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由于磷矿资源的不断贫化,为了满足湿法磷酸生产对磷矿石质量的要求,需对磷矿进行浮选。我国每年通过磷矿浮选产生大量磷尾矿,磷尾矿的堆积,不仅占用土地,还对生态环境造成污染。尾矿中的磷、镁、钙是植物生长必需的营养元素,有效利用这些元素,将尾矿制备成复混肥料具有重要的经济效益、环境效益和社会效益。本课题以高镁磷尾矿为研究对象,先对其工艺特性进行分析,之后分别采用浓硫酸、废磷酸对磷尾矿进行分解,探究酸解磷尾矿的最优工艺条件。设计不同原料配比,采用MathCAD软件计算复混肥料配方,分别采用浓硫酸、废磷酸以及硫酸、废磷酸分步分解磷尾矿制备高、中、低浓度复混肥料。主要研究内容及结论如下:(1)实验采用的磷尾矿主要物相为CaMg(CO3)2,MgO含量为18.65%,CaO含量为32.30%,P2O5含量为4.09%。其反应活性为99.94%,反应活性较高,较易发生酸解反应;抗阻缓系数为4.30,抗阻缓性较强,在硫、磷混酸中的分解能力较强。其发泡性及泡沫稳定性较强,泡沫稳定指数较高,为2505.8 mL·min,属于严重发泡的低品位磷矿。(2)采用浓硫酸分解磷尾矿,考察硫酸质量分数、硫酸用量、反应时间和尾矿粒度等4个因素对镁转化率、磷转化率、游离酸含量的影响,并根据单因素实验结果设计、进行正交试验。结果表明各因素对镁转化率、磷转化率的影响趋势大体相同,尾矿粒度对镁转化率、磷转化率的影响最为显著。结合单因素实验、正交试验结果,得到硫酸分解磷尾矿工艺的最优工艺条件为:尾矿粒度0.13 mm,硫酸质量分数98%,硫酸用量105%,反应时间20 min。此条件下镁转化率为93.88%,磷转化率为87.19%,游离酸含量为5.89%,水分含量为9.60%。(3)采用废磷酸分解磷尾矿,考察废磷酸用量、反应时间和尾矿粒度等3个因素对镁转化率、磷转化率、游离酸含量的影响。结果表明各因素对镁、磷转化率的影响趋势不相同,其中尾矿粒度对镁转化率的影响最为显著,反应时间对磷转化率影响最为显著。废磷酸分解磷尾矿的最优工艺条件为:尾矿粒度0.13 mm,废磷酸用量105%,反应时间90 min,此时镁转化率为74.58%,有效磷含量为18.96%,有效磷转化率为-1.98%,游离酸含量为4.32%,水分含量为34.75%。(4)设计配方,制备了不同类型的三元复混肥料。结果表明:采用浓硫酸分解磷尾矿制备复混肥料时,物料粘结成块,各养分分布不均,且后续烘干、粉碎等工序难以进行;采用废磷酸分解磷尾矿制备复混肥料具有工艺简单、条件温和、经济性好等优点,样品符合国家标准,但镁转化率偏低、废磷酸中有效磷退化(退化率为1.98%)、反应时间长;采用硫酸、磷酸分步分解磷尾矿制备复混肥料镁转化率在一些配方中得以保障,但是无法遏制废磷酸中有效磷的退化,致使产品中的有效磷与预设值有约1%的绝对误差。