不同MER值磷礦制磷酸實(shí)驗(yàn)研究

傅 英，劉文彪，倪雙林，何賓賓，鄭永明，樊海琪，萬邦隆

（1. 云南云天化股份有限公司研發(fā)中心，云南昆明 650228；2. 云南省磷化工節(jié)能與新材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南昆明 650600）

磷礦是生產(chǎn)磷肥和磷化工產(chǎn)品的重要原料，也是決定其生產(chǎn)工藝條件的關(guān)鍵因素［1］。隨著磷礦資源貧化，單一反浮選工藝生產(chǎn)出的磷精礦的MER值（m（Fe2O3+Al2O3+MgO）/m（P2O5））較高，嚴(yán)重影響磷肥及磷化工產(chǎn)品的質(zhì)量。為提升后續(xù)產(chǎn)品質(zhì)量，本研究針對兩種不同MER 值的磷精礦開展磷礦制磷酸實(shí)驗(yàn)，考察不同品質(zhì)磷精礦的反應(yīng)萃取率、濕法磷酸質(zhì)量及磷石膏結(jié)晶形態(tài)，對不同MER值的磷礦制取濕法磷酸進(jìn)行評價(jià)。

1 實(shí)驗(yàn)原料、實(shí)驗(yàn)設(shè)備

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

脫鎂磷精礦（MER 0.150 9）和脫雜降MER 磷精礦（MER 0.098 5），具體指標(biāo)詳表1。

表1 磷精礦化學(xué)成分分析結(jié)果%

濕法磷酸，云南磷化集團(tuán)海口磷業(yè)有限公司生產(chǎn)，用于配制回磷酸，回磷酸化學(xué)成分分析結(jié)果見表2；硫酸（w（H2SO4）為98%），為云南天安化工有限公司濕法磷酸生產(chǎn)用硫酸。

表2 原料回磷酸化學(xué)成分分析結(jié)果%

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

攪拌器，EUROSTAR 100 digital，德國IKA（艾卡）集團(tuán)；偏光顯微鏡，XPV-10，上海普丹光學(xué)儀器有限公司；電子天平，LT 1002、LT10KA，常熟市天量儀器有限公司；恒溫水浴鍋，W5-180SP，上海申生科技有限公司；循環(huán)水式真空泵，SHZ-D（Ш），鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司；機(jī)械秒表，上海星鉆秒表有限公司。

1.3 間歇濕法萃取實(shí)驗(yàn)方法

根據(jù)理論計(jì)算濃硫酸、回磷酸用量，經(jīng)計(jì)量的回磷酸加入反應(yīng)器置于水浴鍋內(nèi)，溫度控制在（80±2）℃，在不斷攪拌條件下加入磷礦漿［2］，再緩慢加入硫酸進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間4 h，液相SO3質(zhì)量濃度（25±5）g/L，反應(yīng)后料漿真空過濾得成品磷酸，濾餅經(jīng)3次洗滌得磷石膏?？刂屏蠞{液固質(zhì)量比為2.0～2.5，觀察磷石膏結(jié)晶變化情況，考察磷礦萃取率、磷酸品質(zhì)。一洗液和成品磷酸用于配制下一次間歇實(shí)驗(yàn)的回磷酸，二洗液、三洗液為下一次實(shí)驗(yàn)的一洗水、二洗水，循環(huán)5次穩(wěn)定后，取樣分析各成分含量。在反應(yīng)過程中定時(shí)對液相中SO3質(zhì)量濃度進(jìn)行監(jiān)測，反應(yīng)結(jié)束后對成品酸質(zhì)量，磷石膏中的水溶磷、殘磷進(jìn)行分析，計(jì)算該過程的洗滌率和轉(zhuǎn)化率。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 物料衡算

實(shí)驗(yàn)的物料平衡見表3、表4。

2.2 兩種磷礦濕法萃取磷酸實(shí)驗(yàn)結(jié)果

兩種磷礦濕法萃取磷酸實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表5、表6。

表5 各組實(shí)驗(yàn)相關(guān)數(shù)據(jù)

表6 制取的磷酸、磷石膏化學(xué)成分分析

兩組實(shí)驗(yàn)磷石膏結(jié)晶［3］均較小，但脫雜降MER磷精礦制磷酸產(chǎn)生的磷石膏一致性好，為小長六角形單晶體和少量小四方單晶體，晶體小但有一定厚度，無聚合，過粗濾布后，磷酸較清，為淺綠色。

脫雜降MER 磷精礦［4］制磷酸略優(yōu)于脫鎂磷精礦，其中脫鎂磷精礦制磷酸的萃取率91.72%，洗滌率95.20%；脫雜降MER 磷精礦制磷酸的萃取率92.04%，洗滌率95.41%。與脫鎂磷精礦相比，脫雜降MER 磷精礦制磷酸MER 值下降了29.8%，與磷礦MER值差距基本一致。

3 結(jié)論

脫雜降MER 磷精礦萃取率高于脫鎂磷精礦，洗滌率基本相同；濕法萃取制酸時(shí)，雜質(zhì)Fe2O3、Al2O3、MgO 基本進(jìn)入成品濕法磷酸中；不同MER值磷礦制得的磷酸產(chǎn)品MER 值差異較大，在同等反應(yīng)條件下，脫雜降MER磷精礦制酸MER值較脫鎂磷精礦下降了29.8%，所以MER值較低的磷礦制出磷酸品質(zhì)更優(yōu)。