專利名稱：利用磷礦尾礦生產(chǎn)復(fù)合肥填充料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化工領(lǐng)域，具體來說涉及一種以中低品位磷礦尾礦為原料生產(chǎn)復(fù)合肥填充料的方法。
背景技術(shù)：
磷礦是一種重要的化工礦物原料。用它可以制取磷肥，也可以用來制造黃磷、磷酸、磷化物及其他磷酸鹽類，以用于醫(yī)藥、食品、火柴、染料、制糖、陶瓷、國防等工業(yè)部門。磷礦在工業(yè)上的應(yīng)用已有一百多年的歷史。隨著磷礦的開采和利用，磷礦資源日趨貧化，已被國土資源部列入2010年后不能滿足國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求的20種礦種之一，列為不可再生的戰(zhàn)略資源。我國80%的磷礦為中低品位磷礦，為了滿足濕法磷酸對原料礦石的質(zhì)量要求， 目前我國主要通過各種選礦技術(shù)獲得適合生產(chǎn)磷酸的磷精礦，每生產(chǎn)1噸磷精礦，將產(chǎn)生 0. 44噸的尾礦，每年將產(chǎn)生700萬噸以上的磷礦尾礦。磷尾礦由于P2O5含量低，有害雜質(zhì)含量高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足濕法磷酸和酸法磷肥對礦石品位及質(zhì)量的要求，近幾年雖然有一些磷尾礦綜合利用的技術(shù)出現(xiàn)，但未從根本上解決磷礦選礦尾礦的利用問題。我國磷礦尾礦的綜合利用率僅為7%左右，由于磷礦尾礦的大量堆積不僅會占用大面積的土地和農(nóng)田資源， 耗費(fèi)較多的堆場建設(shè)和維護(hù)費(fèi)用；而且露天存放，長期受風(fēng)吹、日曬、雨淋，有害成分會通過大氣、土壤地表或地下水等介質(zhì)破壞生態(tài)環(huán)境，降低農(nóng)作物產(chǎn)量和質(zhì)量，直接或間接影響當(dāng)?shù)鼐用窠】?；尾礦庫區(qū)表面產(chǎn)生的粉塵會惡化周圍地區(qū)的衛(wèi)生條件；尾礦中的有關(guān)成分以及殘留的選礦劑也對生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的危害。目前，我國因尾礦造成的污染面積達(dá)百萬畝，間接污染土地面積1000多萬畝。含磷污水的排放不僅會造成諸如水體富營養(yǎng)化等環(huán)境問題，還會極大地浪費(fèi)的磷資源。例如某磷酸廠生產(chǎn)磷酸時排出大量酸性廢水，每小時達(dá)600m3，其中可溶性P2O5質(zhì)量百分比為m 3%，照此計算，每年由污水中帶出損失的可溶性P2O5超過2萬噸。在我國，復(fù)合肥產(chǎn)量已高達(dá)5000多萬噸，復(fù)合肥生產(chǎn)中需要消耗大量填充材料， 起到調(diào)整養(yǎng)分含量或改變物性的作用，目前常見的填充料如凹凸棒土、膨潤土等都需要開采、運(yùn)輸、破碎、球磨，這一過程需要大量的人力和物力，使得復(fù)合肥生產(chǎn)成本變高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對上述磷資源浪費(fèi)，環(huán)境污染嚴(yán)重，復(fù)合肥生產(chǎn)成本高等現(xiàn)有問題，提供一種利用磷礦尾礦生產(chǎn)復(fù)合肥填充料的方法，以實(shí)現(xiàn)磷礦尾礦和磷酸廠酸性廢水資源化利用，將磷礦尾礦和磷酸廠酸性廢水中的磷進(jìn)行回收利用，同時產(chǎn)物作為復(fù)合肥填充料，提高復(fù)合肥造粒成粒率，改善復(fù)合肥物性，降低復(fù)合肥生產(chǎn)成本。本發(fā)明提供的利用磷礦尾礦生產(chǎn)復(fù)合肥填充料的方法，包括如下步驟
(1)將磷礦尾礦烘干、粉碎后與質(zhì)量濃度93%—98%硫酸和含P205質(zhì)量濃度2%—5% 的磷酸廠酸性廢水在反應(yīng)器中混合反應(yīng)，其中磷礦尾礦硫酸磷酸廠酸性廢水的質(zhì)量比為100:50— 90:100，控制攪拌速率200— 500r/min，反應(yīng)時間10 — 30min，反應(yīng)溫度在30—(2)將得到的產(chǎn)物在80—100°C下烘干到含水量1一3%，堆放至室溫，粉碎加工成粉末狀復(fù)合肥填充料，
(3)將粉末狀產(chǎn)物與尿素、磷銨、硫酸鉀或者氯化鉀混合后送入圓盤造粒機(jī)加水造粒， 經(jīng)干燥、篩分使其顆粒為1 一4mm的> 90%，成粒率> 70%顆粒強(qiáng)度> 25N，制得顆粒狀復(fù)口肌。上述利用磷礦尾礦生產(chǎn)復(fù)合肥填充料的方法，其中烘干粉碎后的粉末狀產(chǎn)物中 P2O5含量為4% —12%，粒度彡100目。上述利用磷礦尾礦生產(chǎn)復(fù)合肥填充料的方法，其中磷礦尾礦中的難溶性磷50% 以上轉(zhuǎn)化為可供植物吸收利用的有效磷。上述的利用磷礦尾礦生產(chǎn)復(fù)合肥填充料的方法，其中硫酸既可以用工業(yè)硫酸，也可以用廢酸或回收的硫酸。與現(xiàn)有技術(shù)相比，其突出特點(diǎn)在于在理論的指導(dǎo)下找到了將磷礦尾礦中難溶性磷大部分轉(zhuǎn)變成水溶性磷和枸溶性磷的合理工藝路線，此過程反應(yīng)完全，流程簡單，成本低廉，所用的原料為磷礦尾礦、廢硫酸和磷酸廠酸性廢水，為產(chǎn)品增加了磷、鎂、硫以及多種微量元素。反應(yīng)完成后不產(chǎn)生廢酸、廢液和廢料，避免了二次污染。由于利用的原料是制約磷化工企業(yè)發(fā)展的磷礦尾礦和磷酸廠酸性廢水，節(jié)約了磷資源的同時，也減少了對環(huán)境的污染以及處理廢物的費(fèi)用和土地。實(shí)現(xiàn)了資源的循環(huán)利用，變廢為寶，為處理堆積如山的磷礦尾礦開辟了一條新的途徑。反應(yīng)后的產(chǎn)品可用作復(fù)合肥填充料，產(chǎn)品中含有的有效磷能減少復(fù)合肥生產(chǎn)中磷原料的消耗，其在復(fù)合肥中造粒效果較好，能有效的改善復(fù)合肥物性，提高成粒率及顆粒強(qiáng)度。減少了對凹凸棒土、膨潤土等礦物的開采，以及對凹凸棒土等礦物破碎、球磨、運(yùn)輸?shù)荣M(fèi)用，能有效的降低復(fù)合肥生產(chǎn)的成本。此技術(shù)具有良好的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效
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具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
原料
(1)硫酸工業(yè)硫酸，W(H2SO4)98%
(2)磷酸廠酸性廢水w(P2O5) 2.0%
(3)磷礦尾礦w(P2O5) 12. 0%
IOOkg磷尾礦粉、IOOkg磷酸廠酸性廢水、70kg硫酸加入帶有攪拌器的反應(yīng)槽中進(jìn)行混合反應(yīng)，反應(yīng)溫度為30°C，反應(yīng)時間為lOmin，攪拌速率200r/min，反應(yīng)后物料在80°C下烘干，堆放至室溫，將物料粉碎加工成粉狀復(fù)合肥填充料產(chǎn)品，粉狀產(chǎn)品過100目篩。取 8. 66kg粉料與尿素15. 88kg磷酸一銨46. 5kg、21. 67kg氯化鉀鉀以及7. 388kg微肥等加水在復(fù)合肥上造粒，干燥、冷卻再篩分即為養(yǎng)分含量為12-23-13的粒狀復(fù)合肥產(chǎn)品，造粒過程中成粒率為76%。顆粒強(qiáng)度四仏產(chǎn)品質(zhì)量分析結(jié)果如下復(fù)合肥填充料 s S MU%有效IjA %游離酸 S有效鎂 %粉狀11. 17. 8381,410. IS
實(shí)施例2 原料
(4)硫酸工業(yè)硫酸，w(H2SO4) 96%
(5)磷酸廠酸性廢水=W(P2O5)2. 5%
(6)磷礦尾礦w(P2O5) 8. 1%
IOOkg磷尾礦粉、IOOkg磷酸廠酸性廢水、60kg硫酸加入帶有攪拌器的反應(yīng)槽中進(jìn)行混合反應(yīng)，反應(yīng)溫度為40°C，反應(yīng)時間為20min，攪拌速率300r/min，反應(yīng)后物料在80°C下烘干，堆放至室溫，將物料粉碎加工成粉狀復(fù)合肥填充料產(chǎn)品，粉狀產(chǎn)品過100目篩。取7. 5kg 粉料與尿素26. Okg磷酸一銨30. 5 kg、30. Okg硫酸鉀以及6. 0 kg微肥等加水在復(fù)合肥上造粒，干燥、冷卻再篩分即為養(yǎng)分含量為15-15-15的粒狀復(fù)合肥產(chǎn)品，造粒過程中成粒率為78%。顆粒強(qiáng)度四仏產(chǎn)品質(zhì)量分析結(jié)果如下
實(shí)施例3 原料
(7)硫酸工業(yè)硫酸，w(H2SO4) 96%
(8)磷酸廠酸性廢水:w(P2O5) 3. 2%(9)磷礦尾礦w (P2O5) 7. 2%
IOOkg磷尾礦粉、IOOkg磷酸廠酸性廢水、50kg硫酸加入帶有攪拌器的反應(yīng)槽中進(jìn)行混合反應(yīng)，反應(yīng)溫度為60°C，反應(yīng)時間為20min，攪拌速率400r/min，反應(yīng)后物料在90°C下烘干，堆放至室溫，將物料粉碎加工成粉狀復(fù)合肥填充料產(chǎn)品，粉狀產(chǎn)品過100目篩。取 11. 8kg粉料與尿素26. 2kg磷酸一銨29. 5 kg、26. 5kg氯化鉀以及6. 0 kg微肥等加水在復(fù)合肥上造粒，干燥、冷卻再篩分即為養(yǎng)分含量為15-15-15的粒狀復(fù)合肥產(chǎn)品，造粒過程中成粒率為80%。顆粒強(qiáng)度四仏產(chǎn)品質(zhì)量分析結(jié)果如下
實(shí)施例4 原料
(10)硫酸工業(yè)硫酸，w(H2SO4) 93%
(11)磷酸廠酸性廢水w(P2O5) 5.0%
(12)磷礦尾礦w(P2O5) 4. 0%
IOOkg磷尾礦粉、IOOkg磷酸廠酸性廢水、90kg硫酸加入帶有攪拌器的反應(yīng)槽中進(jìn)行混合反應(yīng)，反應(yīng)溫度為50°C，反應(yīng)時間為30min，攪拌速率500r/min，反應(yīng)后物料在100°C下烘干，堆放至室溫，將物料粉碎加工成粉狀復(fù)合肥填充料產(chǎn)品，粉狀產(chǎn)品過100目篩。取9. Okg 粉料與尿素18. Ikg磷酸一銨36. 9 kg、30. Okg硫酸鉀以及6. 0 kg微肥等加水在復(fù)合肥上造粒，干燥、冷卻再篩分即為養(yǎng)分含量為12-18-15的粒狀復(fù)合肥產(chǎn)品，造粒過程中成粒率為85%。顆粒強(qiáng)度32N。產(chǎn)品質(zhì)量分析結(jié)果如下
權(quán)利要求
1.一種利用磷礦尾礦生產(chǎn)復(fù)合肥填充料的方法，包括如下步驟(1)將磷礦尾礦烘干、粉碎后與質(zhì)量濃度93%—98%硫酸和含P205質(zhì)量濃度2%—5%的磷酸廠酸性廢水在反應(yīng)器中混合反應(yīng)，其中磷礦尾礦硫酸磷酸廠酸性廢水的質(zhì)量比為100:50— 90:100，控制攪拌速率200— 500r/min，反應(yīng)時間10 — 30min，反應(yīng)溫度在30—60 0C ；(2)將得到的產(chǎn)物在80—100°C下烘干到含水量1一3%，堆放至室溫，粉碎加工成粉末狀復(fù)合肥填充料，(3)將粉末狀產(chǎn)物與尿素、磷銨、硫酸鉀或者氯化鉀混合后送入圓盤造粒機(jī)加水造粒，經(jīng)干燥、篩分使其顆粒為1一4mm的> 90%，成粒率> 70%顆粒強(qiáng)度> 25N，制得顆粒狀復(fù)口肌。
2.如權(quán)利要求1所述的利用磷礦尾礦生產(chǎn)復(fù)合肥填充料的方法，其特征在于烘干粉碎后的粉末狀產(chǎn)物中I32O5含量為4%—12%，粒度彡100目。
3.如權(quán)利要求1所述的利用磷礦尾礦生產(chǎn)復(fù)合肥填充料的方法，其特征在于硫酸既可以用工業(yè)硫酸，也可以用廢酸或回收的硫酸。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用磷礦尾礦生產(chǎn)復(fù)合肥填充料的方法，包括步驟如下⑴將磷礦尾礦烘干、粉碎后與硫酸和磷酸廠酸性廢水在反應(yīng)器中混合反應(yīng)；⑵將得到的產(chǎn)物在80—100℃下烘干，堆放至室溫，粉碎加工成粉末狀復(fù)合肥填充料；⑶將粉末狀產(chǎn)物與尿素、磷銨、硫酸鉀或者氯化鉀混合后送入圓盤造粒機(jī)加水造粒，經(jīng)干燥、篩分制得顆粒狀復(fù)合肥。本發(fā)明既利用了磷尾礦和磷酸廠酸性廢水中的磷，以減少復(fù)合肥生產(chǎn)中磷原料的消耗，其產(chǎn)物代替復(fù)合肥生產(chǎn)中需要消耗的填充料，降低了復(fù)合肥生產(chǎn)的成本，又緩解了磷尾礦堆積用地難的壓力，同時減輕磷尾礦和廢水對環(huán)境的危害，減少尾礦庫維護(hù)費(fèi)用及磷酸廠酸性廢水的處理費(fèi)用，具有明顯的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)意義。
文檔編號C05G3/00GK102557834SQ20121005116
公開日2012年7月11日 申請日期2012年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月1日
發(fā)明者倪國強(qiáng), 劉旭, 夏循峰, 胡宏, 解田, 郭舉 申請人:甕福(集團(tuán))有限責(zé)任公司