一种磷矿石流态化脱镁的方法
【专利摘要】本发明公开了一种磷矿石流态化脱镁的方法，是将磷矿原矿辗磨为磷矿粉，然后加水调成料浆；再将磷矿料浆与脱镁液加入到流态化脱镁塔内混合且发生反应；脱镁后的磷矿料浆依次经固液分离、洗涤和烘干后即得到磷矿精矿；与磷矿料浆固液分离出的含镁溶液a和磷矿料浆的洗涤水中分别加酸配制成脱镁液；反应后的脱镁后液进行分流处理。本发明通过将流态化技术运用到磷矿脱镁工艺中，并通过对各工艺步骤的参数进行控制，经处理后的磷矿精矿中有效磷含量为32%以上，且氧化镁的含量为0.65%以下。
【专利说明】一种磷矿石流态化脱镁的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及化工领域，尤其是涉及一种磷矿石流态化脱镁的方法。
【背景技术】
[0002]磷矿中MgO的含量已成为湿法磷酸生产中评价磷矿质量的主要指标之一。中国磷矿中MgO含量明显偏高，对磷酸、过磷酸钙及磷铵等磷肥的生产带来不利影响。因此，磷矿脱镁工艺的研究已成为磷矿科研及生产中的热门课题。在湿法磷酸生产过程中，原材料磷矿中的主要杂质Mg被带入磷酸产品中，该杂质不仅降低了生产磷酸的效率，而且阻碍了磷酸深加工经济技术的发展。目前磷矿脱镁的方法主要是浮选和反浮选，浮选与反浮选需要多种药剂，成本较高，同时设备投资巨大，这两种方法不仅很难将MgO的含量降到1%以下，而且会造成P2O5的损失在5%以上。而对于风化程度高的矿石，主要采用擦洗脱泥法，但是，擦洗脱泥法同样使得有效磷损失较大，并且我国风化矿很少，擦洗脱泥法的应用受到限制。
[0003]流态化一般是指固体流态化，又称假液化。是利用流动流体的作用，将固体颗粒悬浮起来，从而使固体颗粒具有某些流体表观特征，利用这种流体与固体间的接触方式实现生产过程的操作，称为流态化技术。流态化技术是一种强化流体(气体或液体)与固体颗粒间相互作用的操作。在直立的容器内间歇地或连续地加入颗粒状固体物料，控制流体以一定速度由底部通入，使其压力降等于或略大于单位截面上固体颗粒的重量，固体颗粒即呈悬浮状运动而不致被流体带走。操作时，固体颗粒层像沸腾的液体，所以又称“沸腾床”。由于工作的固体物的颗粒比较小，且在流体作用下处于剧烈运动的状态，对于许多化学反应(如焙烧、催化、催化裂化等)和许多化工过程(如干燥、吸附等)的进行有利。流态化技术是近几十年里兴起的一项新技术，可使操作连续，生产强化，过程简化。
[0004]通过在网上检索，关于磷矿粉脱镁的专利有很多，例如，中国专利申请号200610021647.8公开了一种以硫酸和乙二胺四乙酸二钠或硝酸为复合脱镁剂进行化学脱镁，然后以石灰乳、氢氧化钠或氨水为中和剂回收脱镁废液中的镁制备氢氧化镁的工艺，该方法的脱镁率达到80-95%，但是其磷的损失也达到了 2.6%，而且整个加工工艺所需时间较长。目前，没有看到用流态化技术来对磷矿粉进行脱没的方法的专利文献或报道。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种磷矿石流态化脱镁的方法，以解决现有技术对磷酸粉脱镁过程中磷损失较大而存在的不足。
[0006]本发明通过以下技术方案解决上述技术问题:
[0007]一种磷矿石流态化脱镁的方法，包括如下处理步骤:
[0008](I)预处理:将磷矿原矿辗磨得到细度为300目的磷矿粉，向磷矿粉中加水调成固含量为30-40%的料浆；将酸中的氢离子浓度调成10-20*l(T4mOl/L，即得脱镁液；
[0009](2)流态化反应:将经过步骤(1)处理后的磷矿料浆与脱镁液分别加入到流态化设备中，在一定的温度和PH条件下，使料浆与脱镁液混合且发生反应；[0010](3)精矿制备与废液利用:将步骤(2)中经脱镁后的磷矿料浆进行固液分离，得到浓缩料浆a和含镁溶液a，浓缩料浆a经洗涤和烘干后即得到磷矿精矿，含镁溶液a以及浓缩料浆a的洗涤水中分别加酸配制成氢离子浓度为10-20*10_4mol/L的脱镁液；
[0011](4)脱镁后液处理:步骤(2)中与磷矿料浆反应后的脱镁液中镁离子浓度低于一定值时，向该脱镁后液中加酸配制成脱镁液；当镁离子浓度达到一定值时，对该脱镁后液进行分流，其中一支加酸配制成氢离子浓度为10-20*10_4mol/L的脱镁液,另一支进行固液分离，得到浓缩料浆b和含镁溶液b，浓缩料浆b返回到流态化设备中继续脱镁，含镁溶液b用于制造含镁产品。
[0012]优选地，所述的步骤(1)中，料浆的固含量为35%。
[0013]所述的酸为硫酸和磷酸中的任意一种或者两者的混合液。
[0014]所述的步骤(2)中，料浆的流量为9-llkg/h，脱镁液流量为10_40kg/h。
[0015]优选地，所述的步骤(2)中，料浆的流量为10kg/h，脱镁液流量为15_35kg/h。
[0016]所述的步骤(2)中，流态化设备内的温度控制为35_50°C。
[0017]所述的步骤(2)中，控制磷矿料浆与脱镁液的混合液的PH值为3-4。
[0018]所述的步骤(2)中，脱镁反应的时间为l_2h。
[0019]优选地，所述的步骤(2)中，脱镁反应的时间为1.5h。
[0020]所述步骤(4)中，脱镁后液中镁离子含量等于或高于10*10_2mol/L时对其进行分流处理，进行固液分离的支流的流量为总流量的1/2-2/3。
[0021]磷矿中的镁大部分都是以白云石(CaCO3.MgCO3)的形式存在，本发明主要发生的离子反应方程式为:
[0022]4H.+CaC03.MgCO3 — Ca2++Mg2++2C02 ? +2Η20
[0023]4H++S0/—+CaCO3.MgCO3 — CaSO4 I +Mg2++2C02 ? +2Η20
[0024]该反应是一种强酸制弱酸的过程，因此被选择作为脱镁液使用的酸的酸性应强于碳酸，本发明选择磷酸或者硫酸作为脱镁液对磷矿粉进行脱镁，科学合理。
[0025]本发明的有益效果在于:
[0026]1.本发明中脱镁液原料易得，脱镁废液后续处理简单。
[0027]2.本发明通过将流态化技术运用到脱镁工艺中，并通过对各工艺步骤的参数进行控制，经处理后的磷矿精矿中有效磷含量为32%以上，且氧化镁的含量为0.65%以下。
[0028]3.脱镁液的利用效率很高，可循环使用，污水排放量很少，对环境影响较小。
[0029]4.本发明工艺流程短，操作简单，能实现连续化生产。
[0030]5.本发明适用于各种类型的磷矿脱镁，应用范围广。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]图1为本发明的工艺流程简图。
【具体实施方式】
[0032] 为了方便本领域的技术人员理解，下面将结合实施例和附图对本发明做进一步的描述。实施例仅仅是对该发明的举例说明，不是对本发明的限定，实施例中未作具体说明的步骤均是已有技术，在此不做详细描述。[0033]实施例一
[0034]如图1所示，将磷矿原矿(P2O5含量为28%，MgO含量为3%)经破碎、磨矿、分级以及过300目筛后得到磷矿粉，将磷矿粉加入高位槽中，并向磷矿粉中加水调成固含量为30%的料浆；将硫酸加入到配酸槽中，调成氢离子浓度为10*10_4mOl/L的溶液，即得脱镁液；然后将磷矿料浆以9kg/h的流量从流态化脱镁塔的锥形进液段加入到流态化脱镁塔反应段中，将脱镁液以10kg/h的流量从流态化脱镁塔反应段下端的进液口加到流态化脱镁塔反应段中，使料浆与脱镁液在流态化脱镁塔中的流态化反应区域混合且控制其化学反应时间为lh，以脱去磷矿料浆中的镁，在此过程中，控制流态化脱镁塔的温度为35°C，控制混合液的PH值为3 ;脱镁后的磷矿料浆从流态化脱镁塔分离段流出并进入到固液分离器中，分离出浓缩料浆a和含镁溶液a，用蒸馏水将浓缩料浆a进行洗涤至洗涤水呈中性为止，然后将浓缩料浆a烘干，即得到磷矿精矿，将浓缩料浆a的洗涤水和含镁溶液a加到配酸槽中并加硫酸配制成氢离子浓度为10*10_4mOl/L的脱镁液；与磷矿料浆反应后的脱镁液从流态化脱镁塔顶部液体溢流口流出，用三通阀对其进行分流，其中一个支流流进配酸槽中，另一支流流进固液分离设备中，检测该液体中镁离子的浓度，当镁离子浓度低于10*10_2mOl/L时，仅将该液体加入配酸槽中并加硫酸将其配制成氢离子浓度为10*10_4mOl/L的脱镁液；当镁离子浓度等于10*10_2mOl/L时，使该液体分为两个支流，使该液体一半流进配酸槽中配制成氢离子浓度为10*10_4mOl/L的脱镁液，另一半流进固液分离设备中，分离出浓缩料浆b和含镁溶液b，用浓浆泵将浓缩料浆b打入流态化脱镁塔中继续脱镁，含镁溶液b可用于生产含镁产品。[0035]经分析，磷矿精矿中P2O5含量为33.06%, MgO含量为0.65%。
[0036]实施例二
[0037]如图1所示，将磷矿原矿(P2O5含量为28%，MgO含量为3%)经破碎、磨矿、分级以及过300目筛后得到磷矿粉，将磷矿粉加入高位槽中，并向磷矿粉中加水调成固含量为40%的料浆；将磷酸加入到配酸槽中，调成氢离子浓度为20*10_4mol/L的溶液，即得脱镁液；然后将磷矿料浆以llkg/h的流量从流态化脱镁塔的锥形进液段加入到流态化脱镁塔反应段中，将脱镁液以40kg/h的流量从流态化脱镁塔反应段下端的进液口加到流态化脱镁塔反应段中，使料浆与脱镁液在流态化脱镁塔中的流态化反应区域混合且控制其化学反应时间为2h，以脱去磷矿料浆中的镁，在此过程中，控制流态化脱镁塔的温度为50°C，控制混合液的PH值为4 ;脱镁后的磷矿料浆从流态化脱镁塔分离段流出并进入到固液分离器中，分离出浓缩料浆a和含镁溶液a，用蒸馏水将浓缩料浆a进行洗涤至洗涤水呈中性为止，然后将浓缩料浆a烘干，即得到磷矿精矿，将浓缩料浆a的洗涤水和含镁溶液a加到配酸槽中并加磷酸配制成氢离子浓度为20*10_4mOl/L的脱镁液；与磷矿料浆反应后的脱镁液从流态化脱镁塔顶部液体溢流口流出，用三通阀对其进行分流，其中一个支流流进配酸槽中，另一支流流进固液分离设备中，检测该液体中镁离子的浓度，当镁离子浓度低于10*10_2mOl/L时，仅将该液体加入配酸槽中并加磷酸将其配制成氢离子浓度为20*10_4mOl/L的脱镁液；当镁离子浓度等于10*10_2mOl/L时，使该液体分为两个支流，使该液体的1/3流进配酸槽中配制成氢离子浓度为20*10_4mOl/L的脱镁液，2/3流进固液分离设备中，分离出浓缩料浆b和含镁溶液b，用浓浆泵将浓缩料浆b打入流态化脱镁塔中继续脱镁，含镁溶液b可用于生产含镁
女口
广叩ο[0038]经分析，磷矿精矿中P2O5含量为33.35%，MgO含量为0.32%。
[0039]实施例三
[0040]如图1所示，将磷矿原矿(P2O5含量为28%，MgO含量为3%)经破碎、磨矿、分级以及过300目筛后得到磷矿粉，将磷矿粉加入高位槽中，并向磷矿粉中加水调成固含量为35%的料浆；将硫酸加入到配酸槽中，调成氢离子浓度为15*10_4mOl/L的溶液，即得脱镁液；然后将磷矿料浆以10kg/h的流量从流态化脱镁塔的锥形进液段加入到流态化脱镁塔反应段中，将脱镁液以15kg/h的流量从流态化脱镁塔反应段下端的进液口加到流态化脱镁塔反应段中，使料浆与脱镁液在流态化脱镁塔中的流态化反应区域混合且控制其化学反应时间为1.5h，以脱去磷矿料浆中的镁，在此过程中，控制流态化脱镁塔的温度为40°C，控制混合液的PH值为4 ;脱镁后的磷矿料浆从流态化脱镁塔分离段流出并进入到固液分离器中，分离出浓缩料浆a和含镁溶液a，用蒸馏水将浓缩料浆a进行洗涤至洗涤水呈中性为止，然后将浓缩料浆a烘干，即得到磷矿精矿，将浓缩料浆a的洗涤水和含镁溶液a加到配酸槽中并加硫酸配制成氢离子浓度为15*10_4mOl/L的脱镁液；与磷矿料浆反应后的脱镁液从流态化脱镁塔顶部液体溢流口流出，用三通阀对其进行分流，其中一个支流流进配酸槽中，另一支流流进固液分离设备中，检测该液体中镁离子的浓度，当镁离子浓度低于10*10_2mOl/L时，仅将该液体加入配酸槽中并加硫酸将其配制成氢离子浓度为15*10_4mOl/L的脱镁液；当镁离子浓度等于10*l(T2mOl/L时，使该液体分为两个支流，使该液体一半流进配酸槽中加硫酸配制成氢离子浓度为15*10_4mOl/L的脱镁液，另一半流进固液分离设备中，分离出浓缩料浆b和含镁溶液b，用浓浆泵将浓缩料浆b打入流态化脱镁塔中继续脱镁，含镁溶液b可用于生产含镁产品。 [0041]经分析，磷矿精矿中P2O5含量为32.52%，MgO含量为0.58%。
[0042]实施例四
[0043]如图1所示，将磷矿原矿(P2O5含量为28%，MgO含量为3%)经破碎、磨矿、分级以及过300目筛后得到磷矿粉，将磷矿粉加入高位槽中，并向磷矿粉中加水调成固含量为33%的料浆；将硫酸加入到配酸槽中，调成氢离子浓度为16*l(T4mol/L的溶液，即得脱镁液；然后将磷矿料浆以10kg/h的流量从流态化脱镁塔的锥形进液段加入到流态化脱镁塔反应段中，将脱镁液以35kg/h的流量从流态化脱镁塔反应段下端的进液口加到流态化脱镁塔反应段中，使料浆与脱镁液在流态化脱镁塔中的流态化反应区域混合且控制其化学反应时间为1.5h，以脱去磷矿料浆中的镁，在此过程中，控制流态化脱镁塔的温度为45°C，控制混合液的PH值为3 ;脱镁后的磷矿料浆从流态化脱镁塔分离段流出并进入到固液分离器中，分离出浓缩料浆a和含镁溶液a，用蒸馏水将浓缩料浆a进行洗涤至洗涤水呈中性为止，然后将浓缩料浆a烘干，即得到磷矿精矿，将浓缩料浆a的洗涤水和含镁溶液a加到配酸槽中并加硫酸配制成氢离子浓度为16*10_4mOl/L的脱镁液；与磷矿料浆反应后的脱镁液从流态化脱镁塔顶部液体溢流口流出，用三通阀对其进行分流，其中一个支流流进配酸槽中，另一支流流进固液分离设备中，检测该液体中镁离子的浓度，当镁离子浓度低于10*10_2mOl/L时，仅将该液体加入配酸槽中并加硫酸将其配制成氢离子浓度为16*10_4mOl/L的脱镁液；当镁离子浓度等于10*l(T2mOl/L时，使该液体分为两个支流，使该液体一半流进配酸槽中配制成氢离子浓度为16*10_4mOl/L的脱镁液，另一半流进固液分离设备中，分离出浓缩料浆b和含镁溶液b，用浓浆泵将浓缩料浆b打入流态化脱镁塔中继续脱镁，含镁溶液b可用于生产含镁产品。
[0044]经分析，磷矿精矿中P2O5含量为32.83%，MgO含量为0.52%。
【权利要求】
1.一种磷矿石流态化脱镁的方法，其特征在于:包括如下处理步骤: (1)预处理:将磷矿原矿辗磨得到细度为300目的磷矿粉，向磷矿粉中加水调成固含量为30-40%的料浆；将酸中的氢离子浓度调成10-20*l(T4mOl/L，即得脱镁液； (2)流态化反应:将经过步骤(1)处理后的磷矿料浆与脱镁液分别加入到流态化设备中，在一定的温度和PH条件下，使料浆与脱镁液混合且发生反应； (3)精矿制备与废液利用:将步骤(2)中经脱镁后的磷矿料浆进行固液分离，得到浓缩料浆a和含镁溶液a，浓缩料浆a经洗涤和烘干后即得到磷矿精矿，含镁溶液a以及浓缩料浆a的洗涤水中分别加酸配制成氢离子浓度为10-20*10_4mol/L的脱镁液； (4)脱镁后液处理:步骤(2)中与磷矿料浆反应后的脱镁液中镁离子浓度低于一定值时，向该脱镁后液中加酸配制成脱镁液；当镁离子浓度达到一定值时，对该脱镁后液进行分流，其中一支加酸配制成氢离子浓度为10-20*10_4mol/L的脱镁液，另一支进行固液分离，得到浓缩料浆b和含镁溶液b，浓缩料浆b返回到流态化设备中继续脱镁，含镁溶液b用于制造含镁产品。
2.如权利要求1所述的磷矿粉流态化脱镁的方法，其特征在于:所述的步骤(1)中，料浆的固含量为35%。
3.如权利要求1所述的磷矿粉流态化脱镁的方法，其特征在于:所述的酸为硫酸和磷酸中的任意一种。
4.如权利要求1所述的磷矿粉流态化脱镁的方法，其特征在于:所述的步骤(2)中，料浆的流量为9-llkg/h，脱镁液流量为10-40kg/h。
5.如权利要求1或4所述的磷矿粉流态化脱镁的方法，其特征在于:所述的步骤(2)中，料浆的流量为10kg/h，脱镁液流量为15-35kg/h。
6.如权利要求1所述的磷矿粉流态化脱镁的方法，其特征在于:所述的步骤(2)中，流态化设备内的温度控制为35-50°C。
7.如权利要求1所述的磷矿粉流态化脱镁的方法，其特征在于:所述的步骤(2)中，控制磷矿料浆与脱镁液的混合液的PH值为3-4。
8.如权利要求1所述的磷矿粉流态化脱镁的方法，其特征在于:所述的步骤(2)中，脱镁反应的时间为l_2h。
9.如权利要求1或8所述的磷矿粉流态化脱镁的方法，其特征在于:所述的步骤(2)中，脱镁反应的时间为1.5h。
10.如权利要求1所述的磷矿粉流态化脱镁的方法，其特征在于:所述步骤(4)中，脱镁后液中镁离子含量等于或高于10*10_2mOl/L时对其进行分流处理，进行固液分离的支流的流量为总流量的1/2-2/3。
【文档编号】C01B25/34GK103950908SQ201410136999
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年4月4日 优先权日:2014年4月4日
【发明者】刘琼, 廖吉星, 徐圆, 朱飞武, 彭宝林 申请人:贵阳中化开磷化肥有限公司