磷矿资源作为主要矿产资源之一,是日常生活的重要物质基础,是社会发展的基本保障。但随着磷矿大量被开采,磷矿资源日益匮乏,形势不容乐观。磷尾矿是采选矿企业利用中低品位磷矿选取精矿后产生的一种矿业“废弃物”。目前,由于经济技术的落后,综合利用磷尾矿尚未找到高效可行的方法。磷尾矿的大量堆放,不仅占用耕地,浪费资源,而且给生态环境带来严重危害。作为“二次矿产资源”,磷尾矿中含大量可回收再利用的元素,例如镁、钙、磷等。找到回收利用这些元素的有效途径,不仅能解决尾矿堆放带来的环境污染问题,还能带来巨大的经济、社会效益。本文选取湖北鄂中生态工程有限公司某工艺浮选磷矿产生的尾矿作为研究对象,采用循环酸浸的工艺处理该尾矿。首先利用“四分法”将尾矿混匀,再利用工业盐酸对尾矿进行酸浸预处理,得到矿渣与酸浸液。对矿渣进行水洗,将水洗液与酸浸液混合得到氯磷酸钙。利用稀硫酸对酸浸液进行酸化,控制反应条件,得到形貌良好的二水合硫酸钙晶须。一部分酸化滤液参与混配下次循环硫酸,将另一部分酸化滤液进行浓缩得到产品六水合氯化镁。浓缩滤液与冷凝液返回到下次循环酸解尾矿。磷尾矿中的钙、镁、磷等元素在该循环工艺中得到了有效利用。研究结论如下:1)通过利用XRF、XRD、SEM、TG等研究手段对实验对象磷尾矿进行初步矿物学探究。结果表明:该磷尾矿中Mg O含量高达19.75%,Ca O含量为57.81%,P₂O₅含量为7.44%,属于低品位高镁磷尾矿;该磷尾矿主要由白云石、石英、氟磷灰石等物相组成;该尾矿在180℃失去结晶水,450℃时开始分解碳酸镁,700℃时开始分解碳酸钙,820℃时恒重,整个过程质量损失率达46%。2)为使尾矿中的钙、镁、磷等有效元素得到充分利用,从效益最大化工业实际生产角度出发考虑,利用控制变量法,探索出用工业盐酸酸解该尾矿的最佳条件为:每酸解100g尾矿需工业盐酸提供2.02 mol H⁺、采用工业盐酸滴加到矿浆中的加料方式、反应温度60℃、搅拌速度120～150r/min、反应时间30min。3)利用工业盐酸酸解磷尾矿得到的酸浸液,通过控制变量法,探究出制备硫酸钙晶须的最佳条件:采用将酸浸液滴入稀硫酸中的滴加方式,反应温度75℃,搅拌速度150r/min,氢离子浓度3mol/L,镁离子浓度3.3mol/L,反应时间90min。此条件下制得的硫酸钙晶须长径比达60。4)通过对比三个不同工艺流程图实验结果,发现采用酸化滤液稀释硫酸,浓缩滤液返回下次循环酸解尾矿,制得的晶须长径比最大为55左右。待体系达到平衡时,磷尾矿分解率稳定在99%左右,硅渣质量在8g左右,硫酸钙晶须质量在70g左右,固体一质量在2g左右,固体二质量波动较大。但该工艺中冷凝液未得到有效利用,工艺流程仍需改进。5)从保证产品质量以及节约能耗的角度出发设计出最优工艺流程。循环到体系稳定后,酸化滤液氢离子物质的量浓度为2.65mol/L,冷凝液氢离子物质的量浓度为3.45mol/L;磷尾矿中钙、镁、磷等有效元素酸浸率均达到99%以上,硅渣质量在8.5g左右;硫酸钙晶须长径比达60,且颜色洁白,杂质少,质量在70g左右;出口一析出固体主要为氯磷酸钙,质量在2.5g左右。出口二析出固体主要为六水合氯化镁,质量波动较大。本论文的创新点为以下三点:1)相较于硫酸与磷酸,用盐酸分解尾矿不会产生硫酸钙沉淀导致尾矿中钙元素损失且产物易分离。2)采用常压酸化法制得形貌良好的二水硫酸钙晶须,相较于高温高压水热法节省能耗,并将该方法融入处理磷尾矿的整流程。3)设计出合理工艺流程。采用循环酸浸的方式处理高镁磷尾矿,使得其中的钙、镁、磷等元素均得到有效回收利用,各出口产品稳定,同时整个流程无“三废”排放。该工艺处理尾矿效率高,节省能耗,为企业处理高镁磷尾矿提供了数据参考。