磷化工酸性廢水脫除高鎂磷礦中氧化鎂工藝

　　磷礦是一種重要的礦物資源，主要用于生產(chǎn)磷酸、磷肥及磷酸鹽產(chǎn)品。磷礦中鎂鋁鐵等雜質(zhì)特別是鎂的存在會(huì )對磷礦的濕法加工帶來(lái)一系列極為不利的影響。在濕法磷酸生產(chǎn)中鎂幾乎全部進(jìn)入磷酸中，不但會(huì )增加硫酸的消耗，還造成硫酸鈣結晶細小，使得磷石膏過(guò)濾強度下降，洗滌效率、磷收率也隨之降低。對于相同規模的生產(chǎn)裝置，其實(shí)際生產(chǎn)能力隨著(zhù)磷礦含鎂量的增加而下降。不僅如此，磷礦中的鎂進(jìn)入磷酸液相后，也給磷酸的后續加工帶來(lái)不利影響，在濃縮磷酸時(shí)增加酸的粘度并且析出沉淀物極易堵塞系統，在磷銨生產(chǎn)時(shí)容易出現造粒困難和產(chǎn)品氮養分不足以及生產(chǎn)磷酸鈣鹽時(shí)造成產(chǎn)品鈣養分不足等問(wèn)題。

　　對于脫除磷礦中包括鎂在內的雜質(zhì)，目前國內外主要采用擦洗、正反浮選和重介質(zhì)選取等物理方法來(lái)使磷礦和雜質(zhì)分離，從而達到富集磷礦并且除雜的目的。然而僅采用物理選礦的方法，很難將磷礦中MgO含量降到1%以下，而且磷損失較大，因此，需要研究進(jìn)行其它處理方法，而對高鎂含量的磷礦而言，研究有效降低氧化鎂含量的方法更為迫切�；瘜W(xué)脫鎂主要利用“弱酸脫鎂冶的原理。磷礦中的鎂基本是以白云石(CaMg(CO3)2)的形式存在，利用在弱酸介質(zhì)如稀硫酸中CaMg(CO3)2的反應活性遠大于氟磷酸鈣的特性，使H+通過(guò)磷礦顆粒微細孔隙滲透至白云石微粒表面參加反應，以達到分解CaMg(CO3)2、脫除Mg的目的，從而降低磷礦中的鎂含量。

　　磷化工的生產(chǎn)過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生大量的酸性廢水，該廢水一般酸性強，磷氟含量高，需要處理才能作為工藝水循環(huán)使用或達標外排。研究該酸性廢水的利用，可以降低企業(yè)污水的處理負荷，并且同時(shí)達到節能減排的效果，環(huán)保效益顯著(zhù)。本項目主要利用該磷化工酸性廢水，通過(guò)化學(xué)脫鎂原理開(kāi)展脫除高鎂磷礦中氧化鎂的研究。

　　1、實(shí)驗

　　1.1 實(shí)驗原料

　　實(shí)驗所用高鎂磷礦樣品取自貴州福泉，化學(xué)成分分析如表1所示。

　　所用磷化工酸性廢水取自貴州福泉馬場(chǎng)坪工業(yè)園，主要成分見(jiàn)表2。

　　1.2 實(shí)驗方法

　　按一定的液固比在一定溫度的酸性廢水中加入高鎂磷礦，連續攪拌反應一定時(shí)間。反應結束后，抽濾進(jìn)行固液分離，分析固相中磷鎂含量，計算磷礦中磷鎂變化情況。

　　1.3 分析方法

　　磷礦中五氧化二磷質(zhì)量分數的測定采用磷鉬酸喹啉質(zhì)量法，磷礦中氧化鎂的質(zhì)量分數的測定采用EDTA容量法。

　　2、結果與討論

　　2.1 反應溫度的優(yōu)化

　　在探索實(shí)驗積累的基礎上，首先在工藝條件為液固比4：1，反應時(shí)間1.5h下進(jìn)行25℃、30℃、35℃、40℃、50℃的反應溫度優(yōu)化工藝實(shí)驗，實(shí)驗結果如表3所示。

　　從表3可以看出溫度對脫鎂率有一定影響，脫鎂率隨溫度呈先上升后略有下降的趨勢，在30℃時(shí)脫鎂率最高，達到約69%的脫鎂率，脫鎂后中磷礦中氧化鎂僅0.94%。從脫鎂效果和節能以及工業(yè)化易實(shí)施的角度出發(fā)，認為將化學(xué)脫鎂反應溫度設定為約30℃較為合適。

　　2.2 反應時(shí)間的優(yōu)化

　　在工藝條件為液固比4：1，反應溫度30℃下進(jìn)行0.5h、1h、1.5h、2.5h的反應時(shí)間優(yōu)化工藝實(shí)驗，實(shí)驗結果如表4所示。

　　從表4可以看出反應時(shí)間越長(cháng)，脫鎂率越高。當反應時(shí)間達到1h后，脫鎂率趨于穩定，增長(cháng)緩慢。當反應時(shí)間超過(guò)1.5h后，有少量氟磷灰石開(kāi)始與酸性廢水反應，所以磷回收率開(kāi)始有下降的趨勢。通過(guò)實(shí)驗，優(yōu)選實(shí)驗反應時(shí)間為1~1.5h，根據生產(chǎn)實(shí)際可以做出適當調整，例如當高鎂磷礦中氧化鎂含量較高或脫鎂率指標要求較高時(shí)，可以選擇反應時(shí)間為1.5h，反之，當磷礦中氧化鎂含量相對偏低或脫鎂率指標要求不高時(shí)可以選擇反應時(shí)間為1h。

　　2.3 液固比的優(yōu)化實(shí)驗

　　在工藝條件為反應溫度30℃、反應時(shí)間1.5h下進(jìn)行酸性廢水與高鎂磷礦的液固比為2：1、3：1、4：1、5：1的液固比優(yōu)化工藝實(shí)驗，實(shí)驗結果如表5所示。

　　從表5可以看出，液固比對高鎂磷礦脫鎂效果的影響很大，隨著(zhù)液固比的增大，脫鎂率不斷提高，當液固比為4：1時(shí)脫鎂效果達到磷礦中氧化鎂含量小于1%。相對于磷礦，酸性廢水的加入量越大，可與磷礦反應的酸也就越多，并且液相鎂的濃度經(jīng)稀釋而降低，這也有利于脫鎂反應的進(jìn)行，所以液固比是影響脫鎂效果的最大因素。

　　從工業(yè)化的角度考慮，液固比是影響工業(yè)化裝置大小、產(chǎn)能的重要因素，液固比越大，設備投資規模也就越大。同時(shí)，由于化學(xué)脫鎂反應后，固液分離的液相含鎂液需進(jìn)行處理，化學(xué)脫鎂反應的液固比越大，需要處理的含鎂液也就越多，因此客觀(guān)上也限制了液固比的比例。因此，在滿(mǎn)足高鎂磷礦脫鎂效果的基礎上，需要限制酸性廢水的投入量，實(shí)驗優(yōu)選液固比為4：1。

　　3、結論

　　本研究采用磷化工酸性廢水對高鎂磷礦進(jìn)行化學(xué)脫鎂，優(yōu)選脫鎂工藝為：反應溫度30℃，反應時(shí)間1~1.5h，反應液固比4：1，工藝效果是磷礦中氧化鎂從2.92%降至0.94%，脫鎂率約70%，磷回收率約100%。實(shí)驗證明該技術(shù)可以有效降低高鎂磷礦中氧化鎂含量，脫鎂處理后提高了磷礦的經(jīng)濟價(jià)值，從源頭上降低了磷礦中氧化鎂對制酸制肥的不利影響，為高鎂磷礦的處理利用提供了有效途徑。(來(lái)源：中低品位磷礦及其共伴生資源高效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗室，甕�；�工科技有限公司)