本文關(guān)鍵詞：磷尾礦綜合利用研究　出處：《武漢工程大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：隨著磷礦的不斷開(kāi)采,我國(guó)磷礦富礦資源磷匱乏現(xiàn)象凸顯。尾礦作為磷礦采礦與選礦過(guò)程中產(chǎn)生的一種工業(yè)固體廢棄物,不論是建庫(kù)堆積還是作廢物拋棄都嚴(yán)重危害到了自然環(huán)境,同時(shí)還損失了磷尾礦中所含的許多有價(jià)值的有效成分。并且隨著磷化工行業(yè)的不斷發(fā)展以及磷礦采選的不斷進(jìn)行,堆存在尾礦庫(kù)中的磷尾礦逐漸增多,原有的尾礦庫(kù)以無(wú)法滿足逐漸增多的尾礦量,新建尾礦庫(kù)勢(shì)必破壞山林、農(nóng)田這些生態(tài)環(huán)境。因此對(duì)磷尾礦進(jìn)行綜合利用具有非常明顯的現(xiàn)實(shí)意義,不僅可以解決環(huán)境污染問(wèn)題而且還能獲得二次資源緩解資源匱乏問(wèn)題。對(duì)磷尾礦整體開(kāi)發(fā)利用可以改善生態(tài)環(huán)境和整治國(guó)土,具有巨大的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)效益。本文以云南海口磷礦選礦尾礦為原料,先對(duì)其酸浸預(yù)處理,得到渣相和濾液。對(duì)得到的硅渣進(jìn)行鈉鹽煅燒活化-水溶過(guò)濾,對(duì)水溶物酸化同時(shí)加入表面活性劑,過(guò)濾洗滌,再煅燒得到白炭黑產(chǎn)品。對(duì)酸浸濾液中的有效元素鎂、磷進(jìn)行回收,首先對(duì)酸浸液進(jìn)行酸化除鈣,酸化濾液進(jìn)行兩次濃縮得到粗硫酸鎂產(chǎn)品,再對(duì)粗硫酸鎂進(jìn)行精制;磷通過(guò)循環(huán)酸浸不斷富集,利用復(fù)鹽結(jié)晶法凈化濕法磷酸制備磷酸二銨。并利用二乙烯三胺五甲叉膦酸(DTPMP)來(lái)進(jìn)行磷礦脫鎂實(shí)驗(yàn),以及磷礦脫鎂液回收利用研究。研究結(jié)論如下:(1)分別利用XRD、XRF、SEM、TG對(duì)高鎂磷尾礦進(jìn)行分析可知:此高鎂尾礦主要含有白云石、氟磷灰石、石英和磷石膏;P_2O_5含量10.02%,Mg O含量高達(dá)14.5%,可看作是高鎂極低品位磷礦;高鎂磷尾礦的表面形貌主要為片塊狀,顆粒大小不均;高鎂磷尾礦在600℃之前都保持穩(wěn)定,600℃-800℃持續(xù)失重,此階段為白云石的分解溫度段。(2)為使高鎂磷尾礦有較高的磷、鎂分解率和回收率,減少磷損失和鎂損失,對(duì)鹽酸分解高鎂磷尾礦的工藝路線進(jìn)行了摸索,得出了最佳的分解條件為投料比2.25、反應(yīng)溫度60℃、反應(yīng)時(shí)間20 min。(3)對(duì)高鎂磷尾礦酸浸后得到的礦渣分別利用XRD、XRF、BET對(duì)酸浸后的礦渣進(jìn)行分析可知:此高鎂尾礦酸浸后白云石和氟磷灰石全部分解,剩余礦渣主要物相為石英和伊利石;二氧化硅含量為78.856%;比表面積、孔徑較小,不具備吸附材料的物理特性,需對(duì)其進(jìn)行后處理再用于吸附熱性考察。(4)磷尾礦酸浸液提鎂工藝條件研究:98%濃硫酸較50%硫酸對(duì)酸浸液具有更好的除鈣效果;酸化除鈣后的濾液一次濃縮比例0.65、二次濃縮比例0.2時(shí)得到較高的鎂回收率。(5)循環(huán)酸解過(guò)程酸解液中P_2O_5、Mg O濃度,以及Mg SO_4、CaSO_4的沉淀率都是隨著循環(huán)次數(shù)的增加而逐漸增加的,其中Mg SO_4、CaSO_4的沉淀率經(jīng)過(guò)5次循環(huán)后分別達(dá)到75.5%、99.8%;濃縮濾液中Mg O濃度隨循環(huán)次數(shù)增加逐漸減小,而P_2O_5濃度是隨循環(huán)次數(shù)增加逐漸增大,經(jīng)過(guò)5次循環(huán)后濃縮濾液中P_2O_5濃度達(dá)到17%左右,基本達(dá)到有機(jī)堿復(fù)合提取磷酸的要求。(6)按照本文試驗(yàn)流程和工藝操作條件,所得產(chǎn)品,七水硫酸鎂達(dá)到國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)一等品要求,磷酸二銨符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)等品要求。(7)進(jìn)行了磷礦脫鎂的研究并確定了最佳工藝條件:直接采用二乙烯三胺五甲叉膦酸進(jìn)行分解、選擇200目原礦進(jìn)行分解、溶液p H=2、投料比為2.66、反應(yīng)時(shí)間60 min、反應(yīng)溫度70℃。在最佳反應(yīng)條件下,磷礦脫鎂率達(dá)到65%以上,磷損失率控制在1.5%以下,經(jīng)過(guò)脫鎂處理后的磷礦品位從反應(yīng)前的25.14%提高到28.89%左右。(8)磷礦脫鎂液制備復(fù)合阻燃劑產(chǎn)品的過(guò)程中,產(chǎn)品A/PER的最佳復(fù)配比例為4:1,產(chǎn)品B/ME最佳復(fù)配比例為1:3;兩種復(fù)配阻燃劑在最佳復(fù)配比例下質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%時(shí),阻燃PP,垂直燃燒級(jí)別均達(dá)到V-0級(jí)。本論文的創(chuàng)新之處有以下幾點(diǎn):(1)采用間接硫酸法對(duì)磷尾礦進(jìn)行分解,使硅渣和磷石膏得到較為徹底的分離,得到純凈的硅渣便于對(duì)硅的綜合利用。酸浸所得渣相和液相均得到有效利用,為無(wú)尾礦生產(chǎn)磷礦資源提供理論和試驗(yàn)支持;(2)首次嘗試用酸浸硅渣生產(chǎn)白炭黑的可能性,制定的白炭黑符合產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn);(3)首次用循環(huán)酸浸-復(fù)鹽結(jié)晶法從高鎂磷尾礦中凈化濕法磷酸制備磷酸二銨;(4)嘗試采用有機(jī)酸進(jìn)行中低品位磷礦脫鎂,并將脫鎂液制備成磷鎂系阻燃劑,實(shí)現(xiàn)了鎂資源的回收利用。
[Abstract]:With the continuous exploitation of phosphate ore resources, highlighting the phenomenon of lack of phosphorus phosphate in China. As a kind of industrial solid waste tailings mining and beneficiation of phosphate generated in the process, whether it is building or abandoned waste accumulation are serious harm to the natural environment, but also lost a lot of valuable ingredients containing phosphorus in tailings and with the development of phosphorus chemical industry and phosphate mining continued, stockpiling tailings of phosphate tailings in tailings increased gradually, the original cannot satisfy the increasing amount of tailings, the tailings is bound to destroy the new forest, the farmland ecological environment. So it has very obvious practical significance to make a comprehensive utilization phosphate tailings, not only can solve the problem of environmental pollution but also obtain two resources to alleviate the problem of lack of resources. To improve the ecological development and utilization of phosphate tailings overall The environment and land remediation, has great economic, environmental and social benefits. This paper takes Yunnan Haikou phosphate tailings as raw materials, first on the acid leaching pretreatment, slag and filtrate. The obtained silicon slag obtained by calcining sodium - water filtration, the water soluble substances added into acidification surfactants. Filtering and washing, and then calcined silica products. The acid leaching filtrate of elements in magnesium, phosphorus recovery, acidification of first removing calcium acid leaching solution, the filtrate was acidified two times concentrated to obtain crude Magnesium Sulfate products, Magnesium Sulfate for crude and purified by acid leaching cycle; phosphorus enrichment, using salt crystallization purification the preparation of wet process phosphoric acid and diammonium phosphate. By two ethylene three five amino methylene phosphonic acid (DTPMP) to phosphate magnesium removal experiment, and magnesium removal from phosphate rock fluid recycling. The research conclusions are as follows: (1) respectively by XRD, XRF, SEM, TG of the high magnesium The analysis of the high magnesium phosphate tailings tailings containing mainly dolomite, fluorapatite, quartz and phosphogypsum; the content of P_2O_5 10.02% Mg, O content is as high as 14.5%, is considered to be a low grade phosphate rock with high Meiji; surface morphology of phosphate tailings with high magnesium mainly for patches, uniform particle size; phosphate tailings with high magnesium are keep stable at 600 DEG, 600 DEG -800 DEG sustained weight loss, this stage is the decomposition temperature of segment dolomite. (2) the high Mg phosphate tailings have high phosphorus, magnesium decomposition rate and recovery rate, reduce the loss of phosphorus and magnesium loss of process hydrochloric acid decomposition of phosphate tailings with high magnesium content were explored. The decomposition, the best condition for the feed ratio 2.25, reaction temperature 60 C, reaction time of 20 min. (3) to obtain high Mg phosphate tailings after acid leaching slag respectively by XRD, XRF, BET analysis of acid leaching slag: the high magnesium tailings after acid leaching dolomite and fluorapatite All of the remaining slag decomposition, the main phase is quartz and illite; silica content was 78.856%; the specific surface area, pore size is small, does not have the physical properties of adsorption materials, the need for treatment were then used for study of adsorption heat (4). A study on extraction process of magnesium phosphate tailing acid leaching solution: calcium removal effect 98% sulfuric acid has better than 50% sulfuric acid leaching solution; acidification of calcium removal of the filtrate after a concentration ratio of 0.65, two times the concentration ratio of 0.2 mg have a higher recovery rate. (5) cyclic acid hydrolysis process of acid solution in P_2O_5, Mg O, Mg SO_4, CaSO_4 concentration, precipitation rate with the increase of cycle number increases gradually, including Mg SO_4, CaSO_4 precipitation rate after 5 cycles respectively reached 75.5%, 99.8%; Mg O concentration in the filtrate decreases gradually with the increase of cycle times, while the P_2O_5 concentration increases gradually with the increase of cycle times, after 5 cycles After concentrating in the concentration of P_2O_5 reached 17%, basically reached the organic alkali phosphate compound extraction requirements. (6) according to the test process and process conditions, the product, the seven Magnesium Sulfate water to reach the national industry standard grade, diammonium phosphate with the superiority of national standard. (7) studied the removal of magnesium phosphate and the optimum conditions were determined directly by the two: three ethylene amine five methylene phosphonic acid decomposition, choose 200 mesh ore decomposition, solution of P H=2, the feed ratio is 2.66, the reaction time is 60 min, the reaction temperature is 70 DEG C. In the optimum reaction conditions, phosphate magnesium removal rate reached more than 65%, p the loss rate of 1.5% in the control, after removal of magnesium treated phosphate before reaction from 25.14% to about 28.89%. (8) phosphate composite flame retardant products of magnesium removal liquid in the process of product A/PER the best compounding ratio of 4:1, B/ME products The optimal ratio of 1:3; two kinds of flame retardants in the optimal proportion of mass fraction was 30%, the flame retardant PP, verticalburning reaches V-0 grade. The innovations of this paper are as follows: (1) to decompose phosphate tailings by indirect sulfuric acid method, silicon slag and phosphogypsum isolated thoroughly, get the pure silicon slag to facilitate the comprehensive utilization of silicon. The acid leaching slag and liquid phase are available, no tailings to provide the theoretical and experimental support for production of phosphate resources; (2) the first attempt of leaching by acid producing white carbon black silica slag, the silica conforms to the product quality standard; (3) for the first time with cyclic acid leaching salt crystallization method from high magnesium phosphate tailings in purification of wet process phosphoric acid diammonium phosphate; (4) try to use the organic acid low-grade phosphate magnesium removal, and magnesium removal liquid preparation into Linmei flame retardant, the magnesium resource Recycling.

【學(xué)位授予單位】：武漢工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：X754;TD926.4

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