酸对中低品位胶磷矿中磷浸出率的影响

1、文章编号:1008 7524(201104 0009 02酸对中低品位胶磷矿中磷浸出率的影响*赵丽君,陈前林,郭 娜(贵州大学化学与化工学院,贵州贵阳550003摘要:分别采用盐酸、硝酸和硫酸对贵州织金新华胶磷矿石进行酸溶解,研究了反应时间、酸添加量和酸浓度等因素对磷矿中P2O5浸出率的影响。实验结果表明,酸用量及酸浓度对磷矿中磷浸取率的影响较大,胶磷矿经硝酸溶解后P2O5的浸出率达到98.87%。关键词:磷矿石;P2O5;浸出率中图分类号TD971 文献标识码:A0 引言当今,磷矿富矿资源日渐枯竭已成为世界性的问题。据美国地质调查局统计,按储量划分,中国磷矿石的储量居世界第一位,摩洛哥和西撒

2、哈拉居第二位,在这个统计数据中,中国的储量包含了90%的中低品位矿石1。我国可供加工利用的磷矿石的基础储量相对较低,绝大部分磷矿必须经选矿富集后才能满足磷酸和高浓度磷肥生产要求。因此,如何合理开发利用中国大量的低品位磷矿,是磷肥和磷化工行业迫切需要解决的重要问题2,3。本实验以贵州织金新华胶磷矿为原料,使用盐酸、硝酸和硫酸作为浸出剂,就反应时间、酸的用量和酸浓度等因素对磷矿中P2O5浸出率的影响进行了研究。1实验部分1.1 实验原料与试剂实验用磷矿为贵州织金新华磷矿,主要化学组成见表1,实验用硫酸、硝酸和盐酸等均为分析纯。1.2 实验方法按比例量取预先配制的不同浓度的盐酸、硝酸和硫酸,并将其置

3、于烧杯中,然后将装有10g 磷矿粉的100mL小烧杯放置到磁力搅拌器上,缓慢加入酸溶液,并开动搅拌器,转速为300r/ m in,反应一定时间即停止搅拌。加入一定量蒸馏水稀释,过滤全部反应料浆,滤饼洗涤35次。将滤液定容至500mL,吸取10m L稀释液于250 m L高型烧杯中,按磷钼酸喹啉重量法4分析试样中的P2O5。2 实验结果及讨论2.1 酸浓度对P2O5浸取率的影响实验条件为:矿粉平均粒度为154280 m, 3种浓酸的用量均为10mL,分别配制成相应的浓度,酸浓度对P2O5浸取率的影响见图1 。图1 酸浓度对P2O5浸取率的影响从图1看出,在规定时间内,P2O5浸取率随盐酸和硝酸浓

4、度升高而呈上升趋势,在实验研究的酸浓度范围内,初始的盐酸和硝酸浓度升高,溶9*收稿日期:2010 12 19液中氢离子浓度及活性增加,传质推动力几乎按比例提高,磷矿分解速率加快;当盐酸和硝酸浓度相同时,用盐酸时P 2O 5的浸取率均低于用硝酸的,这是由于等体积的浓酸配制成相同浓度时,盐酸溶液中氢离子的总量低于硝酸的,且从表2可见,硝酸溶解后溶液中铁的溶出率均高于盐酸和硫酸。但是用硫酸时,P 2O 5浸取率偏低,主要由于反应一开始便会生成固体硫酸钙层包裹在未反应的磷矿粉颗粒表面,要继续进行反应,反应物必须穿过形成的硫酸钙薄膜才行5,短时间内由于包裹层的存在,酸溶液不能充分与磷矿接触;而表2中显示

5、当硫酸浓度增加到一个相当大的值时,浸出液中CaO 质量分数又逐渐上升,这可能是由于覆盖在磷矿表面的不溶性CaSO 4生成溶解性稍大的Ca(H SO 42,使覆盖层不断被破坏,磷矿分解率又重新增大,曲线开始上升6。表2 浸出液中CaO 和Fe 2O 3的质量分数无机酸浸取物酸浓度/(mol L -113579浓酸盐酸CaO硝酸CaO硫酸CaO10.418.688.548.032.2 酸用量对P 2O 5浸取率的影响实验条件为:矿粉平均粒度为154280 m,不同用量的盐酸和硝酸均加水配制成浓度为9mol/L 的溶液后,再加入到矿粉中进行反应,反应时间为10min,酸用量对P 2O 5浸取率的影响

6、见图2 。图2 酸用量对P 2O 5浸取率的影响从图2看出,当盐酸用量为磷矿质量的130%时,P 2O 5浸取率达到96.12%,硝酸用量为磷矿质量的110%时,P 2O 5浸取率达到97.87%,继续增加酸用量,P 2O 5浸取率并无明显提高,这主要是由于本实验所用织金新华矿主要以胶磷矿为主7,包裹镶嵌在胶磷矿中的脉石矿物难于从胶磷矿中完全解离出来,因此即便再增加酸的用量,P 2O 5浸取率也难以提高。2.3 浸出时间对P 2O 5浸取率的影响实验条件为:矿粉平均粒度为154280 m,硝酸和盐酸用量均为10mL,且均加水配制成浓度为9mol/L 的溶液后,再加入到矿粉中进行反应,反应时间对

7、P 2O 5浸取率的影响见表3。表3浸取时间对P 2O 5浸取率的影响 %无机酸浸取时间/min40.2146.6047.25从表3看出,在反应初期(2.5min 以内,磷矿分解速度很快,此后的反应速率逐渐缓慢。当用盐酸和硝酸浸取时,反应时间超过5m in 后,P 2O 5浸取率升高很慢;当用硫酸浸取时,反应开始10m in 后,P 2O 5浸取率基本不再变化。3 结论在用酸分解磷矿的反应中,P 2O 5浸取率与酸浓度和酸的用量等因素有关。随着酸浓度和用量的增加,P 2O 5浸取率均有所提高,所用酸中,盐酸对P 2O 5的浸取率低于硝酸,而用硫酸时P 2O 5浸取率最低。4 参考文献1白木.硫

8、磺涨价困扰磷复肥行业J .磷肥与复肥,2007,22(6:4 6.2庾莉萍.硫磺涨价困扰我国磷肥和磷复肥行业J.硫磷设计与粉体工程,2007,(6:6 8.3张雪杰,张志业,王新龙.磷矿硫酸预处理过程的微孔化研究J.无机盐工业,2010,42(3:26.4胡为柏.浮选M .北京:冶金工业出版社,1983.5产小华,金会心,曾从江.新华磷矿酸解动力学研究J.四川有色金属,2008,(4:25.6崔益顺.人工添加盐类及氧化物对磷矿反应特性的影响的系统效应D.四川大学硕士论文,2002.7张杰,陈代良.贵州织金新华含稀土磷矿床扫描电镜研究J.矿物岩石,2000,20(3:59 64.(下转第13页1

9、0硫酸钙晶须特征衍射峰。经稳定化处理后静置30min 的晶须产物,其衍射峰既有半水硫酸钙晶须的特征衍射峰,又有二水硫酸钙晶须的特征衍射峰。也即其产物包括半水硫酸钙和二水硫酸钙两种物相。XRD 的半定量分析进一步表明,半水硫酸钙晶须和二水硫酸钙晶须的相对质量分数分别是88%和12%。而经稳定化处理后静置2h 的晶须,其X 射线衍射峰都属于二水硫酸钙的衍射特征峰,也即半水硫酸钙晶须都转化为二水硫酸钙晶须。由此可见,磷酸钠虽然可以保持半水硫酸钙晶须的形貌长期不变,但是对半水硫酸钙 晶须的晶型没有长期稳定作用。图4磷酸钠处理后晶须的XRD 图谱3 结论a.磷酸钠对半水硫酸钙晶须形貌长期稳定有较好效果,

10、其最佳条件是磷酸钠用量为0.10%、作用时间20min 、稳定化处理温度100 。b.磷酸钠对半水硫酸钙晶须晶型的稳定有一定作用,即可以使半水硫酸钙晶须的晶型在短时间内保持稳定,但不能使其长期(2h不变。c.磷酸钠对半水硫酸钙晶须稳定化效果的研究,为实现半水硫酸钙晶须在水中的稳定完善其稳定化理论,进而提高半水硫酸钙晶须的质量奠定了一定基础。4 参考文献1李武.无机晶须M .北京:化工工业出版社,2005.2袁致涛,王晓丽,韩跃新,等.水热法合成超细硫酸钙晶须J.东北大学学报:自然科学版,2008,29(4:573 576.3S hi T,Xu B W ,Shi H S.Th e evolu t

11、ion of coal gangu e (CG calcium hydroxide (CH gypsum H 2O sys temJ.M ater.Struct.,2008,41(7:1307 1314.4李爱玲.天然石膏及其开发利用研究进展J .矿产与地质,2004,18(5:30 33.5韩跃新,王宇斌,袁致涛,等.半水硫酸钙晶须水化过程研究J.东北大学学报:自然科学版,2008,29(10:1490 1493.6袁致涛,王宇斌,韩跃新,等.半水硫酸钙晶须稳定化研究J.无机化学学报,2008,24(7:1062 1067.Stabilizing effect of sodiumphosph

12、ate on hem ihydrate calcium sulfate whiskersLIU H o ng y e 1,LIU Fu ling 2,WANG Yu bin 2,YUAN Zhi tao3(1.Air T raffic M anagement Colleg e,Civil A viation Flig ht U niversity o f China,G uang han Sichuan 618307,China;2.Depar tment of Civil &M aterial Engineer ing ,H enan U niv ersity of U r ban

13、Construction,Ping ding shan H enan 467044,China;3.School of R eso ur ces &CivilEng ineer ing,N ortheastern U niver sity ,Sheny angL iaoning 110004,ChinaAbstract:Stabilization effect of s odium phosph ate on crys tallin e phase and crys tal s hape of hemihydrate calcium su lfate w h iskers in aqu

14、eou s solution w as introduced.E ffects of reaction factors su ch as amount of s odium phos phate and reaction time were in vestigated.M orphology,thermal stability an d phase composition of stabilized hemihydrate calcium s ulfate w hiskers w ere character ized b y means of S EM ,DSC TG and XRD.Resu

15、lts indicated that crys tal shape of h emih ydrate calcium sulfate w his kers could be in variableness in tw o hours at 100 w ith addition of 0.10%sodi um phosp hate for 20min and that sodium phosph ate could play a part role in crystalline ph as e stabilization of hemihydrate calcium sulfate w hisk

16、 ers.Keywords:sodium phosphate;hem ihydrate calcium sulfate w hisk er s;s tabiliz ation;effect(上接第10页Influence of acid on phosphateleaching rate from m iddle lowgrade phosphate rockZH AO Li jun,CH EN Qian lin,GU O Na(Chemistr y and Chemical Engineer ing Colleg e of Guizhou U niversit y,Guiyang Guizh

17、o u 550003,ChinaAbstract:T o d ecomp os e Zh ijin Xinh ua phos phate rock fr omGuizh ou province w ith hydrochloric acid,n itric acid and su lfu ric acid,th e in flu ences of leach ing time,the amount of acid added and th e concentration of in organic acid on the leaching rate of P 2O 5w ere s tu died.Th e resu lts show ed that the effect