一种控制液体平衡的磷精矿制备系统的制作方法

本发明涉及肥料技术领域，具体涉及一种控制液体平衡的磷精矿制备系统。

背景技术：

磷矿是一种不可再生的资源，我国磷矿资源虽然比较丰富，但磷矿的品位较低，大部分磷矿必须经过选矿富集后才能用于生产磷酸以及高浓度磷肥等，由于磷矿中的杂质较多，导致我国磷矿的实际被利用率较低。在将磷矿制备磷精矿的工艺研究中，涉及如何获取具有高纯度的磷精矿的研究方法较多。但是在磷精矿制备工艺涉及较多的环节，且每一环节中会产生大量的废水、废气以及废渣。因此在磷精矿的制备过程中的水平衡是难点，由于磷精矿制备的产量大，容易产生大量的废水，为了不产生废水，需要建立生产用水在制备系统中内循环，为了达到内循环，需要保证产生的各种废水和冷凝水再次利用。

cn201710912095.8公开了一种制备磷精矿的循环环保工艺方法，包括：将磷矿原料于900～1100℃下煅烧，获取煅烧渣和热解废气；将煅烧渣用铵离子溶液进行浸取反应，获取氨气和浸取浆液；对浸取浆液进行固液分离，获取磷精矿和浸出液；将氨气用酸溶液吸收获得第一铵盐溶液，并将该第一铵盐溶液用作所述浸取反应的铵离子溶液原料对煅烧渣进行浸取。该方法中公开了将产生的氨气进行再次利用，并未涉及液体水之间的平衡。

cn201510226257.3公开了一种磷尾矿提取磷精矿并联产硝酸铵钙和硫酸铵镁的方法，以磷尾矿为原料在高温下煅烧，向煅烧料中加入热水进行消化处理，接着加入硝酸铵溶液进行搅拌，在一定温度下浸取钙，获得含钙浸出液和浸出渣，将浸出渣采用硫酸铵溶液浸取镁后，获得磷精矿和含镁浸出液，将含钙浸出液和含镁浸出液分别浓缩、干燥后，得到硝酸铵钙和硫酸铵镁，并公开了在浸钙过程中产生的洗液回收用于消化。该方法中仅涉及将浸钙过程中产生的洗液用于消化，但对于磷精矿制备整个系统所产生的废水来说，仅仅只是利用了其中一小部分，无法达到整个系统的水平衡。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种能够控制液体平衡的磷精矿制备系统。具体技术方案如下所述。

一种控制液体平衡的磷精矿制备系统，所述磷精矿制备系统包括磷矿煅烧单元、磷矿湿法球磨单元、磷矿浸取单元、压滤单元、碳化单元、浓缩单元和冷凝水回收单元；

所述磷精矿制备系统中，磷矿在所述磷矿煅烧单元中煅烧后，进入所述磷矿湿法球磨单元进行湿法球磨得到磷矿浆液，所述磷矿浆液在所述磷矿浸取单元中浸取获得含钙镁溶液和磷精矿，所述含钙镁溶液在所述碳化单元中碳化形成包括碳酸钙和碳酸镁的固液混合物；

所述碳化单元产生的固液混合物经过所述压滤单元进行压滤和洗涤，所述压滤单元对所述固液混合物进行压滤产生的滤液经过所述浓缩单元进行压滤浓缩，得到浓缩滤液，所述压滤单元对所述固液混合物进行洗涤产生的洗涤液经过所述浓缩单元进行洗涤浓缩，得到浓缩洗涤液；

所述压滤浓缩和所述洗涤浓缩产生的水蒸气进行冷凝并经过所述冷凝水回收单元获得冷凝水；

所述浓缩滤液用于所述磷矿浸取单元，所述浓缩洗涤液用于所述磷矿湿法球磨单元和/或所述磷矿浸取单元，所述冷凝水用于所述压滤单元。

优选的，所述磷精矿制备系统还包括气体处理单元，所述磷矿浸取单元包括钙离子浸取单元和镁离子浸取单元，在所述钙离子浸取单元和所述镁离子浸取单元中产生氨气和浸取洗涤液，所述浸取洗涤液用于所述磷矿湿法球磨单元，所述氨气用于气体处理单元。

优选的，所述钙离子浸取单元是指在所述磷矿浆液中加入具有第一预设浓度的铵离子溶液以将所述磷矿浆液中的钙浸取出来得到含钙离子溶液，所述磷矿浸取单元中还包括铵离子补给单元，所述氨气还通过所述铵离子补给单元补充到所述钙离子浸取单元中，以使得所述钙离子浸取单元浸取钙离子的效率具有第一预设效率。

优选的，所述碳化单元包括钙离子碳化单元，所述钙离子碳化单元是指将所述含钙离子溶液与碳酸铵溶液反应生成碳酸钙和铵离子溶液，所述固液混合物中包括所述碳酸钙和所述铵离子溶液，所述“所述压滤单元对所述固液混合物进行压滤产生的滤液经过所述浓缩单元进行压滤浓缩，得到浓缩滤液”包括：

所述压滤单元对所述固液混合物进行压滤产生的滤液经过所述浓缩单元进行压滤浓缩，得到浓缩滤液，所述浓缩滤液为具有第一预设浓度的铵离子溶液；

所述第一预设浓度的铵离子溶液用于所述钙离子浸取单元。

优选的，所述镁离子浸取单元是指在所述磷矿浆液中加入具有第二预设浓度的铵离子溶液以将所述磷矿浆液中的镁浸取出来得到含镁离子溶液，所述氨气还通过所述铵离子补给单元补充到所述镁离子浸取单元中，以使得所述镁离子浸取单元浸取镁离子的效率具有第二预设效率。

优选的，所述碳化单元包括镁离子碳化单元，所述镁离子碳化单元是指将所述含镁离子溶液与碳酸铵溶液反应生成碳酸镁和铵离子溶液，所述固液混合物中包括所述碳酸镁和所述铵离子溶液，所述“所述压滤单元对所述固液混合物进行压滤产生的滤液经过所述浓缩单元进行压滤浓缩，得到浓缩滤液”包括：

所述压滤单元对所述固液混合物进行压滤产生的滤液经过所述浓缩单元进行压滤浓缩，得到浓缩滤液，所述浓缩滤液为具有第二预设浓度的铵离子溶液；

所述第二预设浓度的铵离子溶液用于所述镁离子浸取单元。

优选的，所述气体处理单元包括旋风分离器，所述磷矿煅烧单元与所述旋风分离器连通，所述磷矿煅烧单元煅烧磷矿产生的粉尘进入到所述气体处理单元中，并经过所述旋风分离器分离产生的固体加入到所述磷矿湿法球磨单元、磷矿浸取单元或再次进入所述磷矿煅烧单元。

优选的，所述旋风分离器分离产生的固体再次进入所述磷矿煅烧单元前，将所述产生的固体加入水润湿后再进入所述磷矿煅烧单元。

优选的，所述气体处理单元还包括气体吸收装置，所述磷矿浸取单元产生的氨气用于经过所述气体吸收装置形成碳酸铵溶液，所述碳酸铵溶液用于所述碳化单元。

优选的，所述磷矿煅烧单元煅烧磷矿产生的二氧化碳气体与所述磷矿浸取单元产生的氨气经过所述气体吸收装置形成碳酸铵溶液，所述碳酸铵溶液用于所述碳化单元。

本发明的有益效果：本发明提供的控制液体平衡的磷精矿制备系统将碳化单元产生的滤液在系统循环利用，可以实现系统中产生的液体在循环生产中保持平衡，减少废水产生。

附图说明

图1为本发明提供一种控制液体平衡的磷精矿制备系统的结构框图。

图2为磷矿浸取单元的结构框图。

图3为碳化单元的结构框图。

图4为气体处理单元的结构框图。

具体实施方式

以下所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

请参阅图1，本发明提供一种控制液体平衡的磷精矿制备系统10，所述磷精矿制备系统10包括磷矿煅烧单元100、磷矿湿法球磨单元200、磷矿浸取单元300、压滤单元400、碳化单元500、浓缩单元600和冷凝水回收单元700，所述磷精矿制备系统10中，磷矿在所述磷矿煅烧单元100中煅烧后，进入所述磷矿湿法球磨单元200进行湿法球磨得到磷矿浆液，所述磷矿浆液在所述磷矿浸取单元300中浸取获得含钙镁溶液和磷精矿，所述含钙镁溶液在所述碳化单元500中碳化形成包括碳酸钙和碳酸镁的固液混合物。

可以理解的是，磷矿中包括碳酸钙、碳酸镁和磷盐，其中一般以白云石(caco3·mgco3)、方解石(caco3)和氟磷灰石(ca5f(po4)3)的形式存在。在磷矿煅烧单元100中，碳酸钙煅烧后生成氧化钙和二氧化碳，碳酸镁煅烧后生成氧化镁和二氧化碳。氧化钙和氧化镁在磷矿湿法球磨单元200中分别形成氢氧化钙固体和氢氧化镁固体，氢氧化钙固体和氢氧化镁固体在磷矿浸取单元300中浸取形成钙离子和镁离子，然后钙离子和镁离子在碳化单元500中形成碳酸钙和碳酸镁。其中在磷矿浸取单元300中优选的使用氢氧化钙固体和氢氧化镁固体和铵离子溶液发生浸取反应，所述铵离子溶液优选为硝酸铵溶液。

所述碳化单元500产生的固液混合物经过所述压滤单元400进行压滤和洗涤，所述压滤单元400对所述固液混合物进行压滤产生的滤液经过所述浓缩单元600进行压滤浓缩，得到浓缩滤液。其中浓缩滤液中包括铵离子。所述压滤单元500对所述固液混合物进行洗涤产生的洗涤液经过所述浓缩单元600进行洗涤浓缩，得到浓缩洗涤液。其中浓缩洗涤液中包括少量铵离子。

所述压滤浓缩和所述洗涤浓缩产生的水蒸气进行冷凝并经过所述冷凝水回收单元700获得冷凝水。所得到的冷凝水中没有杂质，但不排除具有系统装置的微量杂质。

所述浓缩滤液用于所述磷矿浸取单元300，所述浓缩洗涤液用于所述磷矿湿法球磨单元200和/或所述磷矿浸取单元300，所述冷凝水用于所述压滤单元400。

在磷矿浸取单元300中需要对氢氧化钙和氢氧化镁进行浸取，其需要具有较大浓度的铵离子浓缩滤液进行浸取反应，将浓缩滤液加入到磷矿浸取单元300进行浸取反应，以使在碳化单元500产生的浓缩滤液能够回收利用，以控制磷精矿制备系统10中的液体平衡，减少液体量的浪费。磷矿湿法球磨单元200中需要对磷矿加入液体进行球磨，采用加入液体进行湿法球磨可以降低在球磨粉碎磷矿时粉尘的产生，且加入液体可以使球磨更均匀，浓缩洗涤液可加入到磷矿湿法球磨单元200中，以进一步控制磷精矿制备系统10中的液体平衡。在压滤单元400中需要用纯度较高的水进行洗涤，因此冷凝水可用于压滤单元400。碳化单元500是在整个磷精矿制备系统10最后一个处理单元，因此在碳化单元500中积累了大量水。通过上述设置，将碳化单元500中的液体(包含大量的水)经过浓缩，并将浓缩液体和冷凝水再次利用，使得本发明的磷精矿制备系统10可以实现系统中产生的液体在循环生产中保持平衡，减少废水产生，在一些实施例的情况下可以实现没有废水产生。

请参阅图1和图2，在进一步的实施例中，所述磷精矿制备系统10还包括气体处理单元800，所述磷矿浸取单元300包括钙离子浸取单元310和镁离子浸取单元320，在所述钙离子浸取单元310和所述镁离子浸取单元320中产生氨气和浸取洗涤液，所述浸取洗涤液用于所述磷矿湿法球磨单元200。可以理解的是，所述浸取洗涤液的ph值大于预设值，优选的ph值大于7，以使氧化钙或者氧化镁不被溶解。所述氨气用于气体处理单元800。也就是氨气被气体处理单元800收集或者通过气体处理单元800用于其他处理单元中。该实施例中，可进一步控制控制磷精矿制备系统10中的液体平衡，避免浪费浸取洗涤液。

在进一步的实施例中，所述钙离子浸取单元310是指在所述磷矿浆液中加入具有第一预设浓度的铵离子溶液以将所述磷矿浆液中的钙浸取出来得到含钙离子溶液，所述磷矿浸取单元300中还包括铵离子补给单元330，所述氨气还通过所述铵离子补给单元330补充到所述钙离子浸取单元中310，以使得所述钙离子浸取单元310浸取钙离子的效率具有第一预设效率。将气体处理单元800中的氨气通过铵离子补给单元330补充到钙离子浸取单元310中，可以使所产生的氨气得到充分利用，并且可以维持钙离子浸取单元310中氢氧化钙与铵离子溶液的反应速率，以加快钙离子浸取效率，优选使得浸取钙离子的效率为第一预设效率。其中第一预设效率是指根据系统生产磷精矿的效率来设置的浸取钙离子的效率，其可根据实际情况调整。可以理解的是，第一预设浓度的铵离子溶液可以为30％质量浓度的硝酸铵溶液。

在进一步的实施例中，所述碳化单元500包括钙离子碳化单元510，所述钙离子碳化单元510是指将所述含钙离子溶液与碳酸铵溶液反应生成碳酸钙和铵离子溶液，所述固液混合物中包括所述碳酸钙和所述铵离子溶液，所述“所述压滤单元400对所述固液混合物进行压滤产生的滤液经过所述浓缩单元600进行压滤浓缩，得到浓缩滤液”包括：

所述压滤单元400对所述固液混合物进行压滤产生的滤液经过所述浓缩单元600进行压滤浓缩，得到浓缩滤液，所述浓缩滤液为具有第一预设浓度的铵离子溶液，所述第一预设浓度的铵离子溶液用于所述钙离子浸取单元。也就是说，将压滤单元400形成的滤液进行浓缩，浓缩到与钙离子浸取单元310中所需要的铵离子溶液的浓度相同，以使将该浓缩滤液用于钙离子浸取单元310中时，能够使钙离子浸取反应顺利进行。也就是说在控制液体平衡的同时，还不影响系统中被钙离子浸取单元310利用的处理效率。

在进一步的实施例中，所述镁离子浸取单元320是指在所述磷矿浆液中加入具有第二预设浓度的铵离子溶液以将所述磷矿浆液中的镁浸取出来得到含镁离子溶液，所述氨气还通过所述铵离子补给单元330补充到所述镁离子浸取单元320中，以使得所述镁离子浸取单元320浸取镁离子的效率具有第二预设效率。同样的，将氨气补充到镁离子浸取单元320，可以使所产生的氨气得到充分利用，并且可以维持镁离子浸取单元310中氢氧化镁与铵离子溶液的反应速率，以加快镁离子浸取效率，优选使得浸取镁离子的效率为第二预设效率。其中第二预设效率是指根据系统生产磷精矿的效率来设置的浸取镁离子的效率，其可根据实际情况调整。可以理解的是，第二预设浓度的铵离子溶液为30％质量浓度的硝酸铵溶液。在其他一些实施例中，第二预设浓度可根据实际处理需要来设置。优选的，第一预设浓度与第二预设浓度相等，以使节约浓缩单元的浓缩工艺时间，简化系统工艺。

请参阅图3，在进一步的实施例中，所述碳化单元500包括镁离子碳化单元520，所述镁离子碳化单元520是指将所述含镁离子溶液与碳酸铵溶液反应生成碳酸镁和铵离子溶液，所述固液混合物中包括所述碳酸镁和所述铵离子溶液，所述“所述压滤单元400对所述固液混合物进行压滤产生的滤液经过所述浓缩单元600进行压滤浓缩，得到浓缩滤液”包括：

所述压滤单元400对所述固液混合物进行压滤产生的滤液经过所述浓缩单元进行压滤浓缩，得到浓缩滤液，所述浓缩滤液为具有第二预设浓度的铵离子溶液，所述第二预设浓度的铵离子溶液用于所述镁离子浸取单元。也就是说，将压滤单元400成的滤液进行浓缩，浓缩到与镁离子浸取单元320中所需要的铵离子溶液的浓度相同，以使将该浓缩滤液用于镁离子浸取单元320中时，能够使钙离子浸取反应顺利进行。也就是说在控制液体平衡的同时，还不影响系统中被镁离子浸取单元320利用的处理效率。

请参阅图4，在进一步的实施例中，所述气体处理单元800包括旋风分离器810，所述磷矿煅烧单元100与所述旋风分离器810连通，所述磷矿煅烧单元煅烧磷矿产生的粉尘进入到所述气体处理单元800中，并经过所述旋风分离器810分离产生的固体加入到所述磷矿湿法球磨单元200、磷矿浸取单元300或再次进入所述磷矿煅烧单元100。磷矿煅烧产生的粉尘中的固体包括磷矿粉末，因此可加入到上述处理单元中，进一步回收利用，避免浪费磷矿资源。

在进一步的实施例中，所述旋风分离器810分离产生的固体再次进入所述磷矿煅烧单元100前，将所述产生的固体加入水润湿后再进入所述磷矿煅烧单元100。粉尘中的固体颗粒较小，磷矿煅烧单元100中的温度较高，将固体加水润湿后再进入磷矿煅烧单元100可避免固体受热后直接化为粉尘漂浮在空中，而达不到再次利用的目的。

在进一步的实施例中，所述气体处理单元800还包括气体吸收装置820，所述磷矿浸取单元300产生的氨气用于经过所述气体吸收装置820形成碳酸铵溶液，所述碳酸铵溶液用于所述碳化单元500。碳酸铵溶液在碳化单元500中与钙离子和镁离子分别形成碳酸钙和碳酸镁，以控制磷精矿制备系统10中的氨气-铵离子溶液平衡，减少氨气排放。

在进一步的实施例中，所述磷矿煅烧单元100煅烧磷矿产生的二氧化碳气体与所述磷矿浸取单元300产生的氨气经过所述气体吸收装置820形成碳酸铵溶液，所述碳酸铵溶液用于所述碳化单元500。进一步利用二氧化碳气体和氨气，减少废气排放的同时，对于这个那个系统控制物料或者液体平衡具有重要影响。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。