硝酸法处理中低品位高镁胶磷矿技术研究

doi:10.19964/j.issn.1006-4990.2021-0168

摘要/Abstract

摘要：

通过5因素5水平正交实验获得了高镁胶磷矿脱镁的最优工艺条件：液固质量比为3.0、硝酸用量为0.207 g（以1 g磷矿计）、磷矿细度为150~180 μm、温度为45 ℃、反应时间为2.5 h。以磷精矿中镁磷比为参数进行回归分析并得到数学模型,该模型的相关系数为0.926,能够较好地预测高镁胶磷矿的脱镁结果。在最优工艺条件下进行重复实验,结果表明镁脱除率达到了96.1%,磷损失率仅有0.303%,得到磷精矿的镁磷质量比为0.594%、磷精矿五氧化二磷质量分数达31.0%、氧化镁质量分数仅为0.184%,完全达到磷矿湿法加工一等品的要求。研究结果对工业化应用中低品位高镁胶磷矿具有重要的参考与指导意义。

关键词: 中低品位磷矿, 脱镁, 硝酸法, 数学模型

Abstract:

The optimum conditions for the magnesium removal from medium and low grade high magnesium collophanite were obtained through the orthogonal experiment of five factors and five levels：the liquid-solid ratio was 3.0,the dosage of nitric acid was 0.207 g（calculated as 1g phosphate rock）,the fineness of phosphate rock was 150~180 μm,the temperature was 45 ℃,and the reaction time was 2.5 h.The mathematical model was obtained by regression analysis of the ratio of magnesium to phosphorus pentoxide in phosphorus concentrate.The correlation coefficient of the model was 0.926,which could well pre-dict the result of magnesium removal from high magnesium collophanite.The experiment was repeated under the optimum conditions,and the results showed that the magnesium removal ratio was 96.1%,the phosphorus pentoxide loss ratio was only 0.303%,the ratio of magnesium to phosphorus pentoxide in concentrate was only 0.594%,the P₂O₅ content in phosphate rock was 31.0%,and the MgO content was only 0.184%,which fully met the requirements of the wet processing of first-class phosphate ores.The research results had important reference and guiding significance for industrial application of medium and low grade high magnesium collophanite.

Key words: medium and low grade phosphate rock, magnesium removal, nitric acid method, mathematical model

中图分类号:

TQ126.31

肖勇,杨秀山,许德华,王辛龙,张志业. 硝酸法处理中低品位高镁胶磷矿技术研究[J]. 无机盐工业, 2022, 54(1): 71-76.

XIAO Yong,YANG Xiushan,XU Dehua,WANG Xinlong,ZHANG Zhiye. Study on treatment of medium and low grade high magnesium collophanite by nitric acid method[J]. Inorganic Chemicals Industry, 2022, 54(1): 71-76.

图/表 19

表1

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参考文献 18

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细度/ μm	磷矿中不同成分的质量分数/%
细度/ μm	P₂O₅	CaO	MgO	Fe₂O₃	Al₂O₃	F
250~340	23.93	38.56	2.47	0.37	0.089	2.05
180~250	25.97	41.05	2.48	0.31	0.098	2.32
150~180	26.32	41.98	2.32	0.40	0.071	2.32
106~150	28.20	43.55	2.22	0.30	0.018	2.74
<106	20.66	39.58	6.96	0.62	0.066	1.92

水平	因素
水平	A 液固比	B硝酸用量/g （以1 g磷矿计）	C磷矿细度/μm	D反应温度/℃	E反应时间/h
1	2.0	0.095	250~340	60	1.0
2	2.5	0.128	180~250	55	1.5
3	3.0	0.161	150~180	50	2.0
4	3.5	0.207	106~150	45	2.5
5	4.0	0.247	<106	40	3.0

实验编号	A 液固比	B硝酸用量/g （以1 g 磷矿计）	C磷矿细度/ μm	D温度/ ℃	E时间/ h	磷损失率/ %	镁脱除率/ %	镁磷质量比/ %
1	2.0	0.095	250~340	60	1.0	0.76	27.98	7.49
2	2.0	0.128	180~250	55	1.5	2.96	22.76	7.60
3	2.0	0.161	150~180	50	2.0	0.34	63.97	3.19
4	2.0	0.207	106~150	45	2.5	1.53	96.84	0.25
5	2.0	0.247	<106	40	3.0	3.94	62.04	13.31
6	2.5	0.095	180~250	50	2.5	3.62	28.52	7.08
7	2.5	0.128	150~180	45	3.0	1.47	64.11	3.21
8	2.5	0.161	106~150	40	1.0	2.85	56.85	3.50
9	2.5	0.207	<106	60	1.5	4.28	43.46	19.90
10	2.5	0.247	250~340	55	2.0	3.26	65.68	3.66
11	3.0	0.095	150~180	40	1.5	0.39	66.95	2.92
12	3.0	0.128	106~150	60	2.0	2.54	75.12	2.01
13	3.0	0.161	<106	55	2.5	1.96	45.92	18.58
14	3.0	0.207	250~340	50	3.0	0.22	58.02	4.34
15	3.0	0.247	180~250	45	1.0	4.04	68.40	3.14
16	3.5	0.095	106~150	55	3.0	0.28	29.62	5.56
17	3.5	0.128	<106	50	1.0	1.63	30.31	23.87
18	3.5	0.161	250~340	45	1.5	0.21	40.73	6.13
19	3.5	0.207	180~250	40	2.0	3.96	80.01	1.99
20	3.5	0.247	150~180	60	2.5	0.06	97.37	0.23
21	4.0	0.095	<106	45	2.0	0.12	23.77	25.71
22	4.0	0.128	250~340	40	2.5	2.19	67.15	3.47
23	4.0	0.161	180~250	60	3.0	2.40	74.20	2.52
24	4.0	0.207	150~180	55	1.0	0.37	85.39	1.29
25	4.0	0.247	106~150	50	1.5	2.62	89.79	0.83

项目	平均粒度/μm
项目	250~ 340 μm	180~ 250 μm	150~ 180 μm	106~ 150 μm	< 106 μm
原矿	423.4	302.0	217.3	153.9	21.5
精矿	420.6	302.6	215.3	153.2	26.2

项目		因素
项目		A 液固比	B硝酸用量（以1 g磷矿计）	C 细度	D 温度	E 时间
干基磷损失率	均值K1	1.91	1.03	1.33	2.01	1.93
	均值K2	3.10	2.16	3.39	1.77	2.09
	均值K3	1.83	1.55	0.53	1.69	2.04
	均值K4	1.23	2.07	1.96	1.47	1.87
	均值K5	1.54	2.79	2.39	2.66	1.66
	极差R	1.87	1.75	2.87	1.19	0.43
	较优水平	A4	B1	C3	D4	E5
	因素主次顺序细度、液固比、硝酸用量、温度、时间

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