专利名称：一种用磷矿尾矿或低品位磷矿高炉法生产碱性肥料的方法
技术领域：
:本发明涉及一种用磷矿尾矿或低品位磷矿高炉法生产碱性肥料的方法，属于化工生产技术领域。
技术背景:生产高浓磷肥所需磷矿除直接使用富磷矿外还可以通过对中低品位磷矿和高镁磷矿浮选得到，浮选过程产生的尾矿(占浮选矿总量25 35%)常以尾矿浆的形式堆放，随着国内外高浓磷肥产业的快速发展，磷矿尾矿的堆积不仅占用大量的土地资源，而且对环境造成越来越严重的污染。目前，企业采矿普遍存在采富弃贫的行为，导致低品位磷矿被大量浪费，造成磷矿资源的浪费，因此面对当今磷资源日渐匮乏的现状，如何扩展磷资源利用范围具有重大意义。中国专利文献CN101747090 (申请号200910218353.8)公开了ー种利用磷矿浮选尾矿高炉法制备钙镁磷肥的方法，中国专利文献CN101747091 (申请号200910218354.2)公开ー种以磷矿浮选尾矿为原料旋风炉法制备钙镁磷肥的方法，这两篇专利文献均将磷矿尾矿与原生磷矿混配，得到干基P2O5重量比为> 13%的磷矿原料，再与硅石、蛇紋石以及焦炭(或煤粉)焙烧制备钙镁磷肥。其优点在干，将对环境有污染的磷矿尾矿进行再利用，将其中的磷镁资源转化为钙镁磷肥中的有效成分，但均存在以下不足:I )、焙烧时温度较高(1350 1450°C)，能耗较大。2)、所需原料较多，还需配用硅石、蛇紋石和焦炭(或煤粉)，并且都需要进行粉磨，増加了エ艺的复杂度。我国水溶性钾资源较少，液体盐湖资源不到世界钾盐资源的5%，大部分钾资源都以不溶性钾长石和含钾硅酸岩石等含钾岩石形式存在，这导致了我国钾肥生产很难满足国内农业生产的需要。事实上我国是钾肥消耗和进ロ依赖最大的国家之一，如能将不溶性含钾岩石作为原料生产钾肥，将大大缓解我国农业对钾肥的需求，减少进ロ，节约资本。中国专利文献CN101428769 (申请号200810069029.X)，公开了ー种用不溶性含钾岩石和磷石膏生产钾钙肥联产硫酸的方法，以不溶性含钾岩石为原料生产钾钙肥取得了较好結果，该专利文献将不溶性钾岩石、磷石膏和无烟煤制球或制块后焙烧制备钾钙肥，其优点在于生产エ艺中其焙烧温度(1000 1200で)较现有生产エ艺焙烧温度(1150 1350°C)较低，同时将废弃的磷石膏再利用，将钙资源转换到可被作物吸收的钾钙肥中，同时钾的转化率高达98%。缺点在于生产过程中释放出的SO2浓度低，使生成硫酸的エ艺流程复杂，成本高。贵州西洋肥业有限公司的另ー篇专利文献《ー种用钾长石、石灰石和磷石膏生产钾钙肥的方法》(申请号200910102556.0)公布了以不溶性钾长石、石灰石和磷石膏制球或制块后焙烧制备钾钙肥的方法，其优点在于较上述专利文献(申请号200810069029.X)生产钾钙肥エ艺中焙烧温度更低(1000 1150°C)，时间更短(30 60分钟)，同样也将磷石膏进行了资源再利用，钾的转化率最高98%。该专利エ艺无明显缺点，但相较复混肥而言，钾钙肥中养分太単一，只有钾元素存在。经检索，目前尚未见用磷矿尾矿或低品位磷矿与不溶性含钾岩石高炉法生产碱性肥料的专利和相关技术的报导。发明内容:针对现有技术的不足，本发明提供一种能耗低，エ艺简単，有效成分更全面，养分丰富的碱性肥料的生产方法，该方法为磷矿尾矿和低品位磷矿的资源综合利用开辟一条新的途径，以磷矿尾矿或低品位磷矿与不溶性含钾岩石为原料来生产碱性肥料，除含有镁、娃、韩等有效成分外，还同时含有养分磷和钾。术语说明磷矿尾矿:磷矿原矿经过磨碎、采用不同选矿技术对磷进行富集后残留的物质，除了含一定量的P2O5外，还含有钙、镁、硅、铁、铝及有机杂质。经济上能被利用的磷酸盐类矿物，不宜再进ー步分选的矿，由于选矿技术的差异，磷矿尾矿中P2O5含量一般为8% 15%。低品位磷矿:磷矿中P2O5含量低于20%的称为低品位磷矿,主要成分:原矿中P2O5含量低于20%，MgO含量2% 5%左右，硅酸盐含量20%以上。不溶性含钾岩石:以钾长石为代表的含钾硅酸盐类钾矿资源。本发明的技术方案如下:一种用磷矿尾矿或低品位磷矿高炉法生产碱性肥料的方法，包括如下步骤:(I)将磷矿尾矿或低品位磷矿与不溶性含钾岩石按质量比1:0.4^0.9混合，再加入占磷矿尾矿或低品位磷矿与不溶性含钾岩石总重量4 10wt%的焦炭或者无烟煤和焦炭的混合物，混合均匀，得混合物料；(2)将步骤(I)所得混合物料干燥，粉磨，得粉状物料；
(3)将步骤(2)制得的粉状物料制成料块；(4)将步骤(3)制得的料块放入高炉内，1000 1250°C温度下焙烧30 150分钟，制得烧结熟料；(5)上述步骤(4)制得的烧结熟料进行水淬，烧结熟料在I 20秒内温度降至80 110°C之间，水淬后的烧结熟料经浙水、干燥、破碎和粉磨制得碱性肥料。根据本发明优选的，所述步骤(I)中磷矿尾矿或低品位磷矿与不溶性含钾岩石的质量比为1:0.55 0.77，焦炭或者无烟煤和焦炭的混合物的加入量占磷矿尾矿或低品位磷矿与不溶性含钾岩石总量的4.5 5.5wt%。根据本发明优选的，所述步骤(I)中无烟煤为优质无烟煤，优质无烟煤的固定碳含量 >70wt%。根据本发明进ー步优选的，无烟煤和焦炭的混合物中优质无烟煤含量为30wt%以下。根据本发明优选的，所述步骤(2)中混合物料粉磨粒度至60 150目，优选，80 120目，筛余量<5wt%。根据本发明优选的，所述步骤(3)中粉状物料加水制成料块，粉状物料与水的质量比为 1:0.08 0.15。根据本发明优选的，所述步骤(3)中所述料块为球形料块或方形料块，球形料块的直径为5 15mm,方形料块的体积为0.1 2.2dm3。根据本发明优选的，所述步骤(4)中焙烧温度为1100 1250°C，焙烧时间为30 50分钟。
根据本发明优选的，所述步骤(5)中烧结熟料水淬时I 10秒内温度降至90 100。。。本发明步骤(5)中浙水、干燥、破碎和粉磨均为现有技木，按照现有操作条件操作即可。本发明所述的方法既能将磷矿尾矿或低品位磷矿中的不溶磷转化成可被农作物吸收利用的枸溶磷，同时还能将不溶性含钾岩石中的钾转化成农作物可吸收利用的有效钾。生产出的产品不仅含有硅、钙、镁、磷等养分，还含有养分钾，较市面上钙镁磷肥、硅钙镁磷肥、钾钙肥、硅钙钾肥等产品中碱分增多，因此我们称这种产品为碱性肥料。磷矿尾矿或低品位磷矿中的主要成分为CaMg(CO3)2和Ca5F (PO4) 3，不溶性含钾岩石以钾长石(K2O Al2O3 GSiO2)为代表，在高温下磷矿尾矿或低品位磷矿中的钙与钾长石反应，使不溶性含钾岩石中的不溶性钾转变为水溶性钾，能被作物吸收。其主要反应如下:CaMg (CO3) 2 — Ca0+Mg0+2C02 fK2O Al2O3 6Si02+6Ca0 — 6 (CaO SiO2) +K2O Al2O3 同时磷矿尾矿或低品位磷矿中Ca5F (PO4) 3与钾长石中的SiO2在燃料提供的热量下形成ー种硅酸盐玻璃网络，使熔体中的P0/_在冷却过程中冻结在硅酸盐网络中，可被弱酸缓慢溶出，被农作物吸收利用。本发明具有以下优点和有益效果:1、本发明所述生产碱性肥料的方法，焙烧温度仅为1000 1250°C，低于现有技术生产钙镁磷肥的焙烧温度1350 1450°C，温度低，能耗小，エ艺简单。2、本发明所述的方法中，磷矿尾矿或低品位磷矿中的钙与钾长石在高温下反应，使不溶性含钾岩石中的不溶性钾转变为水溶性钾，水溶性钾能被作物吸收，同时磷矿尾矿或低品位磷矿中Ca5F (PO4) 3与钾长石中的SiO2在燃料提供的热量下形成ー种硅酸盐玻璃网络，使熔体中的PO广在冷却过程中冻结在硅酸盐网络中，可被弱酸缓慢溶出，被农作物吸收利用。本方法既对造成环境污染的磷矿尾矿和经济价值小的低品位磷矿进行了利用，也为环保做出了贡献，提高了经济效益。3、本发明将粉磨后的粉状物料加水制成球状或块状料块，使物料接触更紧密，有利于产品的焙烧，同时能减少粉尘污染。4、本发明使用的原料少，除磷矿尾矿或低品位磷矿外还有不溶性含钾岩石和煤，原料采购和粉磨エ艺较现有生产钙镁磷肥简単。5、本发明高炉法烧结出的碱性肥料除含有磷、硅、钙、镁等有效成分外，还含有养分钾，有效成分更全面，养分更丰富，将不溶性含钾岩石作为原料生产钾肥，大大缓解我国农业对钾肥的需求，减少进ロ，节约资本。6、本发明不使用磷石膏，采用不溶性含钾岩石为原料与磷矿尾矿或低品位磷肥反应，尾气中不含对空气造成严重污染的SO2气体，因此不需要对尾气进行特殊处理。
具体实施方式
:实施例1:原料1:磷矿尾矿，采 集地点:贵州金德矿业本实施例中磷矿尾矿的主要化学组成见表1:
表I
权利要求
1.种用磷矿尾矿或低品位磷矿高炉法生产碱性肥料的方法，包括如下步骤: (1)将磷矿尾矿或低品位磷矿与不溶性含钾岩石按质量比1:0.4^0.9混合，再加入占磷矿尾矿或低品位磷矿与不溶性含钾岩石总重量4 10wt%的焦炭或者无烟煤和焦炭的混合物，混合均匀，得混合物料； (2)将步骤(I)所得混合物料干燥，粉磨，得粉状物料； (3)将步骤(2)制得的粉状物料制成料块； (4)将步骤(3)制得的料块放入高炉内，1000 1250°C温度下焙烧30 150分钟，制得烧结熟料； (5)上述步骤(4)制得的烧结熟料进行水淬，烧结熟料在I 20秒内温度降至80 110°C之间，水淬后的烧结熟料经浙水、干燥、破碎和粉磨制得碱性肥料。
2.据权利要求1所述的用磷矿尾矿或低品位磷矿高炉法生产碱性肥料的方法，其特征在于:所述步骤(I)中磷矿尾矿或低品位磷矿与不溶性含钾岩石的质量比为1:0.55 0.77，焦炭或者无烟煤和焦炭的混合物的加入量占磷矿尾矿或低品位磷矿与不溶性含钾岩石总量的4.5 5.5wt%0
3.据权利要求1所述的用磷矿尾矿或低品位磷矿高炉法生产碱性肥料的方法，其特征在于:所述步骤(I)中所述的无烟煤为优质无烟煤，优质无烟煤的固定碳含量>70wt%。
4.据权利要求3所述的用磷矿尾矿或低品位磷矿高炉法生产碱性肥料的方法，其特征在于:无烟煤和焦炭的混合物中优质无烟煤含量为30wt%以下。
5.据权利要求1所述的用磷矿尾矿或低品位磷矿高炉法生产碱性肥料的方法，其特征在干:所述步骤(2)中混合物料粉磨粒度至60 150目，优选，80 120目，筛余量<5wt%。
6.据权利要求1所述的用磷矿尾矿或低品位磷矿高炉法生产碱性肥料的方法，其特征在于:所述步骤(3)中粉状物料加水制成料块，粉状物料与水的质量比为1:0.08 0.15。
7.据权利要求1或6所述的用磷矿尾矿或低品位磷矿高炉法生产碱性肥料的方法，其特征在于:所述步骤(3)中所述料块为球形料块或方形料块，球形料块的直径为5 15mm,方形料块的体积为0.1 2.2dm3。
8.据权利要求1-7任一所述的用磷矿尾矿或低品位磷矿高炉法生产碱性肥料的方法，其特征在于:所述步骤(4)中焙烧温度为1100 1200°C，焙烧时间为30 50分钟。
9.据权利要求1-7任一所述的用磷矿尾矿或低品位磷矿高炉法生产碱性肥料的方法，其特征在于:所述步骤(5)中烧结熟料水淬时I 10秒内温度降至90 100°C。
全文摘要
本发明涉及一种用磷矿尾矿或低品位磷矿高炉法生产碱性肥料的方法，将磷矿尾矿或低品位磷矿与不溶性含钾岩石按质量比10.4~0.9混合，再加入占磷矿尾矿或低品位磷矿与不溶性含钾岩石总量4～10wt%的焦炭或者无烟煤和焦炭的混合物，混合物料粉磨，加水制成料块；然后将状料块放入高炉内，1000～1200℃温度下焙烧30～150分钟，制得的烧结熟料进行水淬，水淬后的烧结熟料经沥水、干燥、破碎和粉磨制得碱性肥料。本发明较现有技术钙镁磷肥生产工艺使用的原料少，焙烧温度低，工艺简单，可操作性强；产品质量稳定，有效成分更全面，养分更丰富；对环保有贡献，提高了经济效益。
文档编号C05G1/00GK103086779SQ20131000853
公开日2013年5月8日 申请日期2013年1月10日 优先权日2013年1月10日
发明者张西兴, 刘阳, 庞世花, 杨位红, 李树坤, 宋国发 申请人:贵州金正大生态工程有限公司