本發(fā)明屬于化工技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種生產(chǎn)硫酸鈣和氫氧化鎂的方法，具體為一種磷尾礦的鹽酸浸出液加入硫酸銨復(fù)分解制氫氧化鎂及硫酸鈣副產(chǎn)氯化銨的方法。
背景技術(shù)：
1、磷礦是全球農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要原料，也是精細(xì)化工生產(chǎn)的原料。我國(guó)大多數(shù)磷礦為中低品味磷礦，隨著磷礦資源不斷的開采利用，中低品位的磷礦用量逐年增大。我國(guó)大多數(shù)中低品位磷礦中鎂、鐵、鋁的含量較高，需要通過(guò)選礦工藝加工才能得到符合生產(chǎn)要求的磷精礦，目前國(guó)內(nèi)大都采用反浮選選出鎂得到低鎂的磷精礦，磷礦浮選后得到大量的磷尾礦，很少利用，大量長(zhǎng)期堆放，污染環(huán)境并存在安全隱患。磷尾礦中含有2~10%的P2O5，15~20%的MgO，25~45%的CaO等。將尾礦作為二次資源加以利用，不僅可以產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，且對(duì)資源的可持續(xù)性發(fā)展具有重大意義。
2、市場(chǎng)上用量最大的硫基復(fù)合肥在生產(chǎn)過(guò)程中，副產(chǎn)大量的鹽酸，由于市場(chǎng)上鹽酸的產(chǎn)能過(guò)剩，沒(méi)有有效的途徑加以利用消化，嚴(yán)重制約了硫基復(fù)合肥裝置的產(chǎn)能發(fā)揮。
3、氫氧化鎂是一種重要的無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品。通常是熱分解菱鎂礦或白云石得氧化鎂，或用消石灰處理海水得氫氧化鎂沉淀，也可用海水綜合利用中得到的氯化鎂鹵塊或提溴后的鹵水為原料制得氫氧化鎂。氫氧化鎂是一種具有極強(qiáng)的緩沖性能、高效化學(xué)吸附性能的堿劑和新型填充阻燃劑。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是針對(duì)以上問(wèn)題，提供一種磷尾礦的鹽酸浸出液復(fù)分解制氫氧化鎂及硫酸鈣的方法，能夠有效利用磷礦浮選的廢棄物磷尾礦，以及復(fù)合肥生產(chǎn)過(guò)程中的副產(chǎn)物鹽酸，廢物利用生產(chǎn)出較高品質(zhì)硫酸鈣以及氫氧化鎂。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種磷尾礦的鹽酸浸出液復(fù)分解制氫氧化鎂及硫酸鈣的方法，具體步驟如下：一種磷尾礦的鹽酸浸出液復(fù)分解制氫氧化鎂及硫酸鈣的方法包括如下過(guò)程：
（1）將磷尾礦、水、鹽酸按比例混合浸取，使其充分混合反應(yīng)，反應(yīng)溫度為1-99℃，反應(yīng)時(shí)間為0.1-2 h；
（2）將步驟1）所得反應(yīng)料漿進(jìn)行固液分離I得到濾液A和濾餅A，濾液A輸入下一步，濾餅A經(jīng)水洗回收其中的鈣、鎂等離子；
（3）硫酸銨加水溶解制成硫酸銨溶液；
（4）將步驟2）所得的濾液A和硫酸銨溶液按比例混合進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)，反應(yīng)溫度為1-99℃，反應(yīng)時(shí)間為0.1-4 h，得到含有二水硫酸鈣結(jié)晶的料漿，將二水硫酸鈣結(jié)晶的料漿進(jìn)行固液分離II得到濾液B和濾餅B，濾餅B經(jīng)洗滌得到純凈的二水硫酸鈣；
（5）將步驟4）所得的濾液B加入氨，并控制合適的PH值，使濾液B中的雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為沉淀，再經(jīng)過(guò)固液分離III除掉濾液B中所含的雜質(zhì)，得到濾液C進(jìn)入下一步中和反應(yīng)；
（6）將步驟5）所得的濾液C繼續(xù)加入氨，并控制合適的PH值，使鎂全部轉(zhuǎn)化為氫氧化鎂的沉淀，然后經(jīng)過(guò)固液分離IV，得到濾液D和氫氧化鎂濾餅，氫氧化鎂濾餅經(jīng)洗滌后得到較純的氫氧化鎂，得到濾液D進(jìn)入下一步濃縮；
（7）將步驟6）中的濾液D經(jīng)濃縮結(jié)晶、分離V得到氯化銨，濾液返回濃縮系統(tǒng)繼續(xù)濃縮，濃縮出的水經(jīng)冷凝回收后用于步驟4）中分離II濾餅B的洗滌和步驟6）中分離IV中氫氧化鎂濾餅的洗滌；
經(jīng)過(guò)以上步驟完成磷尾礦的處理。
進(jìn)一步講，步驟（1）中所述的混合反應(yīng)中，磷尾礦為磷礦反浮選所得到的含鎂磷礦。
進(jìn)一步講，步驟（1）中所述的混合反應(yīng)中，鹽酸的濃度為1~38%，鹽酸的用量（以物質(zhì)的量計(jì)）為磷尾礦中鈣、鎂物質(zhì)量之和的0.1~2倍。
進(jìn)一步講，步驟（1）中所述的混合反應(yīng)中，用水量為維持混合反應(yīng)料漿液固比在0.1~10。
進(jìn)一步講，步驟（3）中所述的硫酸銨溶液的質(zhì)量濃度為1~50%。
進(jìn)一步講，步驟（4）中所述的復(fù)分解反應(yīng)中，反應(yīng)料漿液固比在0.1~10。
進(jìn)一步講，步驟（5）中所述的加氨除雜過(guò)程中，控制PH值在1.0~4.0。
進(jìn)一步講，步驟（6）中所述的加氨過(guò)程中，控制PH值在2.0~12.0。
進(jìn)一步講，將步驟4）中分離II洗滌濾餅B之后水用于步驟2）中分離I濾餅A的洗滌，步驟2）中分離I洗滌濾餅A之后水用于步驟1）中的混合反應(yīng)。
進(jìn)一步講，將步驟6）中分離IV洗滌氫氧化鎂濾餅之后水用于步驟3）中溶解硫酸銨。 本發(fā)明具有以下有益效果 ：
1、生產(chǎn)原材料采用的鹽酸是生產(chǎn)復(fù)合肥的副產(chǎn)物，每年處于嚴(yán)重滯銷狀態(tài)，國(guó)內(nèi)售價(jià)幾乎為0元/噸，生產(chǎn)原材料采用的磷尾礦是磷礦浮選過(guò)程的產(chǎn)物，目前基本按廢渣處理，大量堆存，造成環(huán)境污染并存在安全隱患，該方法有效解決了上述問(wèn)題。
2、該方法反應(yīng)條件溫和，工藝條件易控制，操作方便，產(chǎn)品質(zhì)量好，消耗低，鈣、鎂收率達(dá)到95%以上，副產(chǎn)物氯化銨可以用于復(fù)合肥生產(chǎn)原料，充分有效利用資源。
附圖說(shuō)明
圖1是本發(fā)明的工藝流程示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施案例及附圖來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，但實(shí)施案例不會(huì)構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。
實(shí)施1：（1）將磷尾礦（磷尾礦為磷礦反浮選所得到的含鎂磷礦）、水按質(zhì)量比1:0.6制成料漿，鹽酸的濃度為1~38%，鹽酸的用量（以物質(zhì)的量計(jì)）為磷尾礦中鈣、鎂物質(zhì)量之和的0.1~2倍，優(yōu)選的，鹽酸用量按nHCl：n（鈣+鎂）=1.6:1的比例混合浸取，反應(yīng)溫度30~40℃，反應(yīng)時(shí)間30min；
（2）將步驟1）所得反應(yīng)料漿進(jìn)行固液分離I得到濾液A和濾餅A，濾液A輸入下一步，濾餅A經(jīng)水洗回收其中的鈣、鎂等離子；
（3）硫酸銨加水溶解制成30%濃度的硫酸銨溶液；
（4）將步驟2）所得的濾液A和硫酸銨溶液按比例（按濾液A中鈣的物質(zhì)的量：硫酸銨溶液中硫酸根物質(zhì)的量=1:1）混合進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)，反應(yīng)溫度30~40℃，反應(yīng)時(shí)間60min，得到含有二水硫酸鈣結(jié)晶的料漿，將二水硫酸鈣結(jié)晶的料漿進(jìn)行固液分離II得到濾液B和濾餅B，濾餅B經(jīng)洗滌得到純凈的二水硫酸鈣；
（5）將步驟4）所得的濾液B加25%濃度氨水，控制終點(diǎn)PH值在2.8~3.0，使濾液B中的雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為沉淀，再經(jīng)過(guò)固液分離III除掉濾液B中所含的雜質(zhì)，得到濾液C進(jìn)入下一步中和反應(yīng)；
（6）將步驟5）所得的濾液C繼續(xù)加25%濃度氨水，控制終點(diǎn)PH值在6.0~7.0，使鎂全部轉(zhuǎn)化為氫氧化鎂的沉淀，然后經(jīng)過(guò)固液分離IV，得到濾液D和氫氧化鎂濾餅，氫氧化鎂濾餅經(jīng)洗滌后得到較純的氫氧化鎂，得到濾液D進(jìn)入下一步濃縮；
（7）將步驟6）中的濾液D經(jīng)濃縮結(jié)晶、分離V得到氯化銨，濾液返回濃縮系統(tǒng)繼續(xù)濃縮，濃縮出的水經(jīng)冷凝回收后用于步驟4）中分離II濾餅B的洗滌和步驟6）中分離IV中氫氧化鎂濾餅的洗滌；
經(jīng)過(guò)以上步驟完成磷尾礦的處理，得到的二水硫酸鈣中CaSO4含量為78.1%，氫氧化鎂中MgO含量為65.2%。
實(shí)施2：（1）將磷尾礦（磷尾礦為磷礦反浮選所得到的含鎂磷礦）、水按質(zhì)量比1:0.5制成料漿，鹽酸用量按nHCl：n（鈣+鎂）=1.8:1的比例混合浸取，反應(yīng)溫度30~40℃，反應(yīng)時(shí)間45min后過(guò)濾；
（2）將步驟1）所得反應(yīng)料漿進(jìn)行固液分離I得到濾液A和濾餅A，濾液A輸入下一步，濾餅A經(jīng)水洗回收其中的鈣、鎂等離子；
（3）硫酸銨加水溶解制成25%濃度的硫酸銨溶液；
（4）將步驟2）所得的濾液A和硫酸銨溶液按比例（按濾液A中鈣的物質(zhì)的量：硫酸銨溶液中硫酸根物質(zhì)的量=1:1）混合進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)，反應(yīng)溫度30~40℃，反應(yīng)時(shí)間90min，得到含有二水硫酸鈣結(jié)晶的料漿，將二水硫酸鈣結(jié)晶的料漿進(jìn)行固液分離II得到濾液B和濾餅B，濾餅B經(jīng)洗滌得到純凈的二水硫酸鈣；
（5）將步驟4）所得的濾液B加25%濃度氨水，控制終點(diǎn)PH值在3.2~3.6，使濾液B中的雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為沉淀，再經(jīng)過(guò)固液分離III除掉濾液B中所含的雜質(zhì)，得到濾液C進(jìn)入下一步中和反應(yīng)；
（6）將步驟5）所得的濾液C繼續(xù)加25%濃度氨水，控制終點(diǎn)PH值在6.0~7.0，使鎂全部轉(zhuǎn)化為氫氧化鎂的沉淀，然后經(jīng)過(guò)固液分離IV，得到濾液D和氫氧化鎂濾餅，氫氧化鎂濾餅經(jīng)洗滌后得到較純的氫氧化鎂，得到濾液D進(jìn)入下一步濃縮；
（7）將步驟6）中的濾液D經(jīng)濃縮結(jié)晶、分離V得到氯化銨，濾液返回濃縮系統(tǒng)繼續(xù)濃縮，濃縮出的水經(jīng)冷凝回收后用于步驟4）中分離II濾餅B的洗滌和步驟6）中分離IV中氫氧化鎂濾餅的洗滌；
經(jīng)過(guò)以上步驟完成磷尾礦的處理，得到的二水硫酸鈣中CaSO4含量為76.9%，氫氧化鎂中MgO含量為66.3%。
實(shí)施3：（1）將磷尾礦（磷尾礦為磷礦反浮選所得到的含鎂磷礦）、水按質(zhì)量比1: 0.7制成料漿，鹽酸用量按nHCl：n（鈣+鎂）=1.4:1的比例混合浸取，反應(yīng)溫度30~40℃，反應(yīng)時(shí)間60min后過(guò)濾；
（2）將步驟1）所得反應(yīng)料漿進(jìn)行固液分離I得到濾液A和濾餅A，濾液A輸入下一步，濾餅A經(jīng)水洗回收其中的鈣、鎂等離子；
（3）硫酸銨加水溶解制成25%濃度的硫酸銨溶液；
（4）將步驟2）所得的濾液A和硫酸銨溶液按比例（按濾液A中鈣的物質(zhì)的量：硫酸銨溶液中硫酸根物質(zhì)的量=1:1）混合進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)，反應(yīng)溫度30~40℃，反應(yīng)時(shí)間60min，得到含有二水硫酸鈣結(jié)晶的料漿，將二水硫酸鈣結(jié)晶的料漿進(jìn)行固液分離II得到濾液B和濾餅B，濾餅B經(jīng)洗滌得到純凈的二水硫酸鈣；
（5）將步驟4）所得的濾液B加25%濃度氨水，控制終點(diǎn)PH值在3.2~3.6，使濾液B中的雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為沉淀，再經(jīng)過(guò)固液分離III除掉濾液B中所含的雜質(zhì)，得到濾液C進(jìn)入下一步中和反應(yīng)；
（6）將步驟5）所得的濾液C繼續(xù)加25%濃度氨水，控制終點(diǎn)PH值在7.0~8.0，使鎂全部轉(zhuǎn)化為氫氧化鎂的沉淀，然后經(jīng)過(guò)固液分離IV，得到濾液D和氫氧化鎂濾餅，氫氧化鎂濾餅經(jīng)洗滌后得到較純的氫氧化鎂，得到濾液D進(jìn)入下一步濃縮；
（7）將步驟6）中的濾液D經(jīng)濃縮結(jié)晶、分離V得到氯化銨，濾液返回濃縮系統(tǒng)繼續(xù)濃縮，濃縮出的水經(jīng)冷凝回收后用于步驟4）中分離II濾餅B的洗滌和步驟6）中分離IV中氫氧化鎂濾餅的洗滌；
經(jīng)過(guò)以上步驟完成磷尾礦的處理，得到的二水硫酸鈣中CaSO4含量為78.4%，氫氧化鎂中MgO含量為66.2%。
優(yōu)選的，步驟（5）、步驟（6）中所述的加氨除雜過(guò)程中，所用氨包括液氨、氣氨、氨水、碳酸氫銨等一切在反應(yīng)過(guò)程中不引入料漿組分以外其他雜質(zhì)的含氨的物質(zhì)。
步驟（2）、步驟（4）、步驟（6）中所述的濾餅洗滌所用的水為系統(tǒng)回收水，也可以為其他來(lái)源的水，優(yōu)選的，將步驟4）中分離II洗滌濾餅B之后水用于步驟2）中分離I濾餅A的洗滌，步驟2）中分離I洗滌濾餅A之后水用于步驟1）中的混合反應(yīng)；
將步驟6）中分離IV洗滌氫氧化鎂濾餅之后水用于步驟3）中溶解硫酸銨。
通過(guò)水的循環(huán)利用最大限度的避免了對(duì)環(huán)境的污染。