礦料漿反應后的脫鎂液從流態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打入流態化脫鎂塔中繼續脫鎂，含鎂溶液b可用于生產含鎂產品。
[0044]經分析，磷礦精礦中P2O5含量為32.83%，MgO含量為0.52%。
【權利要求】
1.一種磷礦石流態化脫鎂的方法，其特征在于:包括如下處理步驟: (1)預處理:將磷礦原礦輾磨得到細度為300目的磷礦粉，向磷礦粉中加水調成固含量為30-40%的料漿；將酸中的氫離子濃度調成10-20*l(T4mOl/L，即得脫鎂液； (2)流態化反應:將經過步驟(1)處理后的磷礦料漿與脫鎂液分別加入到流態化設備中，在一定的溫度和PH條件下，使料漿與脫鎂液混合且發生反應； (3)精礦制備與廢液利用:將步驟(2)中經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返回到流態化設備中繼續脫鎂，含鎂溶液b用于制造含鎂產品。
2.如權利要求1所述的磷礦粉流態化脫鎂的方法，其特征在于:所述的步驟(1)中，料漿的固含量為35%。
3.如權利要求1所述的磷礦粉流態化脫鎂的方法，其特征在于:所述的酸為硫酸和磷酸中的任意一種。
4.如權利要求1所述的磷礦粉流態化脫鎂的方法，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.如權利要求1或4所述的磷礦粉流態化脫鎂的方法，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.如權利要求1所述的磷礦粉流態化脫鎂的方法，其特征在于:所述的步驟(2)中，流態化設備內的溫度控制為35-50°C。
7.如權利要求1所述的磷礦粉流態化脫鎂的方法，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.如權利要求1所述的磷礦粉流態化脫鎂的方法，其特征在于:所述的步驟(2)中，脫鎂反應的時間為l_2h。
9.如權利要求1或8所述的磷礦粉流態化脫鎂的方法，其特征在于:所述的步驟(2)中，脫鎂反應的時間為1.5h。
10.如權利要求1所述的磷礦粉流態化脫鎂的方法，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 優先權日:2014年4月4日
【發明者】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