CN102557834A - 利用磷矿尾矿生产复合肥填充料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用磷矿尾矿生产复合肥填充料的方法，包括步骤如下：⑴将磷矿尾矿烘干、粉碎后与硫酸和磷酸厂酸性废水在反应器中混合反应；⑵将得到的产物在80—100℃下烘干，堆放至室温，粉碎加工成粉末状复合肥填充料；⑶将粉末状产物与尿素、磷铵、硫酸钾或者氯化钾混合后送入圆盘造粒机加水造粒，经干燥、筛分制得颗粒状复合肥。本发明既利用了磷尾矿和磷酸厂酸性废水中的磷，以减少复合肥生产中磷原料的消耗，其产物代替复合肥生产中需要消耗的填充料，降低了复合肥生产的成本，又缓解了磷尾矿堆积用地难的压力，同时减轻磷尾矿和废水对环境的危害，减少尾矿库维护费用及磷酸厂酸性废水的处理费用，具有明显的环境和经济意义。

Description

利用磷矿尾矿生产复合肥填充料的方法

技术领域

本发明涉及化工领域，具体来说涉及一种以中低品位磷矿尾矿为原料生产复合肥填充料的方法。 

背景技术

磷矿是一种重要的化工矿物原料。用它可以制取磷肥，也可以用来制造黄磷、磷酸、磷化物及其他磷酸盐类，以用于医药、食品、火柴、染料、制糖、陶瓷、国防等工业部门。磷矿在工业上的应用已有一百多年的历史。随着磷矿的开采和利用，磷矿资源日趋贫化，已被国土资源部列入2010年后不能满足国民经济发展需求的20种矿种之一，列为不可再生的战略资源。我国80%的磷矿为中低品位磷矿，为了满足湿法磷酸对原料矿石的质量要求，目前我国主要通过各种选矿技术获得适合生产磷酸的磷精矿，每生产1吨磷精矿，将产生0.44吨的尾矿，每年将产生700万吨以上的磷矿尾矿。磷尾矿由于P₂O₅含量低，有害杂质含量高，远远不能满足湿法磷酸和酸法磷肥对矿石品位及质量的要求，近几年虽然有一些磷尾矿综合利用的技术出现，但未从根本上解决磷矿选矿尾矿的利用问题。我国磷矿尾矿的综合利用率仅为7%左右，由于磷矿尾矿的大量堆积不仅会占用大面积的土地和农田资源，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，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；尾矿库区表面产生的粉尘会恶化周围地区的卫生条件；尾矿中的有关成分以及残留的选矿剂也对生态环境造成严重的危害。目前，我国因尾矿造成的污染面积达百万亩，间接污染土地面积1000多万亩。

含磷污水的排放不仅会造成诸如水体富营养化等环境问题，还会极大地浪费的磷资源。例如某磷酸厂生产磷酸时排出大量酸性废水，每小时达600m³，其中可溶性P₂O₅质量百分比为2%～3%，照此计算，每年由污水中带出损失的可溶性P₂O₅超过2万吨。

在我国，复合肥产量已高达5000多万吨，复合肥生产中需要消耗大量填充材料，起到调整养分含量或改变物性的作用，目前常见的填充料如凹凸棒土、膨润土等都需要开采、运输、破碎、球磨，这一过程需要大量的人力和物力，使得复合肥生产成本变高。

发明内容

本发明的目的在于针对上述磷资源浪费，环境污染严重，复合肥生产成本高等现有问题，提供一种利用磷矿尾矿生产复合肥填充料的方法，以实现磷矿尾矿和磷酸厂酸性废水资源化利用，将磷矿尾矿和磷酸厂酸性废水中的磷进行回收利用，同时产物作为复合肥填充料，提高复合肥造粒成粒率，改善复合肥物性，降低复合肥生产成本。

本发明提供的利用磷矿尾矿生产复合肥填充料的方法，包括如下步骤：

(1)将磷矿尾矿烘干、粉碎后与质量浓度93%—98%硫酸和含P2O5质量浓度2%—5%的磷酸厂酸性废水在反应器中混合反应，其中磷矿尾矿:硫酸:磷酸厂酸性废水的质量比为100:50—90:100，控制搅拌速率200—500r/min，反应时间10—30min，反应温度在30—60℃；

(2)将得到的产物在80—100℃下烘干到含水量1—3%，堆放至室温，粉碎加工成粉末状复合肥填充料，

(3)将粉末状产物与尿素、磷铵、硫酸钾或者氯化钾混合后送入圆盘造粒机加水造粒，经干燥、筛分使其颗粒为1—4mm的≥90%，成粒率≥70%  颗粒强度≥25N ，制得颗粒状复合肥。

上述利用磷矿尾矿生产复合肥填充料的方法，其中：烘干粉碎后的粉末状产物中P₂O₅含量为4%—12%，粒度≥100目。

上述利用磷矿尾矿生产复合肥填充料的方法，其中：磷矿尾矿中的难溶性磷50%以上转化为可供植物吸收利用的有效磷。

上述的利用磷矿尾矿生产复合肥填充料的方法，其中硫酸既可以用工业硫酸，也可以用废酸或回收的硫酸。

与现有技术相比，其突出特点在于在理论的指导下找到了将磷矿尾矿中难溶性磷大部分转变成水溶性磷和枸溶性磷的合理工艺路线，此过程反应完全，流程简单，成本低廉，所用的原料为磷矿尾矿、废硫酸和磷酸厂酸性废水，为产品增加了磷、镁、硫以及多种微量元素。反应完成后不产生废酸、废液和废料，避免了二次污染。由于利用的原料是制约磷化工企业发展的磷矿尾矿和磷酸厂酸性废水，节约了磷资源的同时，也减少了对环境的污染以及处理废物的费用和土地。实现了资源的循环利用，变废为宝，为处理堆积如山的磷矿尾矿开辟了一条新的途径。反应后的产品可用作复合肥填充料，产品中含有的有效磷能减少复合肥生产中磷原料的消耗，其在复合肥中造粒效果较好，能有效的改善复合肥物性，提高成粒率及颗粒强度。减少了对凹凸棒土、膨润土等矿物的开采，以及对凹凸棒土等矿物破碎、球磨、运输等费用，能有效的降低复合肥生产的成本。此技术具有良好的环境和经济效益。

具体实施方式

实施例1

原料：

(1) 硫酸：工业硫酸，w(H₂SO₄)  98%

(2) 磷酸厂酸性废水：w(P₂O₅)   2.0%

(3) 磷矿尾矿：w(P₂O₅)   12.0%

     100kg磷尾矿粉、100kg磷酸厂酸性废水、70kg硫酸加入带有搅拌器的反应槽中进行混合反应，反应温度为30℃，反应时间为10min，搅拌速率200r/min，反应后物料在80℃下烘干，堆放至室温，将物料粉碎加工成粉状复合肥填充料产品，粉状产品过100目筛。取8.66kg粉料与尿素15.88kg磷酸一铵46.5kg、21.67kg氯化钾钾以及7.388kg微肥等加水在复合肥上造粒，干燥、冷却再筛分即为养分含量为12-23-13的粒状复合肥产品，造粒过程中成粒率为76%。颗粒强度29N。产品质量分析结果如下：

                                                 

实施例2

原料：

(4) 硫酸：工业硫酸，w(H₂SO₄)96%

(5) 磷酸厂酸性废水：w(P₂O₅)2.5%

(6) 磷矿尾矿：w(P₂O₅)8.1%

     100kg磷尾矿粉、100kg磷酸厂酸性废水、60kg硫酸加入带有搅拌器的反应槽中进行混合反应，反应温度为40℃，反应时间为20min，搅拌速率300r/min，反应后物料在80℃下烘干，堆放至室温，将物料粉碎加工成粉状复合肥填充料产品，粉状产品过100目筛。取7.5kg粉料与尿素26.0kg磷酸一铵30.5 kg、30.0kg硫酸钾以及6.0 kg微肥等加水在复合肥上造粒，干燥、冷却再筛分即为养分含量为15-15-15的粒状复合肥产品，造粒过程中成粒率为78%。颗粒强度29N。产品质量分析结果如下：

 

实施例3

原料：

(7) 硫酸：工业硫酸，w(H₂SO₄)96%

(8) 磷酸厂酸性废水：w(P₂O₅)3.2%

(9) 磷矿尾矿：w(P₂O₅)7.2%

     100kg磷尾矿粉、100kg磷酸厂酸性废水、50kg硫酸加入带有搅拌器的反应槽中进行混合反应，反应温度为60℃，反应时间为20min，搅拌速率400r/min，反应后物料在90℃下烘干，堆放至室温，将物料粉碎加工成粉状复合肥填充料产品，粉状产品过100目筛。取11.8kg粉料与尿素26.2kg磷酸一铵29.5 kg、26.5kg氯化钾以及6.0 kg微肥等加水在复合肥上造粒，干燥、冷却再筛分即为养分含量为15-15-15的粒状复合肥产品，造粒过程中成粒率为80%。颗粒强度29N。产品质量分析结果如下：

实施例4

原料：

(10) 硫酸：工业硫酸，w(H₂SO₄)93%

(11) 磷酸厂酸性废水：w(P₂O₅)5.0%

(12) 磷矿尾矿：w(P₂O₅)4.0%

     100kg磷尾矿粉、100kg磷酸厂酸性废水、90kg硫酸加入带有搅拌器的反应槽中进行混合反应，反应温度为50℃，反应时间为30min，搅拌速率500r/min，反应后物料在100℃下烘干，堆放至室温，将物料粉碎加工成粉状复合肥填充料产品，粉状产品过100目筛。取9.0kg粉料与尿素18.1kg磷酸一铵36.9 kg、30.0kg硫酸钾以及6.0 kg微肥等加水在复合肥上造粒，干燥、冷却再筛分即为养分含量为12-18-15的粒状复合肥产品，造粒过程中成粒率为85%。颗粒强度32N。产品质量分析结果如下：

 

Claims (3)

1. 一种利用磷矿尾矿生产复合肥填充料的方法，包括如下步骤：

(1)将磷矿尾矿烘干、粉碎后与质量浓度93%—98%硫酸和含P2O5质量浓度2%—5%的磷酸厂酸性废水在反应器中混合反应，其中磷矿尾矿:硫酸:磷酸厂酸性废水的质量比为100:50—90:100，控制搅拌速率200—500r/min，反应时间10—30min，反应温度在30—60℃；

(2)将得到的产物在80—100℃下烘干到含水量1—3%，堆放至室温，粉碎加工成粉末状复合肥填充料，

(3)将粉末状产物与尿素、磷铵、硫酸钾或者氯化钾混合后送入圆盘造粒机加水造粒，经干燥、筛分使其颗粒为1—4mm的≥90%，成粒率≥70%  颗粒强度≥25N ，制得颗粒状复合肥。

2.如权利要求1所述的利用磷矿尾矿生产复合肥填充料的方法，其特征在于：烘干粉碎后的粉末状产物中P₂O₅含量为4%—12%，粒度≥100目。

3.如权利要求1所述的利用磷矿尾矿生产复合肥填充料的方法，其特征在于：硫酸既可以用工业硫酸，也可以用废酸或回收的硫酸。