貧質(zhì)磷礦濕法磷酸新工藝及鈍化鐵鋁雜質(zhì)的研究.pdf

1、隨著高品位磷礦的大量開(kāi)采利用，世界磷礦品位出現(xiàn)貧瘠化趨勢(shì)，如何有效利用低品位磷礦成為世界性問(wèn)題。我國(guó)高品位磷礦資源甚少，中低品位難選礦居多，同時(shí)我國(guó)又是產(chǎn)磷用磷大國(guó)，這個(gè)問(wèn)題就顯得尤為突出。本文針對(duì)JH這一高倍半氧化物含量低品位磷礦，提出了不同于傳統(tǒng)濕法磷酸生產(chǎn)的兩種新工藝：“硝磷混酸酸解低品位磷礦兩步制磷酸工藝”(簡(jiǎn)稱硝磷混酸工藝)和“硫磷硝混酸酸解低品位磷礦一步制磷酸工藝”(簡(jiǎn)稱硫磷硝混酸工藝)。本文比較詳盡地闡述兩種工藝的開(kāi)發(fā)思路

2、，工藝流程。同時(shí)，本文提出了混酸體系下鐵鋁雜質(zhì)鈍化假設(shè)，并從不同角度闡述了混酸體系中鐵鋁雜質(zhì)鈍化機(jī)理，證明了鐵鋁雜質(zhì)鈍化假設(shè)。 通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)，研究了JH磷礦在磷酸與硝酸混酸中的酸解行為，獲得了實(shí)驗(yàn)室處理JH磷礦的最佳條件：反應(yīng)溫度65℃，液固比14：1，硝酸濃度5.00 g·L<'-1>，KDD濃度5.50 g.L<'-1>，磷酸濃度20％P<,2>O<5>，反應(yīng)時(shí)間1 h。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，P<,2>O<5>浸取率大于92％，F(xiàn)e

3、<,2>O<3>浸取率及Al<,2>O<3>浸取率均小于17％。硝磷混酸酸解磷礦，不僅有高P<,2>O<5>浸取率，而且能夠有效地抑制鐵鋁雜質(zhì)進(jìn)入液相，對(duì)提高磷酸品質(zhì)有重要作用。 硫磷硝混酸工藝是為了克服硝磷混酸工藝中，液固比高，系統(tǒng)負(fù)荷大的困難而提出的。硫磷硝混酸工藝不僅系統(tǒng)負(fù)荷小，液固比為3：1，而且它保留了硝磷混酸工藝中，P<,2>O<5>浸取率高，鐵鋁雜質(zhì)浸取率低的特點(diǎn)。但是，相比硝磷混酸工藝中副產(chǎn)的高質(zhì)量白潔磷石膏，該

4、工藝下磷石膏質(zhì)量卻有了明顯下降。硫磷硝混酸工藝在實(shí)驗(yàn)室條件下，獲得處理JH磷礦的最佳條件為：“磷酸濃度(P<,2>O<5>)20％，硝酸濃度5.00 g·L<'-1>，硫酸濃度(SO<,3>)45～50 g·L<'-1>，KDD濃度22.00g·L<'-1>，液固比3：1，反應(yīng)溫度65℃，反應(yīng)時(shí)間3 h”。 不論是硫磷硝混酸工藝，還是硝磷混酸工藝，鐵鋁雜質(zhì)都被有效抑制，其鈍化機(jī)理為：在混酸體系下，鐵鋁雜質(zhì)與混酸反應(yīng)既有化學(xué)反應(yīng)，

5、又有局部微電池反應(yīng)?；瘜W(xué)反應(yīng)使得鐵鋁雜質(zhì)以離子態(tài)進(jìn)入液相，而局部微電池反應(yīng)消耗液相中氫離子，促進(jìn)磷酸根(PO<4><'3->)增加，當(dāng)溶液中磷酸根濃度與鐵離子濃度、鋁離子濃度乘積達(dá)到它們各自的溶度積常數(shù)時(shí)，就會(huì)有致密的磷酸鐵、磷酸鋁沉淀產(chǎn)生。沉淀累積在未反應(yīng)的鐵鋁雜質(zhì)周圍形成隔離層，阻止了鐵鋁雜質(zhì)與混酸近一步反應(yīng)，從而降低了鐵鋁雜質(zhì)的浸取率。對(duì)與混酸反應(yīng)后余留的殘?jiān)M(jìn)行X射線衍射，發(fā)現(xiàn)了磷酸鐵、磷酸鋁晶體，還有大量的和原礦中同樣組成的、