[发明专利]一种利用中低品位磷矿粉制备硫酸钙晶须和聚硅酸盐絮凝剂的方法

说明书

本发明涉及一种利用中低品位磷矿粉制备硫酸钙晶须和聚硅酸盐絮凝剂的方法，属于低品位矿物加工处理技术领域。本发明采用硝酸溶液浸取中低品位磷矿粉得到浸出液和磷矿浸出渣，浸出液经萃取提取稀土、两段钙中和得到肥料级磷酸氢钙和饲料级磷酸氢钙，沉钙滤液加硫酸溶液转换，并经高温加压水热处理得到高纯硫酸钙晶须；磷矿浸出渣经碱性溶液高温加压浸取、酸化得到聚硅酸盐絮凝剂。本发明方法工艺设备简单，操作容易、安全，可直接利用中低品位磷矿生产具有高附加值的肥料级磷酸氢钙、饲料级磷酸氢钙、高纯硫酸钙晶须和聚硅酸盐絮凝剂，处理过程中无固体废弃物产生，实现了低品位矿物资源的有效利用，可达到循环经济、节能减排目的。

技术领域

本发明涉及一种利用中低品位磷矿粉制备硫酸钙晶须和聚硅酸盐絮凝剂的方法，属于低品位矿物加工处理技术领域。

背景技术

磷矿资源属于不可再生资源，是制造磷肥、黄磷、含磷复合肥、磷酸盐、磷系列饲料及食品添加剂等磷化工产品的主要原料。我国作为世界第三大磷矿石开采和出口的国家，磷矿资源储量约为18.9亿吨，基础储量为39.02亿吨，以W(P₂O₅)衡量，我国磷矿资源整体品位较低，90％以上的磷矿为P₂O₅小于30％的中低品位矿，P₂O₅大于30％的富矿仅占总储量的8％左右，品位低于25％的磷矿石占磷矿石总量的78.57％，我国磷矿石90％以上为中低品位磷矿，平均品位仅为17％左右。近年来，随着磷化工产业的快速发展及高品位磷矿资源的大量开采，使得P₂0₅质量分数在30％以上的富矿迅速枯竭。目前，中国近90％的磷矿是难以直接利用的中低品位胶磷矿。

目前，我国中低品位磷矿的利用方式主要是通过选矿过程提高磷矿中的P₂O₅含量后，采用常规方式进行利用，采用选矿提升磷矿品质，会产生大量的尾矿；同时，目前我国湿法磷酸生产主要采用硫酸法生产工艺，该工艺生产过程中产生大量难以利用的磷石膏，造成了严重的环境影响，且浪费了大量的资源。

硫酸钙晶须即石膏晶须，是指硫酸钙(CaSO₄)纤维状单晶体，分为无水硫酸钙(CaSO₄)晶须、半水硫酸钙(CaSO₄·0.5H₂O)晶须和二水硫酸钙(CaSO₄·2H₂O)晶须。硫酸钙晶须具有耐高温、耐酸碱性、抗化学腐蚀、电绝缘性好、强度高、韧性和相容性好、易进行表面处理等优异的物理、化学特性和机械性能，作为新型功能材料广泛用于塑料、橡胶、粘接剂、摩擦材料、涂料、油漆、隔热材料、轻质建材等产品制造中。与其他无机晶须相比，硫酸钙晶须是毒性最低的绿色非金属环保材料。

聚硅酸盐是一类新型无机高分子絮凝剂，是在聚硅酸(即活化硅酸)及传统的铝盐、铁盐等絮凝剂的基础上发展起来的聚硅酸与金属盐的复合产物。由于该类絮凝剂同时具有电中和及吸附架桥作用，絮凝效果好，且易于制备，价格便宜，广泛应用于给水和污水处理领域。

目前，没有利用中低品位磷矿粉制备硫酸钙晶须和聚硅酸盐絮凝剂的方法。

发明内容

针对现有中低品位磷矿的利用方式和湿法磷酸生产过程中存在的问题，本发明提供一种利用中低品位磷矿粉制备硫酸钙晶须和聚硅酸盐絮凝剂的方法，本发明通过采用硝酸溶液处理中低品位磷矿，使原料中的磷、钙和有价元素稀土等进入液相，通过萃取提取稀土，硫酸转换法制备高品质的硫酸钙晶须及富集硅渣制备聚硅酸盐絮凝剂，可实现中低品位磷矿的直接利用、固废零排放，达到绿色化工清洁生产、节能减排的目的。

本发明的技术方案：采用硝酸溶液浸取中低品位磷矿粉得到浸出液和磷矿浸出渣，浸出液经萃取提取稀土、两段钙中和得到肥料级磷酸氢钙和饲料级磷酸氢钙，沉钙滤液加硫酸溶液转换，并经高温加压水热处理得到高纯硫酸钙晶须；磷矿浸出渣经碱性溶液高温加压浸取、酸化得到聚硅酸盐絮凝剂。