【摘 要】
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我国的磷矿储量排在世界前三位,但低品位磷矿占比却远高于磷富矿。加上长期存在“采富弃贫”的开采模式,大量的低品位磷矿得不到妥善处理与处置,废弃的磷尾矿堆积成山。这不仅占用了宝贵的土地资源,而且还污染了周围环境。由于低品位磷矿P2O5含量低,杂质含量高,开展低品位磷矿的高效利用研究,使其变废为宝就有重要意义。于是本文采用了焙烧-浸提-酸活化的“三位一体”新工艺,使低品位磷矿转化成一种新型复合土壤调理剂
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我国的磷矿储量排在世界前三位,但低品位磷矿占比却远高于磷富矿。加上长期存在“采富弃贫”的开采模式,大量的低品位磷矿得不到妥善处理与处置,废弃的磷尾矿堆积成山。这不仅占用了宝贵的土地资源,而且还污染了周围环境。由于低品位磷矿P2O5含量低,杂质含量高,开展低品位磷矿的高效利用研究,使其变废为宝就有重要意义。于是本文采用了焙烧-浸提-酸活化的“三位一体”新工艺,使低品位磷矿转化成一种新型复合土壤调理剂。三个工序的主要作用为:焙烧-浸提过程主要是富集磷矿提高品位,同时把钙镁杂质通过硝酸铵溶液浸出得到硝酸铵钙镁水肥,实现杂质的资源化利用;酸活化过程主要是利用富集后得到的磷矿中间体生产复合土壤调理剂。结果表明:研究的低品位磷矿主要由Ca5(PO4)3F和碳酸盐组成,P2O5含量为10.18%。在整个焙烧过程中,Ca5(PO4)3F几乎不发生分解,而碳酸盐最终分解为Ca O和Mg O。使用焙烧温度850℃,恒温时间40 min,磷矿过筛100目的条件焙烧后,磷矿的P2O5含量提升到15.35%,烧失量为30.15%。然后将焙烧样品倒入NH4NO3溶液中进行浸提处理,钙镁氧化物转化为Ca(NO3)2和Mg(NO3)2浸出到液相中,动力学分析表明钙镁浸出过程受中间控制。过滤后的滤渣即为富集后的磷矿,滤液中含有Ca(NO3)2、Mg(NO3)2与剩余NH4NO3,经过酸碱中和后可做水肥使用。另外,浸提过程产生的NH3可用稀硝酸吸收生成硝酸铵循环利用。在水浴温度=90℃,c(NH4NO3)=2 mol/L,搅拌速率=150r/min,n(NH4+):[n(Ca2+)+n(Mg2+)]=5.5:1和反应时间=60 min的条件下浸提后,P2O5含量提升至29.04%。最后,通过磷矿与脲硫酸反应活化难溶性磷。酸活化过程的最佳反应条件为:硫酸用量为理论用酸量的130%,n(CH4N2O):n(H2SO4):n(H2O)=1.8:1:1,反应温度30℃,磷矿浆液的固液比为1:3,搅拌速度150 r/min,搅拌时间20 min。该条件下,磷活化率为96.2%,经过焙烧处理后磷矿与脲硫酸的反应活性没有降低。反应烘干后的产物为Ca SO4·4CO(NH2)2、Ca SO4·0.5H2O、Ca HPO4、Ca(H2PO4)2以及(NH4)2SO4等。然后,在产物中加入氯化钾,得到土壤调理剂。复合土壤调理剂的营养组分丰富,呈弱酸性且溶解度高,有毒有害物质含量也低于国家标准限值。焙烧-浸提-酸活化的“三位一体”工艺制备复合土壤调理剂,为低品位磷矿的综合利用提供了新思路。
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