[发明专利]利用渣酸与黄磷炉渣制备饲料级磷酸氢钙联产水玻璃的方法

说明书

技术领域

本发明特涉及到一种利用渣酸与黄磷炉渣制备饲料级磷酸氢钙联产水玻璃的方法。属于磷化工及磷矿选矿生产领域。

背景技术

黄磷炉渣是以磷矿石、硅石、焦碳等为原料在高温电炉中生产工业黄磷时产出的固体废弃物，主要矿物有硅灰石、枪晶石、变针硅灰石和硅钙石等，主要成分为硅酸钙，同时含有少量的铝、铁、镁磷、氟等元素。目前，全世界黄磷生产能力超过1600 kt/a；我国共有黄磷生产企业150多家，制磷电炉300余台，全国黄磷生产能力超过1300 kt/a，约占全球黄磷生产能力的80％，居世界第一位。磷渣量为每吨黄磷产生10t炉渣，每4h排出1次。目前，黄磷炉渣主要用于生产硅钙肥、水泥、砖、白炭黑等，存在利用率低，工艺成本高等问题。如专利CN101381082A，利用黄磷炉渣制取高质量白炭黑，经过分离、洗涤、精制、干燥、煅烧等工序。该工艺存在较大问题：①工业湿法磷酸及硝酸使工艺成本高；②磷酸与黄磷炉渣反应生产硅酸，不易过滤，难以产业化；③过滤后的废液量大，处理难度大，整个工艺成本非常高。

随着近几年大规模开采利用，钙质磷矿石品质下降日趋严重，大量低品位硅质、混合型胶磷矿尚未得到有效开发利用。而硅质、混合型磷矿浮选均需引入正浮选工艺，而水玻璃是常用的一种抑制剂，能抑制硅酸盐等脉石矿物。此外，水玻璃还具备一定的消泡能力，在浮选过程中可增强泡沫兼并现象，起到泡沫产品二次富集的作用。

针对目前黄磷炉渣开发利用的现状，结合磷化工与磷矿浮选矿化耦合技术，本发明提出了一种符合生产实际的工艺路线如图1所示。

发明内容

本发明针对上述黄磷炉渣综合利用等问题，提供一种利用渣酸与黄磷炉渣制备饲料级磷酸氢钙联产水玻璃的方法，该方法具有工艺简单，适用于性强，实现磷化工与磷矿选矿矿化耦合技术，无论从资源还是环保角度都具有重大意义。

为解决上述问题，本发明利用渣酸与黄磷炉渣制备饲料级磷酸氢钙联产水玻璃的方法所采用的技术方案为：以磷酸工业的渣酸为原料浸取黄磷炉渣，经结晶析出饲料级磷酸氢钙，含硅酸及杂质的滤液经加入氢氧化钠溶液，反应一段时间后得到水玻璃，水玻璃作为磷矿浮选的抑制剂，经正反浮选后的磷精矿达到二水物法生产湿法磷酸的原料要求。

所述渣酸的密度为1.74～2.13g/ml，主要化学组分的质量分数：P₂O₅16.0～27.0%；MgO1.5～2.1%；CaO4.2～7.8%；Fe₂O₃8.5～13.8%；F4.9～8.7 %；Al₂O₃0.7～1.5%。

所述的黄磷炉渣经研磨至-120目占90%，黄磷炉渣的主要化学组分的质量分数：SiO₂35.0～43.0%；CaO38.0～46.0%；Fe₂O₃0.5～0.8%；F1.9～2.9 %；Al₂O₃2.0～3.5%；MgO1.5～2.6%；P₂O₅1.3～2.8%。

所述的渣酸浸取工艺条件：液固比为10:（2～4），在常温条件下搅拌0.5～2.0h，搅拌速度为200～500转/分钟。

所述的含硅酸及杂质的滤液与20～50%的液体氢氧化钠溶液反应，反应温度为60～100℃，反应时间为20～70分钟，反应终点控制NaOH质量浓度为2～5g/L。

所述的磷原矿粉中主要的化学组分的质量分数：P₂O₅≥22.0%；MgO≤8.0%；SiO₂:16.0～20.0%；CaO:28.0～35.0%；Fe₂O₃:1.2～2.3%；GeO₂:0.03～0.06%。

所述的磷精矿粉中主要的化学组分的质量分数：P₂O₅≥28.5%；MgO≤0.8%；Fe₂O₃ ≤2.0%；Al₂O₃≤2.0%。

本发明具有以下优势与创新之处：

（1）利用渣酸作为黄磷炉渣的浸取剂，一方面避免磷酸渣酸返回萃取槽导致磷酸料浆过滤困难，滤液泵结垢堵塞严重影响正常生产等问题；另一方面显著降低工艺成本；