本發(fā)明屬于肥料生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種酸化液循環(huán)洗滌磷礦脫鎂系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

磷是農(nóng)作物必不可少的元素。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，磷的用途也在不斷擴(kuò)大。磷礦資源則是發(fā)展磷化工的重要基礎(chǔ)原料，磷礦的主要礦物成分為膠磷礦和微晶磷灰石，次要礦物有石英、白云石、方解石及長(zhǎng)石碎屑、碳泥質(zhì)物和少量海綠石等。磷礦主要用來(lái)制作磷酸，磷酸作為最終化工產(chǎn)品或其他磷化工產(chǎn)品的中間產(chǎn)品，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到很大的作用。它主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面: 一，用于生產(chǎn)各種肥料，例如磷酸一銨、磷酸二銨、重過(guò)磷酸鈣等。二，作為化工中間產(chǎn)品，用于生產(chǎn)高附加值的精細(xì)磷化工產(chǎn)品。如醫(yī)藥級(jí)磷酸鹽、食品級(jí)磷酸、電子級(jí)磷酸、磷酸鹽光電材料，水的軟化劑，酸型去垢劑的緩沖劑等等。

成熟的浮選工藝是磷礦石主要而有效的選別方法，它被用來(lái)選別沉積礦床礦石和帶有硅質(zhì)脈石的內(nèi)成磷灰石。磷礦的浮選法包括直接浮選，反浮選，反—正浮選，正—反浮選和雙反浮選，脫泥—反浮選等流程，尤以正—反浮為佳，其余流程的精礦質(zhì)量相對(duì)差些。脫泥—反浮選流程與雙反浮選雖較簡(jiǎn)單，但精礦質(zhì)量與回收率難以兼顧。雙反浮選，特別是脫硅反浮選，泡沫較黏，用于生產(chǎn)會(huì)造成泡沫輸送困難，所用的捕收劑混合胺價(jià)格也很高。常見(jiàn)的磷礦脫鎂方法包括以下幾種。

（1）擦洗脫泥：目前對(duì)于風(fēng)化程度較高的礦石，采用擦洗脫泥的洗選工藝已經(jīng)很成熟，其流程結(jié)構(gòu)一般為兩段洗礦，主要設(shè)備為圓筒洗礦機(jī)或槽式洗礦機(jī)，而在第一段常配置洗礦篩。這些裝置目前存在共同問(wèn)題是礦泥中磷品位高，有用成分損失較大。擦洗脫泥工藝在國(guó)外應(yīng)用較多，但我國(guó)風(fēng)化礦僅占1.5％。因而推廣應(yīng)用的范圍有限。磷礦的擦洗脫泥工藝在生產(chǎn)中的實(shí)踐表明，只能提高1～3個(gè)品位，隨著高品位磷礦儲(chǔ)量的日益減少，中低品位的磷礦的開(kāi)采，簡(jiǎn)單的擦洗脫泥工藝，已經(jīng)不能滿足加工的需要。

（2）重選；重力選礦法應(yīng)用于磷礦的分選，在前蘇聯(lián)和美國(guó)較多。在實(shí)驗(yàn)室用重介質(zhì)設(shè)備分選佛羅里達(dá)高鎂磷礦，獲得了較好的結(jié)果。重介質(zhì)分選工藝具有分離效率高、環(huán)境污染小的特點(diǎn)，成為這幾年研究的熱點(diǎn)；但重介質(zhì)選礦僅適于一定的粒度范圍的磷礦，其細(xì)粒級(jí)部分仍需輔以浮選法選別。

（3）化學(xué)選礦：該法主要適用于碳酸鹽含量不高且嵌布粒度較細(xì)的鈣質(zhì)磷礦石和分離浮選精礦中的雜質(zhì)?；瘜W(xué)選礦是降低磷礦中MgO含量的有效技術(shù)，但加工費(fèi)用較高，設(shè)備要求高，一般不采用。

（4）光電選礦：光電選礦是利用磷礦物和脈石之間的色差來(lái)進(jìn)行選別的，是近年來(lái)電子發(fā)展的結(jié)果，其應(yīng)用越來(lái)越受到重視。其他的選礦流程如：焙燒—消化工藝、磁選礦技術(shù)以及聯(lián)合選礦流程，在磷礦的脫鎂降硅生產(chǎn)中不常應(yīng)用。

我國(guó)有豐富的磷礦資源。但絕大部分都是中低品位沉積磷塊巖礦，一般都有一定數(shù)量的白云石礦物伴生，其中的MgO對(duì)酸法加工有十分不利的影響。例如可導(dǎo)致過(guò)磷酸鈣轉(zhuǎn)化率低；嚴(yán)重吸濕結(jié)塊；濕法磷酸料漿過(guò)濾強(qiáng)度和裝置生產(chǎn)能力大大降低，P₂O₅轉(zhuǎn)化率或回收率低等。低鎂高品位磷礦供應(yīng)的困難在相當(dāng)程度上阻礙了我國(guó)酸法磷肥和磷化工產(chǎn)品的發(fā)展，它給制肥工藝造成困難，增加酸耗，降低產(chǎn)品的質(zhì)量，影響了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，因此降低磷礦中MgO的含量對(duì)磷礦的后續(xù)加工非常重要。膠磷礦中的鎂一般以白云石CaO·MgO·(CO₂)₂的形式存在。以往磷礦脫鎂的方法有兩類：熱法和酸法。熱法即煅燒消化法，是在約850℃高溫下煅燒25-30mm的磷礦，使碳酸鹽分解，然后用水消化，使CaO和MgO轉(zhuǎn)化為溶液和細(xì)粒懸浮態(tài)Ca(OH)₂和Mg(OH)₂而隨消化水流走，從而與磷礦物相分離，這種方法能耗大；磷礦粉碎造成的磷損失很大。

酸法是利用白云石和磷礦物與酸性物質(zhì)反應(yīng)活性的差異。酸性物質(zhì)有許多種，但從原料廉價(jià)易得、流程設(shè)備簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)合理的觀點(diǎn)來(lái)看、以酸化劑作為酸性物質(zhì)來(lái)源顯然具有無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)。1973年P(guān)etersen首先用硫酸處理磷礦除鎂。在直接用25％硫酸處理含MgO 0.71-1.21%的磷礦時(shí)，個(gè)別數(shù)據(jù)較好，大多數(shù)不理想。12組數(shù)據(jù)的平均除鎂率52.9% ，平均磷損失達(dá)4.2%，且規(guī)律性很差，操作控制也較困難。Petersen在同一專利中還提出用SO₂或亞硫酸處理磷礦除鎂；湖南大學(xué)也用SO₂處理磷礦除鎂技術(shù)申請(qǐng)了專利。由于其酸性弱得多，SO₂處理可以在較低的磷損失率下達(dá)到較好的除鎂效果。但從工業(yè)應(yīng)用的觀點(diǎn)來(lái)看問(wèn)題很多，涉及氣-液-固三相反應(yīng)，流程，設(shè)備復(fù)雜，操作麻煩，逸出氣相的未反應(yīng)SO₂污染問(wèn)題也是一個(gè)難題。日本的Hitachi公司提出一種用磷酸處理磷礦除鎂的方法。所用的洗滌劑磷酸比硫酸的價(jià)格高得多，一般約為4-5倍，從降低磷損失率獲得的收益還很難彌補(bǔ)原料費(fèi)用的增加。其次，這種方法涉及三次過(guò)濾分離，流程很復(fù)雜。另外處理過(guò)過(guò)程中還要使用劇毒和腐蝕性很強(qiáng)的氟化氫溶液，這就給安全生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)造成困難。1982年，Ishaque用稀硫酸浸泡磷礦粉除鎂，結(jié)果磷損失非常大。例如，當(dāng)除MgO率為26.4%時(shí)，P₂O₅損失為5.4%；除鎂率為66％時(shí)，磷損失高達(dá)14.8%。1983年，湖南大學(xué)陳昭宣等研究了用稀硫酸洗滌磷礦除鎂，結(jié)論仍然是否定的。1984年，蘇聯(lián)列寧格勒化學(xué)研究所提出一種“改進(jìn)”的硫酸處理方法，使用較低濃度(4～7％)的硫酸，分三段加入反應(yīng)，嚴(yán)格控制段間pH梯度和每段加酸速度，以期提高磷的收率，但大多數(shù)結(jié)果仍不理想：在基本相同的條件下數(shù)據(jù)差別很大，在較差的情況下，除鎂率達(dá)到48%時(shí)，磷損失可高達(dá)12%。

本專利特根據(jù)酸化法提供了一種酸化液循環(huán)洗滌磷礦脫鎂系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、連續(xù)性好、脫鎂效果理想等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種酸化液循環(huán)洗滌磷礦脫鎂系統(tǒng)，通過(guò)沉降槽將萃取槽中溢流出的磷精礦漿進(jìn)行液固分離，向液相中加入酸化劑進(jìn)行酸化，并補(bǔ)充適量的水以保證脫鎂劑濃度恒定。對(duì)反應(yīng)料漿進(jìn)行固液分離時(shí)，采用離心過(guò)濾或壓濾的方法分離難度較大，故采用沉降分離比較合適。且該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、連續(xù)性好、脫鎂效果理想、方法簡(jiǎn)便易行、經(jīng)濟(jì)合理等優(yōu)點(diǎn)。所述技術(shù)方案如下：本發(fā)明實(shí)施例提供了一種酸化液循環(huán)洗滌磷礦脫鎂系統(tǒng)，該系統(tǒng)設(shè)于礦漿生產(chǎn)裝置和磷酸生產(chǎn)裝置之間，該系統(tǒng)包括礦漿儲(chǔ)槽、萃取槽、沉降槽、洗滌槽、酸化槽、補(bǔ)水裝置和補(bǔ)酸裝置，所述礦漿生產(chǎn)裝置、礦漿儲(chǔ)槽、萃取槽和沉降槽通過(guò)管路依次連接，所述沉降槽下層的礦漿出口通過(guò)管路與所述洗滌槽的進(jìn)液口連接，所述沉降槽上層的清液出口和所述洗滌槽上層的清液出口均通過(guò)管路與所述酸化槽連接，所述洗滌槽下層的精礦出料口通過(guò)管路與所述磷酸生產(chǎn)裝置連接，所述酸化槽還通過(guò)管路與所述萃取槽、補(bǔ)酸裝置和補(bǔ)水裝置連接。

其中，本發(fā)明實(shí)施例中的萃取槽由依次串聯(lián)的四級(jí)反應(yīng)器組成，一級(jí)反應(yīng)器與所述礦漿儲(chǔ)槽連接，一級(jí)反應(yīng)器和二級(jí)反應(yīng)器均與所述酸化槽連接。

具體地，本發(fā)明實(shí)施例中的反應(yīng)器包括反應(yīng)器本體、反應(yīng)器本體外設(shè)的保溫夾套、反應(yīng)器本體內(nèi)設(shè)的攪拌槳、反應(yīng)器本體上設(shè)置的進(jìn)料口、反應(yīng)器本體上部設(shè)置的出料口、反應(yīng)器本體上設(shè)置的循環(huán)管路和設(shè)于反應(yīng)器本體上的溫度計(jì)與pH計(jì)，所述循環(huán)管路的兩端分別與所述反應(yīng)器本體的底部和所述出料口連接且其上設(shè)有循環(huán)泵。

優(yōu)選地，本發(fā)明實(shí)施例中的一級(jí)反應(yīng)器與所述礦漿儲(chǔ)槽之間設(shè)有預(yù)加熱反應(yīng)器。

其中，本發(fā)明實(shí)施例中的沉降槽為斜板沉降器。

本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來(lái)的有益效果是：本發(fā)明實(shí)施例提供了一種酸化液循環(huán)洗滌磷礦脫鎂系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用了磷礦化學(xué)法除鎂新工藝，克服了原有方法存在的問(wèn)題，除鎂反應(yīng)選擇性高，磷損失小，方法簡(jiǎn)便易行，經(jīng)濟(jì)合理。酸化后的洗滌液進(jìn)行循環(huán)使用，其脫鎂效果較理想，可以大大降低生產(chǎn)成本，且避免了排放造成的環(huán)境污染。另外，通過(guò)沉降槽將萃取槽中溢流出的磷精礦漿進(jìn)行液固分離，分離效果好。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的酸化液循環(huán)洗滌磷礦脫鎂系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的萃取槽的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：11礦漿儲(chǔ)槽、12預(yù)加熱反應(yīng)器、13一級(jí)反應(yīng)器、14二級(jí)反應(yīng)器、15三級(jí)反應(yīng)器、16四級(jí)反應(yīng)器、17酸化槽、21反應(yīng)器本體、22攪拌槳、23保溫夾套、24進(jìn)料口、25出料口、26循環(huán)泵。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。

參見(jiàn)圖1，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種酸化液循環(huán)洗滌磷礦脫鎂系統(tǒng)，該系統(tǒng)設(shè)于礦漿生產(chǎn)裝置2和磷酸生產(chǎn)裝置3之間，該系統(tǒng)包括礦漿儲(chǔ)槽101、萃取槽102、沉降槽104、洗滌槽105、酸化槽103、補(bǔ)水裝置106和補(bǔ)酸裝置107等。其中，礦漿生產(chǎn)裝置2用于生產(chǎn)合適顆粒大小和濃度的磷礦料槳，包括粉碎裝置、球磨裝置和濃密機(jī)等；磷酸生產(chǎn)裝置3具體可以為濕法磷酸萃取裝置，用于生產(chǎn)磷酸或者磷肥；礦漿儲(chǔ)槽101用于儲(chǔ)存礦漿生產(chǎn)裝置2（濃密機(jī)）輸出的磷礦漿；萃取槽102為采用脫鎂劑除去礦漿中鎂等雜質(zhì)的反應(yīng)器；沉降槽104用于對(duì)萃取槽102輸出的經(jīng)過(guò)脫鎂處理的料槳進(jìn)行固液分離，其上層清液返回酸化槽103循環(huán)使用，下層礦漿輸出到洗滌槽105；洗滌槽105用于對(duì)沉降槽104輸出的下層礦漿進(jìn)行洗滌，其上層清液返回酸化槽103循環(huán)使用，其下層精礦輸出到磷酸生產(chǎn)裝置3用于生產(chǎn)高純度的磷酸；其中，酸化槽103用于向萃取槽102提供合適濃度的脫鎂劑并接收沉降槽104和洗滌槽105返回的上層清液；補(bǔ)水裝置106和補(bǔ)酸裝置107分別用于向酸化槽103補(bǔ)水和補(bǔ)酸化劑以使其中的脫鎂劑保持合適的濃度。

具體地，參見(jiàn)圖1，本發(fā)明提供的系統(tǒng)的連接關(guān)系為：礦漿生產(chǎn)裝置2、礦漿儲(chǔ)槽101、萃取槽102和沉降槽104通過(guò)管路依次連接，沉降槽104下層的礦漿出口通過(guò)管路與洗滌槽105的進(jìn)液口連接，沉降槽104上層的清液出口和洗滌槽105上層的清液出口均通過(guò)管路與酸化槽103的返酸口連接，洗滌槽105下層的精礦出料口通過(guò)管路與磷酸生產(chǎn)裝置3連接，酸化槽103還通過(guò)管路與萃取槽（與其出料口連接）、補(bǔ)酸裝置（與其補(bǔ)酸口連接）和補(bǔ)水裝置（與其補(bǔ)水口連接）連接。其中，本發(fā)明中的各裝置通過(guò)管路相連，根據(jù)需要可以設(shè)置泵、閥門(mén)等結(jié)構(gòu)，本實(shí)施例省略詳細(xì)描述。

其中，參見(jiàn)圖2，本發(fā)明實(shí)施例中的萃取槽102由依次串聯(lián)的四級(jí)反應(yīng)器組成（一級(jí)反應(yīng)器13、二級(jí)反應(yīng)器14、三級(jí)反應(yīng)器15、四級(jí)反應(yīng)器16），其中，一級(jí)反應(yīng)器13與礦漿儲(chǔ)槽101連接，且一級(jí)反應(yīng)器13和二級(jí)反應(yīng)器14均與酸化槽17連接。其中，二級(jí)反應(yīng)器14、三級(jí)反應(yīng)器15和四級(jí)反應(yīng)器16都采用低進(jìn)高出。該設(shè)計(jì)采用多級(jí)分流加脫鎂劑的方式來(lái)控制pH值，可以防止局部酸度過(guò)濃，造成磷酸的損失。

具體地，參見(jiàn)圖3，本發(fā)明實(shí)施例中的反應(yīng)器（一級(jí)反應(yīng)器13、二級(jí)反應(yīng)器14、三級(jí)反應(yīng)器15、四級(jí)反應(yīng)器16）包括反應(yīng)器本體21、反應(yīng)器本體21外設(shè)的保溫夾套23（其上設(shè)有蒸汽加熱結(jié)構(gòu)和冷卻水冷卻結(jié)構(gòu)）、反應(yīng)器本體21內(nèi)設(shè)的攪拌槳22、反應(yīng)器本體21上設(shè)置的進(jìn)料口24（一級(jí)反應(yīng)器13設(shè)于反應(yīng)器本體21上部，二級(jí)反應(yīng)器14、三級(jí)反應(yīng)器15和四級(jí)反應(yīng)器16設(shè)于反應(yīng)器本體21下部）、反應(yīng)器本體21上部設(shè)置的出料口25、反應(yīng)器本體21上設(shè)置的循環(huán)管路26和設(shè)于反應(yīng)器本體21上的溫度計(jì)（圖未示）與pH計(jì)（圖未示）等。其中，循環(huán)管路26的兩端分別與反應(yīng)器本體21的底部和出料口25（具體可以為出料口三通）連接且其上設(shè)有循環(huán)泵。進(jìn)一步地，反應(yīng)器本體21還可以設(shè)置檢查口或二氧化碳檢查儀以跟蹤反應(yīng)進(jìn)程。優(yōu)選地，pH計(jì)設(shè)于反應(yīng)器本體21上的多個(gè)位置以保證精確控制。其中，反應(yīng)器本體21中的液位升至出料口25處時(shí)，開(kāi)啟循環(huán)泵對(duì)物料進(jìn)行強(qiáng)制循環(huán)，以使反應(yīng)更加充分，當(dāng)達(dá)到一定要求時(shí)進(jìn)入下一級(jí)反應(yīng)器。

優(yōu)選地，參見(jiàn)圖3，本發(fā)明實(shí)施例中的一級(jí)反應(yīng)器13與礦漿儲(chǔ)槽11之間設(shè)有預(yù)加熱反應(yīng)器12用于將礦漿預(yù)熱到適合溫度以保證脫鎂效果。

其中，本發(fā)明實(shí)施例中的沉降槽104為斜板沉降器。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種酸化液循環(huán)洗滌磷礦脫鎂系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用了磷礦化學(xué)法除鎂新工藝，克服了原有方法存在的問(wèn)題，除鎂反應(yīng)選擇性高，磷損失小，方法簡(jiǎn)便易行，經(jīng)濟(jì)合理。酸化后的洗滌液進(jìn)行循環(huán)使用，其脫鎂效果較理想，可以大大降低生產(chǎn)成本，且避免了排放造成的環(huán)境污染。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。