[发明专利]一种两步酸浸脱除高磷铁矿中磷的方法

说明书

技术领域

 本发明属于湿法冶金领域，涉及一种两步化学或/和生物酸浸脱除高磷铁矿中磷的方法。

背景技术

中国是全世界最大的钢铁生产和消费国。随着我国钢铁工业高速发展，对铁矿石原料需求也越来越大。我国铁矿储量有576亿吨，可直接利用的经济型储量仅166亿吨，难选冶高磷铁矿100亿吨（其中40亿吨品位很高），难冶炼的钒钛共生矿120亿吨，其他为难选低品位杂矿。目前我国经济型铁矿资源已逐渐枯竭，近几年，我国一半以上的铁矿石依赖进口，而国际铁矿石价呈非理性的飞涨。开发利用我国高品位难选冶高磷铁矿势在必行。

在湖北省西部和湖南、江西、贵州、四川、云南等南方诸省区，广泛分布着含磷较高的高磷铁矿资源,储量约为100吨。我国的高磷铁矿以宁乡式高磷鲕状赤铁矿为主。其特点是，部分富矿品位达到45～50％。矿石含磷高，一般在0.4～1.8％。含硫较低，平均为0.026％(w/w)。当前高磷铁矿之所以不能直接用于钢铁冶炼，原因在于它们所含有害元素磷的含量过高，往往高达1% 以上。磷可导致钢材产生“冷脆”，因而钢铁冶炼要求铁矿原料中磷的含量应在0.3%以下，而且磷的含量越低越好。

目前，已经研究的高磷铁矿石的降磷方法有选矿方法、化学方法、生物方法、高温冶炼方法。但选矿方法和高温冶炼方法存在脱磷率低，成本高的缺陷，其应用受到限制。化学方法和生物方法主要是用化工或生物法生产的矿物酸在常温浸取高磷铁矿中磷，其特点是脱磷率高，铁矿中磷含量可由1.0-2.0%(w/w)降至0.10-0.20%。生物法比化学法还有成本低、环境友好等优点。

前人无论是用化学方法还是用生物方法，其操作都是用矿物酸如硫酸一步将高磷铁矿矿浆pH调至2.0 以下，然后做固液分离，得到的固体渣含磷量在0.3%(w/w) 以下，而得到的酸性滤液最多只能循环使用三次，循环使用三次后的滤液溶解有高浓度的磷和钙﹑镁﹑铝等杂质离子。这样的滤液离子强度高，离子活度系数低，因而滤液用石灰中和后，所得的二次滤液中溶解的磷酸根浓度高，这样的滤液不能排放到环境中，因而这样的方法在环境评估时不能通过。此外，由于酸性滤液不能循环使用，势必导致酸浸时使用较多的新鲜矿物酸。另外，由于酸性滤液不能循环使用，中和酸性滤液所用的碱性石灰量加大。这些都增加了生产成本。

发明内容

本发明目的是为现有技术当中解决二次滤液中溶解的磷酸根浓度高，滤液不能排放到环境中及酸性滤液不能循环使用、中和酸性滤液所用的碱性石灰量加大的问题。

一种两步酸浸脱除高磷铁矿中磷的方法，包括以下步骤：

1）将含磷量0.4-2%（w/w）的高磷铁矿块磨细成粒径为0.03-5 毫米的粉末，置于容器中；

2） 在上述容器中加入一定量浓矿物酸或/和一定量水配成的酸性浸取液搅拌浸取上述矿粉，矿粉固体在酸液中浓度为5-300 (g/L), 浸取时间为 0.08-365天。 当矿浆pH 为 1.6 -3.0 时，停止浸取，做固液分离，得到滤液和固体渣，使固体渣中含水量小于 40%(w/w)；

3）步骤2)中滤液用碱液如石灰水中和后排放到周围环境中，步骤2)中固体渣用步骤3)中滤液或/和浓矿物酸或/和水配成的酸性浸取液搅拌浸取，矿粉固体在酸液中浓度仍为5-300 (g/L), 浸取时间仍为 0.08-365天。当矿浆pH 为 0.5 -1.0 时，停止浸取，做固液分离，得到滤液和固体渣，使固体渣中含水量小于 40%(w/w)； 

4）步骤3)中固体渣干燥后即得到含磷量为0.06-0.20%(w/w)的高磷铁矿，它可作为合格的铁矿石送到炼铁厂。步骤3)中滤液用碱液如石灰水中和后做固液分离，所得固体渣可用作农业磷肥，所得滤液可排放到周围环境中。

所述步骤2）和3）中所述矿物酸可以是化工生产的硫酸或/和盐酸或/和硝酸，也可以是微生物产酸细菌氧化元素硫粉或低价硫化物产生的硫酸。

所述步骤3）中滤液可循环用作步骤2）产生的固体渣的浸取液的一部分或全部。循环多次后，滤液中的磷酸根浓度会达到一个较高的值，阻碍步骤2）得到的固体渣中磷的浸出，当固体渣中磷含量不能低于0.20%(w/w)时，这时需停止循环使用步骤3）中滤液，此滤液用石灰水中和后得到沉淀。分离固液后，得到的固体磷酸钙可作农业上的磷肥。所得滤液可排放到周围环境中。

 

所述步骤2）和3）所述的水可以是自来水，也可以是民用或工业废水。在用元素硫生物法生产硫酸时，所用水可以仅是含有产酸菌的民用废水，不加任何化工生产的矿物酸。