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磷矿是生产湿法磷酸和磷肥的主要原料。目前我国的磷矿资源逐渐趋于贫化且杂质含量较高,造成后续磷酸生产加工过程困难以及磷肥的品质降低。铁、镁、铝等主要杂质在磷矿中存在不同的赋存状态,相同含量的杂质在不同赋存状态下的反应活性也大不相同。本文通过以绵竹胶磷矿为矿源,对胶磷矿进行物相分析,并在实验室条件下进行磷矿萃取,以期明确杂质在反应过程中的存在形式及作用情况,最终建立一套针对选矿、购矿的磷矿评价体系,以控制用于生产使用的磷矿的品质,提高湿法磷酸的生产效率和产品质量。 为得到绵竹胶磷矿中铁铝杂质的赋存状态,本文采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、偏光显微镜对绵竹胶磷矿进行了矿相研究。研究表明,绵竹磷矿中铁杂质主要赋存在以黄铁矿和褐铁矿为主的铁质矿物中,以黄铁矿形式存在的铁为萃取过程中的非活性铁。矿中铝杂质主要赋存在以白水云母、蒙脱石为主的粘土矿物中,其中蒙脱石矿物中的铝比白水云母矿物中的铝萃出活性高。采用前处理方法—碱融和盐酸处理磷矿,可以得到准确的铁铝总量和活性含量,也可以通过物相成分计算方法估算铁铝活性含量。 通过系统的实验研究,得到液固比、 SO3含量、反应时间、反应温度等酸解反应条件对矿中磷、铁、铝萃取率的影响规律以及磷矿酸解的优化的工艺参数条件组合:反应温度为75-80℃,SO3含量为20-25g/L,液固比为2.5,P2O5浓度为18%,反应时间2h。该反应条件经具有车间代表性的小型萃取装置验证其优越性。并通过多元二次方程拟合实验结果,可在一定范围内有效预测不同工艺组合下磷铁铝萃出率,为实验研究及实际生产提供有效指导。 以上研究结果为绵竹胶磷矿的评价提供了手段,并可通过理论计算预测磷矿中铁、铝等杂质的萃出情况。其中部分结果已成功地应用于生产实践。