本发明涉及磷矿脱镁技术领域，具体是一种磷矿分级式脱镁的方法。
背景技术：
磷矿资源为有限不可再生资源，我国的磷矿资源呈中低品位矿多，富矿少，且多为高镁磷矿，矿物颗粒细、嵌布紧密，Mg等杂质含量偏高。如四川清平原矿中MgO含量为7.14％，湖南洗溪原矿中MgO含量为6.65％。在湿法磷酸生产过程中，磷矿中的主要杂质Mg、Fe、Al被带入磷酸，这些有害杂质不仅影响湿法磷酸的生产，而且对磷酸深加工经济技术指标也有明显的影响。目前磷矿脱镁方法主要是浮选、反浮选，但很难将MgO的含量降到1％以下，而且P2O5的损失在5％以上，设备投资巨大；现有选矿技术主要为浮选，该法运用广泛，但对于沉积岩型的磷矿石并不适用，且占地大、水资源浪费、浮选剂消耗研制等方面的问题；其他如高温煅烧、光电拣选等存在高耗能或技术不成熟等问题。
专利申请号为201410136999.2的中国专利，公开了一种磷矿石流态化脱镁的方法，该法是将矿粉调浆后打入一个流态化花脱镁装置中利用硫酸或磷酸进行流态化脱镁，控制流态化反应温度为35～50℃，反应时间1.5h，控制pH值3～4；专利申请号为201210535053.4的中国专利，公开了一种磷矿脱镁并副产磷酸铵镁的方法，该法中脱镁阶段是利用在一个装置中利用硫酸或磷酸进行进行脱镁控制温度40～65℃，pH为3～3.5，反应时间1～2h。
上述两个专利的技术方案均采用一个反应器，反应时间长，工业化生产中单台设备大，投资大，不利于中间控制，溶液导致磷矿的返混、过反应和欠反应。所述过反应是指大反应其中局部的酸过浓导致磷矿主要成分氟磷酸盐参与反应导致磷损失影响精矿品位，所述欠反应是指局部酸量过少导致镁不能有效脱除。
技术实现要素：
为了解决上述现有技术的问题，本发明采用磷矿分级式脱镁，通过分级式和控制，处理后显著降低了磷矿中Mg的含量，特别是对于高含量Mg磷矿效果明显，能得到企业需求的不同品质的精矿。
一种磷矿分级式脱镁的方法，包括以下步骤：
(1)调浆
将细度为80～300目的磷矿粉与水搅拌混合获得矿浆，并预热矿浆至40℃，其中加入的水的体积为磷矿粉重量的1-2倍。
(2)脱镁
将矿浆打入多级式脱镁工序，各级加入脱镁剂在温度40-60℃下进行脱镁反应，控制各级反应槽的不同的pH值和反应时间。
(3)液固分离和脱镁液回用
采用沉降或过滤方式进行液固分离，固相为精矿，液相为脱镁液，脱镁液经过沉降、澄清处理后作为调浆水使用，或作为脱镁剂配置用。
进一步的，步骤(1)中所述磷矿粉的目数为150-250。
进一步的，步骤(2)中，所述的多级式脱镁工序为采用2～4个反应槽串联，矿浆由首级反应槽进，经过中间各级反应槽由末级反应槽出，各级反应槽之间的矿浆传输为高差溢流或者用泵传输。
进一步的，步骤(3)中，所述的脱镁剂为硫酸或磷酸，浓度为5％～30％，或者为各自浓度为5％～30％的硫酸与磷酸的混酸。
进一步的，步骤(2)中，所述的温度为45-55℃。
进一步的，步骤(2)中所述的控制不同pH值的操作为：各反应级随着级数的提高pH值随之增加，首级控制pH为1.8～2.5，末级控制pH为3.0～4.0，三级控制时第二级控制pH为2.4～3.0，四级控制时第二级控制pH为2.3～2.7，第三级控制pH为2.7～3.2。
进一步的，步骤(2)中控制不同反应时间的操作为：各反应级随着级数的提高反应时间随之增加，首级控制反应时间为5～7min，末级控制反应时间为15～25min，三级控制时第二级反应时间为10～20min，四级控制时第二级反应时间为10～15min，第三级反应时间为12～20min。
进一步的，步骤(3)中的
与现有技术比较，本发明具有以下优点：
1、本发明得到的精矿，精矿中镁含量可调控在0.1％～0.6％之间，磷矿品位相对原矿粉品位提高0.1％～6.3％。
2、本发明的脱镁液，经过沉降、澄清处理后作为调浆水使用，或作为脱镁剂配置用，能够实现循环利用，不产生废液，对环境十分友好。
3、本发明在降低磷矿中镁含量的同时，也降低了Al、Fe和碳酸盐的含量。处理后的精矿在湿法生产中明显改善了起泡现象以及过滤性能。
4、本发明操作简单，设备相对易得，在工业上容易实现大规模和连续生产，可以大大缩减劳动时间，提高生产效率。
附图说明
图1是本发明磷矿分级式脱镁的工艺流程图
具体实施方式
以下结合实施例及附图对本发明的技术方案作进一步描述，但要求保护的范围并不局限于所述。
实施例1
一种磷矿分级式脱镁的方法，包括以下步骤：
(1)调浆
将细度为80目的磷矿粉与水搅拌混合获得矿浆，并预热矿浆至40℃，其中加入的水的体积为磷矿粉重量的1倍。
(2)脱镁
将矿浆打入二级式脱镁工序，各级加入脱镁剂(浓度为5％的硫酸溶液)在温度40℃下进行脱镁反应，各级反应槽之间的矿浆传输为高差溢流或者用泵传输。首级反应槽控制pH为1.8～2.5，末级反应槽控制pH为3.0～4.0，首级反应槽控制反应时间为5～7min，末级反应槽控制反应时间为15～25min。
(3)液固分离和脱镁液回用
采用沉降或过滤方式进行液固分离，固相为精矿，液相为脱镁液，脱镁液经过沉降、澄清处理后作为调浆水使用，或作为脱镁剂配置用。
实施例2
一种磷矿分级式脱镁的方法，包括以下步骤：
(1)调浆
将细度为300目的磷矿粉与水搅拌混合获得矿浆，并预热矿浆至40℃，其中加入的水的体积为磷矿粉重量的2倍。
(2)脱镁
将矿浆打入二级式脱镁工序，各级加入脱镁剂(浓度为30％的硫酸溶液)在温度60℃下进行脱镁反应，各级反应槽之间的矿浆传输为高差溢流或者用泵传输。首级反应槽控制pH为1.8～2.5，末级反应槽控制pH为3.0～4.0，首级反应槽控制反应时间为5～7min，末级反应槽控制反应时间为15～25min。
(3)液固分离和脱镁液回用
采用沉降或过滤方式进行液固分离，固相为精矿，液相为脱镁液，脱镁液经过沉降、澄清处理后作为调浆水使用，或作为脱镁剂配置用。
实施例3
一种磷矿分级式脱镁的方法，包括以下步骤：
(1)调浆
将细度为300目的磷矿粉与水搅拌混合获得矿浆，并预热矿浆至40℃，其中加入的水的体积为磷矿粉重量的2倍。
(2)脱镁
将矿浆打入三级式脱镁工序，各级加入脱镁剂(浓度为5％的磷酸溶液)在温度55℃下进行脱镁反应，各级反应槽之间的矿浆传输为高差溢流或者用泵传输。首级反应槽控制pH为1.8～2.5，末级反应槽控制pH为3.0～4.0，第二级反应槽控制pH为2.4～3.0，首级反应槽控制反应时间为5～7min，第二级反应槽控制反应时间为10～20min，末级反应槽控制反应时间为15～25min。
(3)液固分离和脱镁液回用
采用沉降或过滤方式进行液固分离，固相为精矿，液相为脱镁液，脱镁液经过沉降、澄清处理后作为调浆水使用，或作为脱镁剂配置用。
实施例4
一种磷矿分级式脱镁的方法，包括以下步骤：
(1)调浆
将细度为150目的磷矿粉与水搅拌混合获得矿浆，并预热矿浆至40℃，其中加入的水的体积为磷矿粉重量的1.5倍。
(2)脱镁
将矿浆打入三级式脱镁工序，各级加入脱镁剂(浓度为30％的磷酸溶液)在温度45℃下进行脱镁反应，各级反应槽之间的矿浆传输为高差溢流或者用泵传输。首级反应槽控制pH为1.8～2.5，末级反应槽控制pH为3.0～4.0，第二级反应槽控制pH为2.4～3.0，首级反应槽控制反应时间为5～7min，第二级反应槽控制反应时间为10～20min，末级反应槽控制反应时间为15～25min。
(3)液固分离和脱镁液回用
采用沉降或过滤方式进行液固分离，固相为精矿，液相为脱镁液，脱镁液经过沉降、澄清处理后作为调浆水使用，或作为脱镁剂配置用。
实施例5
一种磷矿分级式脱镁的方法，包括以下步骤：
(1)调浆
将细度为250目的磷矿粉与水搅拌混合获得矿浆，并预热矿浆至40℃，其中加入的水的体积为磷矿粉重量的2倍。
(2)脱镁
将矿浆打入三级式脱镁工序，各级加入脱镁剂(浓度为5％的磷酸与浓度为5％的硫酸混合成的混酸溶液)在温度50℃下进行脱镁反应，各级反应槽之间的矿浆传输为高差溢流或者用泵，传输。首级反应槽控制pH为1.8～2.5，末级反应槽控制pH为3.0～4.0第二级反应槽控制pH为2.3～2.7，第三级反应槽控制pH为2.7～3.2，首级反应槽控制反应时间为5～7min，第二级反应槽控制反应时间为12～18min，第三级反应槽控制反应时间为12～18min，末级反应槽控制反应时间为15～25min。
(3)液固分离和脱镁液回用
采用沉降或过滤方式进行液固分离，固相为精矿，液相为脱镁液，脱镁液经过沉降、澄清处理后作为调浆水使用，或作为脱镁剂配置用。
实施例6
一种磷矿分级式脱镁的方法，包括以下步骤：
(1)调浆
将细度为250目的磷矿粉与水搅拌混合获得矿浆，并预热矿浆至40℃，其中加入的水的体积为磷矿粉重量的1倍。
(2)脱镁
将矿浆打入四级式脱镁工序，各级加入脱镁剂(浓度为5％的磷酸与浓度为30％的硫酸混合成的混酸溶液)在温度55℃下进行脱镁反应，各级反应槽之间的矿浆传输为高差溢流或者用泵传输。首级反应槽控制pH为1.8～2.5，末级反应槽控制pH为3.0～4.0，第二级反应槽控制pH为2.3～2.7，第三级反应槽控制pH为2.7～3.2，首级反应槽控制反应时间为5～7min，第二级反应槽控制反应时间为10～15min，第三级反应槽控制反应时间为12～20min，末级反应槽控制反应时间为15～25min。
(3)液固分离和脱镁液回用
采用沉降或过滤方式进行液固分离，固相为精矿，液相为脱镁液，脱镁液经过沉降、澄清处理后作为调浆水使用，或作为脱镁剂配置用。
实施例7
一种磷矿分级式脱镁的方法，包括以下步骤：
(1)调浆
将细度为80目的磷矿粉与水搅拌混合获得矿浆，并预热矿浆至40℃，其中加入的水的体积为磷矿粉重量的2倍。
(2)脱镁
将矿浆打入四级式脱镁工序，各级加入脱镁剂(浓度为30％的磷酸与浓度为5％的硫酸混合成的混酸溶液)在温度40℃下进行脱镁反应，各级反应槽之间的矿浆传输为高差溢流或者用泵传输。首级反应槽控制pH为1.8～2.5，末级反应槽控制pH为3.0～4.0，第二级反应槽控制pH为2.3～2.7，第三级反应槽控制pH为2.7～3.2，首级反应槽控制反应时间为5～7min，第二级反应槽控制反应时间为10～15min，第三级反应槽控制反应时间为12～20min，末级反应槽控制反应时间为15～25min。
(3)液固分离和脱镁液回用
采用沉降或过滤方式进行液固分离，固相为精矿，液相为脱镁液，脱镁液经过沉降、澄清处理后作为调浆水使用，或作为脱镁剂配置用。
用同品质的磷原矿(MgO含量为6.8％-6.9％)，按照实施例1至实施例7的操作条件以及专利申请号为201410136999.2的实施例1进行实验，检测脱镁液中P、Al、Fe和碳酸盐的含量，精矿中MgO的含量，相关结果汇总如下表所示：
从实验结果来看，本发明得到精矿中镁含量可调控在0.1％～0.6％之间，磷矿品位相对原矿粉品位提高6％以上，除镁效果明显优于专利申请号为201410136999.2的实施例；同时本发明还能对原矿粉明显降低Al、Fe和碳酸盐的含量，有利的提高了精矿的质量，而且本发明的脱镁方法，P元素在脱镁过程中损耗小，不会造成浪费。
实施例8
来源：将实施例1-实施例7步骤3)中经沉降、澄清产生的废水进行收集。
操作条件：将收集的废水，按照本发明所述的方法，将废水拿来制备脱镁液或者直接作为水(原料)和磷矿粉混合，按照实施例1-实施例7进行操作，继续收集产生的废水，重复上述步骤进行废水的循环使用的处理，重复次数为50-70次。
对比实验1：按照201410136999.2的中国专利的实施例，将实施例得到的废液制备成脱镁液或者直接和同品位磷矿粉混合，按照实施例7进行脱镁操作。
结果对比：废水重复利用50-60次后，按照实施例1-实施例7条件来操作，得到的精矿和实施例1-实施例7得到的精矿，在实施例操作条件一样的前提下，两者精矿的脱镁率差值在-0.05％～+0.1％，说明脱镁效果差不多；而对比实验1的精矿脱镁率比实施例7的精矿脱镁率低1％，说明对比实验1的脱镁效果较差，201410136999.2的废液不能重复利用。