[发明专利]一种采用氟硅酸分离磷尾矿中钙和镁的方法

说明书

技术领域

 本发明属于化工领域，是一种对废弃物磷尾矿中的钙和镁元素进行有效分离并可生产氟硅酸镁产品的方法。

背景技术

磷尾矿是对磷矿原矿进行浮选后排出的一种工业废弃物，即废渣。随着磷矿的开采量增大，尾矿的数量也惊人地增加（如每70万吨原矿经过入选后，产生20～30万吨磷尾矿）。因为磷尾矿中P2O5含量低，镁、钙等有害杂质含量较高，利用价值很低，长期得不到有效处理的磷尾矿堆积如山，给环境造成了严重的污染，又是资源的一种浪费。同时，磷尾矿中含有丰富的镁，氧化镁含量高达18%左右，并含有一定量的五氧化二磷（量5～9%），此外还含有钙、锰、锑、铜、铁、铝、氟等元素,是一种不可多得的富镁资源。对尾矿的综合利用，一方面可以变废为宝，可以回收镁、磷资源，另一方面可以减少三废排放，减少对环境的污染，同时避免尾矿堆积占用土地，对实现资源的二次利用及循环经济目标，具有重要的社会和经济意义。

对磷尾矿的利用，有采用煅烧、消化、碳化、热解等手段处理磷尾矿制成氧化镁『CN102674407A』；有采用高温煅烧磷尾矿，再加硅铁和萤石配料，最后还原得到金属镁『CN102534254A』；或磷尾矿在高温下煅烧、消化、碳化过滤，滤液加入氢氟酸，即得氟化镁和碳酸钙产品产品『CN102923739A』。

氟硅酸是磷矿加工过程中的副产物。磷矿石一般含有2%～5%左右的氟，在磷矿湿法加工为过程中，磷矿伴生的氟大部分以四氟化硅气态的形式逸出，通过水吸收成为氟硅酸。随着湿法磷酸和磷肥行业生产规模的不断发展壮大,每生产一吨湿法磷酸或一吨普钙大约副产0.06吨氟硅酸, 其副产氟硅酸数量惊人。成品氟硅酸是以水溶液的形式存在，由于其浓度低（8%～30%）、腐蚀性强、稳定性差等特点，限制了氟硅酸的长途运输，加上产量大，缺乏有效利用途径，所以氟硅酸售价低。

发明内容

本发明要解决磷尾矿及氟硅酸的的有效利用并克服上述磷尾矿利用的高能耗缺点，提供一种使磷尾矿钙镁元素的有效分离，并可生产高附加值的氟硅酸镁、氟硅酸钙等产品的方法，该方法成本低、充分利用废弃资源及副产物、工艺简单的特点。

为了实现上述目地，本发明采取的技术方案为：一种采用氟硅酸分离磷尾矿中钙和镁的方法，包括以下步骤：

（1）加热：将氟硅酸加热到60～70℃；

（2）酸解：按CaCO3：H2SiF6=0.7～0.9的比例在搅拌下缓慢加入磷尾矿，氟硅酸与磷尾矿作用生成氟硅酸镁和氟硅酸钙，待二氧化碳释放完成后老化20～40分钟使氟硅酸钙沉淀完全；

（3）过滤：通过压滤机过滤分离出沉淀，同时得到滤液氟硅酸镁；

（4）滤渣处理：滤渣的主要成分为氟硅酸钙，并含有少量的二氧化硅、磷矿，可以直接返回氟硅酸钙系统，再生氟硅酸循环使用，或作为氟硅酸钙产品出售；

（5）减压蒸发：将过滤得到的氟硅酸镁滤液在80～90℃下进行减压蒸发，去掉多余水分，调整氟硅酸镁的浓度到40～50%；

（6）冷却结晶：减压蒸发后的氟硅酸镁溶液进去冷却，冷却到25～35℃析出六水合氟硅酸镁晶体；

（7）离心分离：用离心机分离出氟硅酸镁，母液返回系统；

（8）烘干：将离心分离的氟硅酸镁在60～70℃温度下烘干，去掉多余的游离水，得到氟硅酸镁成品。或者可以进一步加工为其他镁制品。

实施例1

取500mL18%的氟硅酸放入2000mL烧杯中，在60～70℃并搅拌的条件下缓慢地加磷尾矿95g，加料速度以不溢料、尾矿完全反应为宜，反应完成后继续反应30分钟。此时反应溶液中有大量白色沉淀，稍冷至40℃以下，用滤布过滤，去掉滤渣氟硅酸钙，得到滤液氟硅酸镁。在80～85℃温度下小心加热氟硅酸镁溶液，使氟硅酸镁的浓度到40%，再将氟硅酸镁用水冷却到35℃下，析出六水合氟硅酸镁晶体，用布氏漏斗过滤，得到六水合氟硅酸镁，将六水合氟硅酸镁固体在60℃烘箱中烘干40分钟，得到六水合氟硅酸镁产品。

实施例2

取400mL32%的氟硅酸放入2000mL烧杯中，在60～70℃并搅拌的条件下缓慢地加磷尾矿150g，加料速度以不溢料、尾矿完全反应为宜，反应完成后继续反应40分钟。此时反应溶液中有大量白色沉淀，稍冷至25℃，用滤布过滤，去掉滤渣氟硅酸钙，得到滤液氟硅酸镁。在80～85℃温度下小心加热氟硅酸镁溶液，使氟硅酸镁的浓度到45%，再将氟硅酸镁用水冷却到35℃下，析出六水合氟硅酸镁晶体，用布氏漏斗过滤，得到六水合氟硅酸镁产品。

实施例3

取500mL25%的氟硅酸放入2000mL烧杯中，在60～70℃并搅拌的条件下缓慢地加磷尾矿，最终加入磷尾矿达130g。反应完成后继续反应30分钟。待反应体系出现大量白色沉淀，稍冷至40℃以下，用滤布过滤，去掉滤渣氟硅酸钙，得到滤液氟硅酸镁。在80～85℃温度下小心加热氟硅酸镁溶液，使氟硅酸镁的浓度到40%，再将氟硅酸镁用水冷却到35℃下，析出六水合氟硅酸镁晶体，用离心机过滤，得到六水合氟硅酸镁产品。