低品位磷钾矿与磷酸共浸提取磷和钾工艺研究-中国选矿选煤网.doc

低品位磷钾矿与磷酸共浸提取磷和钾工艺研究 孙雪飞，王为国，王存文 (武汉工程大学化工与制药学院，湖北 武汉430074) 摘要：用反浮选法预处理磷钾矿，使得磷和钾的品位得到一定程度提高。建立磷钾矿与磷酸共浸反应体系，将低温磷酸酸解反应与中温离子交换反应分开进行，考察了影响该体系钾溶出率的各种因素。用过0074nun标准筛的磷钾矿为原料，最适宜反应条件为：酸解反应温度80℃反应时间5d，磷酸(2456%)用量12 m(/3g磷钾矿)；离子交250℃，反应时3h，此时磷和钾的溶出率都可以达到95以上。探讨了各阶段的反应机理，并对主 要反应进行了热力学分析。 关键词：反浮选；磷钾矿；离子交换；反应机理；热力学 中图分类号：TQ444．3 文献标识码：A 0 引 钾是植物生长发育的必需元素之一，它可以。我国是一个相对缺钾的国家，钾肥自给30%，需要通过进口来弥补国内的短2]。钾矿品位低，共伴生组分多，且分布极不 我国磷钾矿的主要成分是胶磷矿和钾长3]。钾长石性质稳定，其中的Si、、呈稳定。国内外对利用钾长石制取[引。将不溶性钾变成可溶 磷钾矿中石英、钾长石在物理性质和化学组Si02的传统方法是氢 本研究原料来自湖北宜昌夷陵地区，此矿为95%以上。选用磷N、P、K配比的调节。该 1 实验部分 11 原料及仪器 磷钾矿矿样成分见表1。 表1 磷钾矿矿样成分 MBS 3245棒磨机，XSHF23湿式分XFD-63单槽浮选机，2XZ2真空过滤机，PL203电子天平，DZF6050干燥箱等。 12 试验方法及测试方法 磷钾矿经破碎棒磨到一定粒度后，在无氟无0.074 mm标准筛，再与磷酸80℃恒温水浴中酸解一1 h。加水浸取、过滤、定容，用四苯硼酸钠容量法K20质量分数。 13 试验流程 试验流程见图1。1 磷钾矿与磷酸低温共浸制备复合肥流程 2 结果与讨论 21磷钾矿中磷和钾的富集 根据初步估算，矿粉中有20以上的游离的Si02，若能除掉部分石英，钾和磷的品位将有很大NaOH作活化剂，二胺为捕收剂，矿液pH调到82。2 磷钾矿浮选流程 浮选结果：用能谱仪分别测量原矿、精矿、尾2。 2 浮选前后K20和P205的质量分数 由表2看出，精矿中磷和钾的质量分数与原 2.2 磷钾矿酸解反应探索 试验初步探索结果显示，将磷钾矿与磷酸混 本试验分两步进行。第一步100℃以下进行，H304基本不挥发。250℃马弗炉中，此时Ca2(KAlSi308)发生置换反应，不溶性的钾 2.2.1 磷钾矿酸解过程对钾溶出率的影响 实验1：取3g矿粉与12mL2456%磷酸均80℃水浴内酸解反应5d，再放马250℃反应一段时间后，产物用80℃水浴 实验2：取3g矿粉与12mL2456%磷酸均250℃反应一段时间后，产物用80℃水浴浸取。 实验结果见图3。图3表明，磷酸酸浸条件3 h后，反3 h。图3 酸浸对钾溶出率的影响 22.2 磷钾矿酸解时间探索 磷酸与胶磷矿的酸解反应温度初步定为803g矿粉与10mL2456%磷酸均匀混合，80℃水浴内酸解反应一段时间，再放马弗250℃下反应3h，产物用80℃水浴浸取。4。图4 酸解时间对钾溶出率的影响 由图4可知，随着酸解时间的延长，钾溶出率5d时，钾溶出率5d。 23 磷酸用量对实验结果的影响 保持酸解反应温度为80℃，时间为5d；离子250℃，时间为3 h。取3g矿5。由图5可知，随K+增加，磷钾矿中的其Na+、、Cu、Fe、Ca、Mg12mL时，磷的溶出率基本不变，钾的溶12mL。图5 磷酸用量对钾溶出率的影响 24 离子交换反应温度对实验结果的影响 保持酸解反应温度为80℃，时间为5d；取3g矿粉，磷酸用量为12mL；改变离子交换反应温3h，结果见图6。图6反应温度对钾溶出率的影响 从图6看出，随着反应温度的升高，钾的溶出250℃时，250℃。 用能谱仪分析上述条件反应后的固体残渣，95%以上。残渣中钙和硅元素的量基本上与原矿 磷钾矿与磷酸共浸反应产物主要成分为磷酸(如K2S04)进行复 3反应过程的可行性分析 31 反应过程分析 磷钾矿与磷酸低温共浸反应主要分两步进 第一步：Ca5(P04)3F+7H3P04+5H20=5Ca(H2P04)22H20+HF 第二步：Ca2+2KAlSi308=CaAl2Si208+2K++4Si02↓ 24HF+2KAlSi308+8H+=2K++2A13++6SiF4↑+16H20 第二步反应中Ca2与钾长石 胶磷矿酸解反应初期，反应仅在颗粒表面进。 磷钾矿与磷酸低温共浸，可以促使磷钾矿中K+偏离原来位置的程度增加，KO键K+，Ca2半径较小，有较强的Ca2+就