一种磷矿分级制备粉铵和高质量磷铵的方法及生产系统 |
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| 申请号 | CN202011029514.1 | 申请日 | 2020-09-27 | 公开(公告)号 | CN112191361B | 公开(公告)日 | 2022-06-21 |
| 申请人 | 湖北祥云(集团)化工股份有限公司; | 发明人 | 董寿春; 程来斌; 查炎华; 苏云梦; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种磷矿分级制备粉铵和高 质量 磷铵的方法及生产系统，属于磷铵生产技术领域。方法包括：(1)经一级旋流器(5)处理得到 密度 1.25‑1.30g/ml和细度100目≥90%的磷矿浆，一级旋流器底部的锥度为30‑45°；(2)将步骤(1)得到的磷矿浆送二级旋流器处理分别得到低品位矿浆和高品位矿浆，压 力 为0.08‑0.12MPa，二级旋流器底部的锥度为18‑25°；(3)将步骤(2)得到的高品位矿浆送脱镁装置中进行脱镁处理，脱镁处理后用于制备高质量磷铵；(4)将步骤(2)得到的低品位矿浆送浓缩浓密池中将矿浆的密度升高至1.60‑1.70g/ml，浓密处理后的矿浆用于制备粉铵。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种磷矿分级制备粉铵和高质量磷铵的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤： |
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| 说明书全文 | 一种磷矿分级制备粉铵和高质量磷铵的方法及生产系统技术领域[0001] 本发明属于磷铵生产技术领域，特别涉及一种磷矿分级制备粉铵和高质量磷铵的方法及生产系统。 背景技术[0002] 磷是农作物必不可少的元素。随着科学技术的发展，磷的用途也在不断扩大。磷矿资源则是发展磷化工的重要基础原料，磷矿的主要矿物成分为胶磷矿和微晶磷灰石，次要矿物有石英、白云石、方解石及长石碎屑、碳泥质物和少量海绿石等。磷矿主要用来制作磷酸，磷酸作为最终化工产品或其他磷化工产品的中间产品，对国民经济的发展起到很大的作用。它主要体现在以下两个方面: 一，用于生产各种肥料，例如磷酸一铵、磷酸二铵、重过磷酸钙等。二，作为化工中间产品，用于生产高附加值的精细磷化工产品。如医药级磷酸盐、食品级磷酸、电子级磷酸、磷酸盐光电材料，水的软化剂，酸型去垢剂的缓冲剂等等。即通常磷铵产品可分为要求较低的粉铵和要求较高的磷铵（如工铵）。 [0003] 当前磷矿浆分为两种，一种是矿浆磷品位在29%及以上，用于生产磷酸二铵，另一种是矿浆品位在27.0%左右，用于生产普通55%粉铵，随着向高含量、高水溶比磷铵发展，对磷矿的品质有较高的要求。但是由于磷矿采购量大，品质不稳定，依赖磷矿的分类堆放和配矿，磷矿的品质不稳定，会导致生产的产品的质量非常不稳定，如有时工铵产品的磷含量低和镁含量高，后续只能作为农铵使用，价格差距非常大。 发明内容[0005] 一方面，本发明实施例提供了一种磷矿分级制备粉铵和高质量磷铵的方法，该方法包括以下步骤： [0006] (1)经一级旋流器5处理得到密度1.25‑1.30g/ml和细度100目≥90%的磷矿浆，一级旋流器5底部的锥度为30‑45°； [0007] (2)将步骤(1)得到的磷矿浆送二级旋流器1处理分别得到低品位矿浆和高品位矿浆，压力为0.08‑0.12MPa，所述二级旋流器1底部的锥度为18‑25°； [0008] (3)将步骤(2)得到的高品位矿浆送脱镁装置中进行脱镁处理，脱镁处理后用于制备高质量磷铵； [0009] (4)将步骤(2)得到的低品位矿浆送浓缩浓密池2中将矿浆的密度升高至1.60‑1.70g/ml，浓密处理后的矿浆用于制备粉铵。 [0010] 其中，在步骤(1)中，在球磨后的矿浆中加入磷石膏回水或/和浓缩浓密池2的清液将其密度调整至1.30‑1.35g/ml，再送至一级旋流器5进行处理，处理后的细粒度矿浆送至二级旋流器1，粗粒度矿浆返回球磨机3。 [0011] 其中，在步骤(3)中，步骤(2)得到的高品位矿浆与脱镁剂反应，反应后的矿浆送一次脱镁浓密池13，所述一次脱镁浓密池13的沉降物加入稀释剂后送二次脱镁浓密池15，所述一次脱镁浓密池13的清液用于制备脱镁剂和制备氢氧化镁，所述二次脱镁浓密池15的沉降物用于制备高质量磷铵，所述二次脱镁浓密池15的清液送氢氧化镁制备装置用于制备氢氧化镁。 [0012] 具体地，在步骤(3)中，所述一次脱镁浓密池13的沉降物的密度≥1.65g/ml，所述稀释剂为磷石膏回水或来自氢氧化镁制备装置的母液，所述一次脱镁浓密池13的沉降物与稀释剂的体积比为0.8‑1.2:1。 [0013] 优选地，所述步骤(3)还包括：所述二次脱镁浓密池15的沉降物送脱泥机将含水量控制在25%以下，经脱泥机处理得到的泥水送一次脱镁浓密池13，在脱泥机处理得到的泥浆中加入二次脱镁浓密池15的沉降物得到密度为1.76‑1.82 g/ml的精矿浆，所述精矿浆用于高质量磷铵。 [0014] 具体地，所述脱镁剂由一次脱镁浓密池13的清液和浓硫酸制得，根据需要加入工艺水和/或来自氢氧化镁制备装置的母液。 [0015] 另一方面，本发明实施例还提供了一种磷矿分级制备粉铵和高质量磷铵的生产系统，该系统包括： [0016] 矿浆制备装置，用于得到密度1.25‑1.30g/ml和细度100目≥90%的磷矿浆； [0017] 二级旋流器1，用于对矿浆制备装置输出的矿浆进行分级分别得到高品位矿浆和低品位矿浆，其底部的锥度为18‑25°； [0018] 脱镁装置，用于对二级旋流器1输出的高品位矿浆进行脱镁处理； [0019] 磷铵生产装置，用于以脱镁装置处理后的矿浆制备高质量磷铵； [0020] 浓缩浓密池2，用于对二级旋流器1输出的低品位矿浆进行浓缩； [0021] 粉铵生产装置，用于以浓缩浓密池2浓缩后的矿浆制备粉铵。 [0022] 其中，本发明实施例中的矿浆制备装置包括球磨机3、调浆槽4和一级旋流器5，所述球磨机3、调浆槽4和一级旋流器5依次连接；所述一级旋流器5的细粒度出料口与二级旋流器1连接，其粗粒度出料口与球磨机3的进料口连接；所述调浆槽4的进料口与浓缩浓密池2的清液出口连接，所述一级旋流器5底部的锥度为30‑45°。 [0023] 其中，本发明实施例中的脱镁装置包括一次清液槽6、二次清液槽7、清液储槽8、酸化反应槽9、酸化液储槽10和依次连接的二号矿浆槽11、脱镁反应槽12、一次脱镁浓密池13、一次再浆槽14、二次脱镁浓密池15、脱泥机、二次再浆槽与一号矿浆槽18，所述二号矿浆槽11与二级旋流器1的沉降物出口连接，所述一次脱镁浓密池13的清液出口与一次清液槽6连接，所述二次脱镁浓密池15的清液出口与二次清液槽7连接，所述一次清液槽6和二次清液槽7与清液储槽8连接，所述一次清液槽6、酸化反应槽9、酸化液储槽10和脱镁反应槽12依次连接，所述脱泥机的泥水出口与一次脱镁浓密池13的进料口连接，所述二次再浆槽的进料口与二次脱镁浓密池15的沉降物出口连接，所述一号矿浆槽18与磷铵生产装置连接，所述酸化反应槽9与硫酸供应装置连接。 [0024] 优选地，本发明提供的磷矿分级制备粉铵和高质量磷铵的生产系统还包括氢氧化镁生产装置，所述氢氧化镁生产装置包括依次连接的预反应器19、料浆储槽20、压滤机21、滤液收集槽22、滤液储槽23、反应槽24和澄清槽25，所述预反应器19和反应槽24均与氨供应装置连接，所述预反应器19与清液储槽8连接，所述澄清槽25的清液出口与酸化反应槽9和一次再浆槽14连接。 [0025] 本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是： [0026] 本发明实施例提供了一种磷矿分级制备粉铵和高质量磷铵的方法及生产系统，可减少磷矿质量差异对产品质量稳定性的影响，使产品的质量非常稳定；在特定条件下通过旋流对原矿进行品位分级，可得到大量的高品位磷矿用于制备质量更好的磷铵；少量的低品位磷矿用于制备粉铵；实现磷矿的最优利用。同时，通过多种手段降低产品中镁的含量，进一步提升磷铵的品质。附图说明 [0027] 图1是本发明实施例提供的磷矿分级制备粉铵和高质量磷铵的生产系统的原理框图； [0028] 图2是本发明实施例提供的磷矿分级制备粉铵和高质量磷铵的生产系统的详细原理框图； [0029] 图3是本发明实施例提供的磷矿分级制备粉铵和高质量磷铵的生产系统的结构示意图。 [0030] 图中：1二级旋流器、2浓缩浓密池、3球磨机、4调浆槽、5一级旋流器、6一次清液槽、7二次清液槽、8清液储槽、9酸化反应槽、10酸化液储槽、11二号矿浆槽、12脱镁反应槽、13一次脱镁浓密池、14一次再浆槽、15二次脱镁浓密池、16溢流槽、17四号矿浆槽、18一号矿浆槽、19预反应器、20料浆储槽、21压滤机、22滤液收集槽、23滤液储槽、24反应槽、25澄清槽。 具体实施方式[0031] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。 [0032] 实施例1 [0033] 参见图1‑3，实施例1提供了一种磷矿分级制备粉铵和高质量磷铵的方法，该方法包括以下步骤： [0034] (1)经球磨机3、调浆槽4和一级旋流器5处理得到密度1.25‑1.30g/ml和细度100目≥90%的磷矿浆，一级旋流器5底部的锥度为30‑45°。 [0035] (2)将步骤(1)得到的磷矿浆送二级旋流器1处理分别得到低品位矿浆（溢流，密度为1.15 g/ml左右，P2O5的含量小于26.5%，MgO的含量大于3%）和高品位矿浆（沉降物，密度为1.65‑1.70 g/ml，P2O5的含量大于28.5%，MgO的含量小于4%），处理压力为0.08‑0.12MPa，二级旋流器1底部的锥度为18‑25°。通常得到的低品位矿浆的质量为原矿浆的30%左右，高品位矿浆的质量为原矿浆的70%左右，得到更多的高品位矿浆，进而可以生产更多的工铵（工铵的售价较农铵高非常多）。 [0036] (3)将步骤(2)得到的高品位矿浆送脱镁装置中进行脱镁处理（本专利中采用脱镁剂进行脱镁，其过程可以参见申请号为CN201410610969.0的专利），脱镁处理后（MgO的含量小于0.9%）用于制备高质量磷铵（与常规技术一致，如高纯度的磷酸二铵，具体可以为营养元素含量大于60%的磷铵，更有甚者可以生产纯度超过98.5%的工铵）。 [0037] (4)将步骤(2)得到的低品位矿浆送浓缩浓密池2中将矿浆的密度升高至1.60‑1.70g/ml，浓密处理后的矿浆用于制备粉铵（作为农铵使用（如营养元素含量55%左右），与常规技术一致）。 [0038] 其中，在步骤(1)中，在球磨后的矿浆（于调浆槽4）中加入磷石膏回水或/和浓缩浓密池2的清液将其密度调整至1.30‑1.35g/ml，再送至一级旋流器5进行处理，处理后的细粒度矿浆（溢流）送至二级旋流器1，粗粒度矿浆（沉降物）返回球磨机3。 [0039] 其中，在步骤(3)中，步骤(2)得到的高品位矿浆与脱镁剂（含镁离子的酸性脱镁剂）反应，反应后的矿浆送一次脱镁浓密池13，一次脱镁浓密池13的沉降物（密度1.65g/ml以上）加入稀释剂后送二次脱镁浓密池15，一次脱镁浓密池13的清液（密度1.05g/ml左右）用于制备脱镁剂和制备氢氧化镁。二次脱镁浓密池15的沉降物（密度1.65g/ml以上）用于制备高质量磷铵，二次脱镁浓密池15的清液（密度1.04g/ml左右）送氢氧化镁制备装置用于制备氢氧化镁。本实施例通过两次浓密处理可以将矿浆中的MgO的含量降低至0.9%以下。 [0040] 具体地，在步骤(3)中，一次脱镁浓密池13的沉降物的密度≥1.65g/ml，稀释剂为磷石膏回水或来自氢氧化镁制备装置（来自澄清槽25）的母液等，一次脱镁浓密池13的沉降物与稀释剂的体积比为0.8‑1.2:1（具体可以为1:1）。 [0041] 优选地，步骤(3)还包括：二次脱镁浓密池15的沉降物送脱泥机将含水量控制在25%以下，经脱泥机处理得到的泥水送一次脱镁浓密池13再利用，在脱泥机处理得到的泥浆中加入二次脱镁浓密池15的沉降物得到密度为1.76‑1.82 g/ml的精矿浆（便于输送和易于制备磷酸），精矿浆用于高质量磷铵。通过设置脱泥机可以将矿浆中的MgO的含量降低至 0.8%以下，提升产品的磷含量；提升磷酸制备工序的磷酸浓度（可由20%左右提升在24‑ 25%），进而减少能耗。 [0042] 具体地，脱镁剂由一次脱镁浓密池13的清液和浓硫酸制得，根据需要加入工艺水和/或来自氢氧化镁制备装置的母液等。 [0043] 下面对本专利的分离效果进行说明，其结果如表1和表2所示： [0044] 对于较好的磷矿，处理结果如表1所示： [0045] 表1 [0046] 原矿浆 分离后的高品位矿浆 分离后的高品位矿浆P2O5含量 28.60% 30.05% 25.90% MgO含量 2.64% 2.47% 3.20% [0047] 其中，高品位矿浆相对于原矿浆磷含量提升1.45%，镁降低0.17%。 [0048] 对于较差的磷矿，处理结果如表2所示： [0049] 表2 [0050] 原矿浆 分离后的高品位矿浆 分离后的高品位矿浆P2O5含量 27.50% 29.40% 25.81% MgO含量 4.03% 3.86% 5.12% [0051] 其中，高品位矿浆相对于原矿浆磷含量提升1.9%，镁降低0.17%。 [0052] 还有从上表可以看出，不管原矿的磷含量波动有多大，处理后的高品位矿浆都能控制在30%左右，产品质量稳定，不会随着原矿的质量（实际情况，原矿质量会有较大波动，如来自不同的矿区，同一矿区的不同位置）产生很大的波动。 [0053] 实施例2 [0054] 参见图1‑3，实施例2提供了一种磷矿分级制备粉铵和高质量磷铵的生产系统，该系统包括： [0055] 矿浆制备装置，用于得到密度1.25‑1.30g/ml和细度100目≥90%的磷矿浆，与常规结构类似，只是矿浆的指标需要调整至适应二级旋流器1。 [0056] 二级旋流器1，用于对矿浆制备装置输出的矿浆进行分级分别得到高品位矿浆和低品位矿浆，其底部的锥度为18‑25°。该二级旋流器1与一级旋流器5不同，只有在特定结构与进料条件下才能达到品位分离的效果。具体地，本实施例中的二级旋流器1的型号为FX250‑GX×18双进料旋流器组，采用单侧运行8台机组，备用1台机组；另一侧的9台机组备用。 [0057] 脱镁装置，用于对二级旋流器1输出（沉降物出口输出）的高品位矿浆进行脱镁处理，与常规结构类似，本实施例采用了脱镁剂的方式进行脱镁，同时采用多级浓密池来提升脱镁效果 [0058] 磷铵生产装置，用于以脱镁装置处理后的矿浆制备高质量磷铵；与常规技术一致，本专利中，矿浆的磷含量更高、镁含量更低和密度更高，进而提升产品的品质。其具体可以为工铵生产装置。 [0059] 浓缩浓密池2，用于对二级旋流器1输出（溢流口输出）的低品位矿浆进行浓缩；二级旋流器1分离出来的低品位矿浆密度较低不适合制备粉铵；进一步地，浓缩浓密池2与二级旋流器1之间设有溢流槽16以收集与存储低品位矿浆。 [0060] 粉铵生产装置，用于以浓缩浓密池2浓缩后的矿浆制备粉铵，与常规技术一致，制备得到的粉铵符合营养元素含量标准，同时高含量的镁并不影响农铵的使用。 [0061] 其中，参见图2和3，本发明实施例中的矿浆制备装置包括球磨机3、调浆槽4和一级旋流器5等，球磨机3、调浆槽4和一级旋流器5依次连接；一级旋流器5的细粒度出料口（溢流）与二级旋流器1连接，其粗粒度出料口（底部的沉降物出口）与球磨机3的进料口连接；调浆槽4的进料口与浓缩浓密池2的清液出口（根据需要还与磷石膏回水系统连接，以再利用磷石膏回水）连接用于降低球磨机3输出矿浆的密度以适应一级旋流器5，一级旋流器5底部的锥度为30‑45°。进一步地，一级旋流器5与二级旋流器1之间设有四号矿浆槽17用于存储矿浆，通常多个矿浆制备装置对应一个四号矿浆槽17。 [0062] 其中，参见图2和3，本发明实施例中的脱镁装置包括一次清液槽6、二次清液槽7、清液储槽8、酸化反应槽9、酸化液储槽10和依次连接的二号矿浆槽11、脱镁反应槽12、一次脱镁浓密池13、一次再浆槽14、二次脱镁浓密池15（沉降物分两路输出）、脱泥机（图未示）、二次再浆槽（图未示）与一号矿浆槽18等，二号矿浆槽11与二级旋流器1的沉降物出口连接用于存储与接收高品位矿浆，一次脱镁浓密池13的清液出口与一次清液槽6连接，二次脱镁浓密池15的泥水出口与二次清液槽7连接，一次清液槽6和二次清液槽7与清液储槽8连接。一次清液槽6、酸化反应槽9、酸化液储槽10和脱镁反应槽12依次连接以为脱镁反应槽12提供脱镁剂，脱泥机的清液出口（通过沟槽收集，先送至一个收集槽，再由收集槽送至一次脱镁浓密池13）与一次脱镁浓密池13的进料口连接，二次再浆槽（其内设有搅拌器）的进料口（还通过输送带与脱泥机的泥浆出口连接）与二次脱镁浓密池15的沉降物出口连接用于将矿浆的密度调整至1.76‑1.82 g/ml，一号矿浆槽18与磷铵生产装置连接，酸化反应槽9与硫酸供应装置（根据需要还可补充工艺水和氢氧化镁生产装置的母液）连接，一次再浆槽14中可补充磷石膏回水。其中，本实施例中的脱泥机的具体型号为4DYQN3500GL6。 [0063] 优选地，参见图2和3，本发明提供的磷矿分级制备粉铵和高质量磷铵的生产系统还包括氢氧化镁生产装置，该氢氧化镁生产装置包括依次连接的预反应器19、料浆储槽20、压滤机21、滤液收集槽22、滤液储槽23、反应槽24和澄清槽25等，其结构请参见CN201410610969.0的专利。预反应器19和反应槽24均与氨供应装置连接，预反应器19与清液储槽8连接，澄清槽25的清液出口与酸化反应槽9和一次再浆槽14（根据需要可以补充磷石膏回水）连接用于将母液再利用。 |
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