CN101367674A - 利用高镁磷尾矿渣生产硫镁肥的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用高镁磷尾矿渣生产硫镁肥的方法，包括如下步骤：(1)经烘干、粉碎后的高镁磷尾矿渣与磷石膏粉以配料质量比为1.538～1.818的比例混合，然后与含P₂O₅为36～40％的磷酸和85～92％硫酸的混酸反应5～8min，其混酸浓度为53～60％，反应温度控制在55～75℃；(2)反应物料在100℃下烘干堆放至室温，粉碎后加水造粒，经干燥、筛分，使其颗粒为2～4mm的≥90％，平均抗压强度达到35N以上。本发明能实现高镁磷尾矿渣和磷石膏资源化利用，将高镁磷尾矿渣中的镁大部分转化成水溶性镁，并且含有磷和硫的复合肥，且生产成本低。

Description

利用高镁磷尾矿渣生产硫镁肥的方法

技术领域

本发明涉及化工领域，具体来说涉及一种生产硫镁肥的方法。

背景技术

磷矿是一种重要的化工矿物原料，主要用来生产磷酸、磷酸盐、磷肥及磷复肥。我国80％的磷矿为中低品位磷矿，为了满足湿法磷酸工艺对原料矿石的品位要求，通过各种选矿技术对磷矿进行富集，每生产一吨磷精矿，将产生0.44吨的尾矿，每年将产生700万吨的磷矿尾矿。磷石膏是湿法磷酸生产时排出的固体废渣，每生产一吨湿法磷酸(以100％P2O5计)，将产生磷石膏4-5吨，我国磷化工行业每年排放磷石膏约为5000万吨，并且正以每年15％的速率增长，目前总的利用率只有10％左右。磷矿尾矿和磷石膏排放不仅会占用大量土地和农田，耗费较多的堆场建设和维护费用；而且露天存放，长期受风吹、日晒、雨淋，磷石膏中所含的一定量的磷与氟等有害成分会通过大气、土壤地表或地下水等介质破坏生态环境，降低农作物产量和质量，直接或间接影响当地居民健康，造成的损失不可估量。因此，大量磷矿尾矿和磷石膏堆放不仅会占用土地，而且严重污染环境。从高镁磷尾矿看，所含组分为：P₂O₅ 5.1-6.2％，CaO 31-34％，MgO 18.8-21％，SiO₂ 1.2-2％，Fe₂O₃ 0.25-0.3，Al₂O₃ 0.26-0.35。另外，磷石膏中含有的SO₄ ^2-为49-52％，水溶P₂O₅ 0.8-1.2％。

硫是作物生长发育不可缺少的营养元素，就需要量而言仅次于氮磷钾，被列为第四大营养元素。油菜等十字花科和百合科作物需硫量较多。镁是作物必需的营养元素，是叶绿素的组成部分，能促进光合作用；是许多酶的活化剂，能促进各种物质的合成，如维生素A、维生素C等，从而提高果品和蔬菜品质；能促进作物对磷、硅元素的吸收，增强磷的营养代谢，提高作物抗病能力。磷是促进作物生长、担负作物生命活动的重要元素，分布于作物体内的各个部位，是细胞核蛋白的组成部分。植物一旦缺磷、镁、硫，其生长缓慢、延迟成熟，产量和品质也会降低。土壤缺镁、硫非常普遍，新西兰、澳大利亚等地区的土壤都缺磷、镁和硫，许多国家镁肥和硫肥已成为常规肥施用。土壤缺肥严重，会出现油菜“花而不实”，棉花“蕾而不花”，造成严重减产。

目前国内外使用最广泛的硫镁肥为硫酸镁。该肥料水溶性高，见效快：但易流失，生产成本高，需耗费大量硫酸，生产原料轻烧氧化镁由菱镁矿烧制，需消耗能源和开采菱镁矿。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺点而提供一种能实现高镁磷尾矿渣和磷石膏资源化利用，将高镁磷尾矿渣中的镁大部分转化成水溶性镁，并且含有磷和硫的复合肥，且生产成本低的利用高镁磷尾矿渣生产硫镁肥的方法。

本发明的一种利用高镁磷尾矿渣生产硫镁肥的方法，包括如下步骤：

(1)经烘干、粉碎后的高镁磷尾矿渣与磷石膏粉以配料质量比为1.538～1.818的比例混合，然后与含P₂O₅为36～40％的磷酸和85～92％硫酸的混酸反应5～8min，其混酸浓度为53～60％，反应温度控制在55～75℃；

(2)反应物料在100℃下烘干堆放至室温，粉碎后加水造粒，经干燥、筛分，使其颗粒为2～4mm的≥90％，平均抗压强度达到35N以上。

上述的利用高镁磷尾矿渣生产硫镁肥的方法，其中：为了实现产品的水溶性MgO4.25～5.6％的指标，可以在高镁尾矿渣中加入轻烧镁粉，加入量为100kg高镁磷尾矿渣中不超过7kg；

上述的利用高镁磷尾矿渣生产硫镁肥的方法，其中：烘干、粉碎的高镁磷尾矿渣和磷石膏的堆放物料，其粒度≥120目；

上述的利用高镁磷尾矿渣生产硫镁肥的方法，其中：与高镁磷尾矿渣与磷石膏粉混合物料反应的磷酸可用含杂质较高的萃余磷酸、淤渣磷酸和生产磷酸脲后的母液，硫酸为废的或回收的硫酸。

与现有技术相比，其突出的特点在于在理论的指导下找到将非水溶性MgO大部分转变成水溶MgO和枸溶性MgO的合理工艺路线，在低pH的条件下与混酸转化，反应完全，时间短；所用到的原料为废磷酸和硫酸，为产品增加了大量磷和硫；产品含水溶P₂O₅、水溶MgO、部分枸溶MgO和枸溶硫；由于反应后成为干料操作，不产生、不排放废酸和废液，避免二次污染；成本较低，经济效益可观。由于利用的是制约磷化工企业发展的高镁磷尾矿和磷石膏废渣，节约了镁资源和硫资源，减少了环境的污染，实现资源的循环利用，变废为宝，为处理堆积如山的高镁磷尾矿和磷石膏废渣找到了一个切实可行的方法。加水造粒(不需要加粘合剂)由于该生产中，为了有利于反应，高镁矿粉和磷石膏的细度90％在120目以上，一般不需要粉碎，也能有利于固液反应)，可以直接作为磷镁硫肥施用；也可以作为混配肥的原料，与含N、K肥混配。为了实现产品的水溶性MgO4.25～5.6％的指标，可以在高镁尾矿渣中加入轻烧镁粉，可使产品含有的有效磷、有效镁及硫的达到不同客户的要求。

具体实施方式

实施例1

75kg烘干、粉碎后的高镁尾矿渣(粒度≥120目)与42kg磷石膏粉(粒度≥120目)混合，加入带有搅拌器的反应槽中与磷、硫混酸进行酸化反应，其中磷、硫混酸的比例为：萃余磷酸的质量为105.2kg(P₂O₅的浓度为36％)；硫酸的质量为11.2kg、浓度为92％。反应过程中控制反应温度为55℃，反应时间为5min，将物料卸出，在100℃下烘干堆放至室温。物料干固并硬化，将其粉碎，粉状产品的粒度应能通过80目筛孔。粉料通过加水在圆盘造粒机上进行造粒，送入热风转筒内干燥，进口热风为280℃左右，出口为80℃左右，冷却筛分得粒径2-4mm的产品为93.8％。

经检测：颗粒平均抗压强度为35.5N，含水4％，含水溶P₂O₅24.1％，水溶MgO4.6％，总硫为6.04％(全部为硫酸根形态，部分为水溶，部分为枸溶)。

实施例2

75kg烘干、粉碎后的高镁尾矿渣(粒度≥120目)与44kg磷石膏粉(粒度≥120目)混合，加入带有搅拌器的反应槽中与磷、硫混酸进行酸化反应，其中磷、硫混酸的比例为：淤渣磷酸的质量为100.0kg(P₂O₅的浓度为38％)；硫酸的质量为11.6kg，浓度为90％。反应过程中控制反应温度为60℃，反应时间为6min，将物料卸出，在100℃下烘干堆放至室温。物料干固并硬化，将其粉碎，粉状产品的粒度应能通过80目筛孔。粉料通过加水在圆盘造粒机上进行造粒，送入热风转筒内干燥，进口热风为280℃左右，出口为80℃左右，冷却筛分得粒径2-4mm的产品为91.2％。

经检测：颗粒平均抗压强度为36.8N，含水4％，含水溶P₂O₅24.8％，水溶MgO5.0％，总硫为6.1％(全部为硫酸根形态，部分为水溶，部分为枸溶)。

实施例3

70kg烘干、粉碎后的高镁尾矿渣(粒度≥120目)、5kg的轻烧镁粉(粒度≥120目)与45kg磷石膏粉(粒度≥120目)混合，加入带有搅拌器的反应槽中与磷、硫混酸进行酸化反应，其中磷、硫混酸的比例为：磷酸脲母液的质量为95.5kg(P₂O₅的浓度为40％)；硫酸的质量为12.4kg，浓度为87％。反应过程中控制反应温度为75℃，反应时间为8min，将物料卸出，在100℃下烘干堆放至室温。物料干固并硬化，将其粉碎，粉状产品的粒度应能通过80目筛孔。粉料通过加水在圆盘造粒机上进行造粒，送入热风转筒内干燥，进口热风为280℃左右，出口为80℃左右，冷却筛分得粒径2-4mm的产品为92％。

经检测：颗粒平均抗压强度为37.8N，含水4％，含水溶P₂O₅25.2％，水溶MgO5.4％，总硫为6.8％(全部为硫酸根形态，部分为水溶，部分为枸溶)。

Claims (4)

1.一种利用高镁磷尾矿渣生产硫镁肥的方法，包括如下步骤：

(1)经烘干、粉碎后的高镁磷尾矿渣与磷石膏粉以配料质量比为1.538～1.818的比例混合，然后与含P₂O₅为36～40％的磷酸和85～92％硫酸的混酸反应5～8min，其混酸浓度为53～60％，反应温度控制在55～75℃；

(2)反应物料在100℃下烘干堆放至室温，粉碎后加水造粒，经干燥、筛分，使其颗粒为2～4mm的≥90％，平均抗压强度达到35N以上。

2.如权利要求1所述的利用高镁磷尾矿渣生产硫镁肥的方法，其特征在于：在高镁尾矿渣中加入轻烧镁粉，加入量为100kg高镁磷尾矿渣中不超过7kg。

3.如权利要求1所述的利用高镁磷尾矿渣生产硫镁肥的方法，其特征在于：烘干、粉碎的高镁磷尾矿渣和磷石膏的堆放物料，其粒度≥120目。

4.如权利要求1所述的利用高镁磷尾矿渣生产硫镁肥的方法，其特征在于：与高镁磷尾矿渣与磷石膏粉混合物料反应的磷酸可用含杂质较高的萃余磷酸、淤渣磷酸和生产磷酸脲后的母液，硫酸为废的或回收的硫酸。