本發(fā)明屬于化工技術領域，涉及一種鹽酸分解磷尾礦制取硫酸鈣晶須和氫氧化鎂的方法，具體為一種利用鹽酸分解磷尾礦得到氯化鈣和氯化鎂，再結合硫酸和氨生產(chǎn)硫酸鈣晶須和氫氧化鎂的方法。

背景技術：

我國磷礦儲備資源相對豐富，但多為中低品位，且多屬于難選礦。作為農(nóng)業(yè)大國，磷礦資源被大量運用于農(nóng)業(yè)化肥生產(chǎn)中，磷資源由富礦開采轉向中低品位的貧礦開采，以致產(chǎn)生了大量磷尾礦。磷尾礦的堆積不僅導致了資源浪費，而且產(chǎn)生了嚴重的環(huán)境污染。磷尾礦中鈣、鎂、磷有效元素所占比例依然較大，對其回收利用并變廢為寶一直是行業(yè)內研究的熱點。

氫氧化鎂產(chǎn)品主要為漿狀、膏狀和粉狀，根據(jù)其功能，可分為納米級、纖維狀、阻燃型和環(huán)保型氫氧化鎂，廣泛運用于水處理、煙氣脫硫、無機阻燃劑等重要無機化工品。硫酸鈣晶須具有橫截面均勻、外形完整、纖維狀內部結構的無機非金屬材料，性能優(yōu)良，廣泛運用于造紙、塑料、橡膠、涂料、醫(yī)藥、建材、摩擦材料等行業(yè)，前景廣闊。鹽酸為復合肥副產(chǎn)物，具有品質低，產(chǎn)能過剩，嚴重制約復合肥的產(chǎn)能。鹽酸用來分解磷尾礦既可以將磷尾礦利用起來，又化解了鹽酸的過剩產(chǎn)能。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對以上問題，提供一種鹽酸分解磷尾礦制取硫酸鈣晶須和氫氧化鎂的方法，能夠利用工業(yè)廢棄物及價格低廉的原材料生產(chǎn)出較高品質氫氧化鎂和硫酸鈣晶須。

本發(fā)明所采用的技術方案是：一種鹽酸分解磷尾礦制取硫酸鈣晶須和氫氧化鎂的方法包括如下過程：

（1）將磷尾礦、鹽酸按比例加入分解槽，在分解槽內充分混合反應，控制反應溫度，反應時間;

（2）將步驟1）所得反應料漿進行固液分離ⅰ，生成含氯化鈣和氯化鎂的第一母液，第一濾餅經(jīng)洗滌ⅰ后得到固體廢渣為酸不溶物；

（3）將步驟2）所得含氯化鈣和氯化鎂的第一母液按比例加入硫酸反應結晶，控制反應溫度，反應時間，生成硫酸鈣晶須；

（4）將步驟3）所得結晶料漿進行固液分離ⅱ，生成含氯化鎂和鹽酸第二母液，第二濾餅經(jīng)洗滌ⅱ后得到二水硫酸鈣晶須，含氯化鎂和鹽酸的第二母液返回步驟1）的分解槽；

（5）當步驟4）中的第二母液中的氯化鎂達到一定濃度后，取一部分第二母液進行閃蒸蒸發(fā)出第二母液中的hcl，生成主要成分為氯化鎂的第三母液，余下第二母液返回步驟1）的分解槽；

（6）將步驟5）中第三母液通入分二階段通入氣氨或液氨或氨水，第一階段ph值3.0~7.0，使第三母液中的部分雜質轉化為沉淀析出，經(jīng)固液分離ⅲ得到較純的氯化鎂溶液和含有少量雜質的氯化銨鎂固體，第二階段ph值6.0~10.0，經(jīng)固液分離ⅳ得到氯化銨鎂溶液和氫氧化鎂固體，氫氧化鎂固體經(jīng)洗滌ⅳ得到較純的氫氧化鎂；

（7）用步驟6）中氯化銨鎂溶液與步驟5）中閃蒸蒸發(fā)出的hcl氣體混合并發(fā)生反應，使氯化銨鎂溶液的ph值趨近于中性，反應后的氯化銨鎂溶液經(jīng)濃縮、結晶得到氯化銨鎂晶體。

進一步講，用步驟1）中所述的磷尾礦的主要有效成分（以氧化態(tài)計）為質量含量1~8%，質量含量20~40%，質量含量5~20%。

進一步講，步驟（1）中所述的鹽酸為濃鹽酸和稀鹽酸均可，也可以為氯化氫氣體。

進一步講，步驟（1）中分解槽內hcl總的物質的量為所投磷尾礦含cao和mgo的物質的量的2.0~2.5倍，即nhcl=2.0~2.5（ncao+nmgo）。

進一步講，步驟（1）中所訴的反應溫度為1-55攝氏度，反應時間≥30分鐘。

進一步講，步驟（3）中硫酸用量為母液i中ca2+含量的1.0倍，即nh2so4=nca2+，所用硫酸為稀硫酸和濃硫酸均可。

進一步講，步驟（3）中結晶反應的液固比控制在5~20:1，反應溫度為1-55攝氏度，反應時間為≥30分鐘。

進一步講，步驟（4）中所述的含氯化鎂和鹽酸的混合母液濃度為：氯化鎂含量在50~120g/l。

進一步講，步驟（6）中所述的氯化銨鎂固體主要為含有鐵、鎂、鋁、磷等元素的水不溶物的氯化銨鎂，作為生產(chǎn)復合肥料的原料。

進一步講，步驟（7）中所述的氯化銨鎂晶體為純度較高的氯化銨鎂，作為全水溶肥料或復合肥原料。

本發(fā)明具有以下有益效果：

1、本發(fā)明的目的就是提供一種以鹽酸、磷尾礦為原料，將大量堆積的磷尾礦和復合肥副產(chǎn)的鹽酸綜合利用，成功解決了鹽酸、磷尾礦無法處理的問題，變廢為寶，減輕了環(huán)保壓力及磷尾礦堆存的安全問題。

2、本發(fā)明工藝隸屬于全封閉循環(huán)工藝體系，符合綠色化工理念。

3、本發(fā)明生產(chǎn)工藝簡單，操作方便，生產(chǎn)成本低，經(jīng)濟效益好。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的工藝流程示意圖。

具體實施方式

下面結合實施案例及附圖來進一步說明本發(fā)明，但實施案例不會構成對本發(fā)明的限制。

實施1：

將磷尾礦、鹽酸（母液）加入分解槽，控制浸取槽內hcl的量為所投磷尾礦中cao和mgo的2.0倍，反應溫度40℃，反應時間30分鐘。反應料漿進行固液分離ⅰ，生成出含氯化鈣和氯化鎂的第一母液，第一濾餅洗滌ⅰ后得到固體廢渣為酸不溶物。

向含氯化鈣和氯化鎂的第一母液中加入硫酸反應結晶，根據(jù)母液中ca2+總量，硫酸用量為濾液中ca2+含量的1.0倍，硫酸鈣結晶過程中液固比控制在10:1。并控制反應溫度50℃，反應時間30分鐘，得到硫酸鈣晶須。將含有硫酸鈣晶須的料漿進行固液分離ⅱ，生成含氯化鎂和鹽酸的第二母液，第二濾餅經(jīng)洗滌ⅱ后得到二水硫酸鈣晶須，含氯化鎂和鹽酸的第二母液返回步驟1）的分解槽，如此循環(huán)提高氯化鎂的濃度至氯化鎂含量達到90g/l。

開始取出一部分氯化鎂含量達到90g/l后的第二母液，余下的第二母液返回分解槽，并維持循環(huán)體系中氯化鎂的濃度在90g/l±10g/l，取出的第二母液進行閃蒸蒸發(fā)出第二母液中的hcl，得到主要成分為氯化鎂的第三母液。

向第三母液通入氣氨，并控ph值在5.5，使第三母液中的絕大部分雜質轉化為沉淀析出，經(jīng)固液分離ⅲ得到較純的氯化銨鎂溶液和含有雜質的氯化銨鎂固體，向氯化銨鎂溶液繼續(xù)通入氣氨，并控制ph值在8.0，得到氫氧化鎂沉淀和氯化銨鎂溶液，經(jīng)固液分離ⅳ得到氫氧化鎂固體，氫氧化鎂固體經(jīng)洗滌ⅳ得到較純的氫氧化鎂。

固液分離ⅳ后的氯化銨鎂溶液與hcl氣體混合并發(fā)生反應，使固液分離ⅳ后的氯化銨鎂溶液中過量的氨和hcl反應得到氯化銨，使氯化銨鎂溶液的ph值趨近于中性，反應后的氯化銨鎂溶液經(jīng)濃縮、結晶得到氯化銨鎂晶體，分離出氯化銨鎂晶體后母液返回濃縮。

得到的二水硫酸鈣晶須：純度98.2%；

氫氧化鎂：純度98.5%；

氯化銨鎂固體：mgo15.5%，p2o59.7%，n1.7%；

氯化銨鎂晶體：mgo10.3%，n22.2%，p2o50.9%。

實施2：

將磷尾礦、鹽酸（母液）加入分解槽，控制浸取槽內hcl的量為所投磷尾礦中cao和mgo的2.5倍，反應溫度30℃，反應時間60分鐘。反應料漿進行固液分離ⅰ，生成含氯化鈣和氯化鎂的第一母液，第一濾餅洗滌后得到固體廢渣為酸不溶物。

向含氯化鈣和氯化鎂的第一母液中加入硫酸反應結晶，根據(jù)母液中ca2+總量，硫酸用量為濾液中ca2+含量的1.0倍，硫酸鈣結晶過程中液固比控制在20:1。并控制反應溫度40℃，反應時間60分鐘，得到硫酸鈣晶須。將含有硫酸鈣晶須的料漿進行固液分離ⅱ，生成含氯化鎂和鹽酸的第二母液，第二濾餅經(jīng)洗滌ⅱ后得到二水硫酸鈣晶須，含氯化鎂和鹽酸的第二母液返回步驟1）的分解槽，如此循環(huán)提高氯化鎂的濃度至氯化鎂含量達到70g/l；

開始取出一部分氯化鎂含量達到70g/l后的第二母液，余下的第二母液返回分解槽，并維持循環(huán)體系中氯化鎂的濃度在70g/l±10g/l，取出的第二母液進行閃蒸蒸發(fā)出第二母液中的hcl，得到主要成分為氯化鎂的第三母液。

向第三母液通入氣氨，并控ph值在5.0，使第三母液中的絕大部分雜質轉化為沉淀析出，經(jīng)固液分離得到較純的氯化銨鎂溶液和含有雜質的氯化銨鎂固體，向氯化銨鎂溶液繼續(xù)通入氣氨，并控制ph值在8.5，得到氫氧化鎂沉淀和氯化銨鎂溶液，經(jīng)固液分離ⅳ得到氫氧化鎂固體，氫氧化鎂固體經(jīng)洗滌ⅳ得到較純的氫氧化鎂。

固液分離ⅳ后的氯化銨鎂溶液與hcl氣體混合并發(fā)生反應，使固液分離ⅳ后的氯化銨鎂溶液中過量的氨和hcl反應得到氯化銨，使氯化銨鎂溶液的ph值趨近于中性，反應后的氯化銨鎂溶液經(jīng)濃縮、結晶得到氯化銨鎂晶體，分離出氯化銨鎂晶體后母液返回濃縮。

得到的二水硫酸鈣晶須：純度99.0%；

氫氧化鎂：純度97.6%；

氯化銨鎂固體：mgo14.4%，p2o58.4%，n1.5%；

氯化銨鎂晶體：mgo11.2%，n23.0%，p2o51.1%。

實施3：

將磷尾礦、鹽酸（母液）加入分解槽，控制浸取槽內hcl的量為所投磷尾礦中cao和mgo的2.2倍，反應溫度40℃，反應時間60分鐘。反應料漿進行固液分離ⅰ，生成出含氯化鈣和氯化鎂的第一母液，第一濾餅洗滌ⅰ后得到固體廢渣為酸不溶物。

向含氯化鈣和氯化鎂的第一母液中加入硫酸反應結晶，根據(jù)母液中ca2+總量，硫酸用量為濾液中ca2+含量的1.0倍，硫酸鈣結晶過程中液固比控制在8:1。并控制反應溫度50℃，反應時間60分鐘，得到硫酸鈣晶須。將含有硫酸鈣晶須的料漿進行固液分離ⅱ，生成含氯化鎂和鹽酸的第二母液，第二濾餅經(jīng)洗滌ⅱ后得到二水硫酸鈣晶須，含氯化鎂和鹽酸的第二母液返回步驟1）的分解槽，如此循環(huán)提高氯化鎂的濃度至氯化鎂含量達到110g/l。

開始取出一部分氯化鎂含量達到110g/l后的第二母液，余下的第二母液返回分解槽，并維持循環(huán)體系中氯化鎂的濃度在110g/l±10g/l，取出的第二母液進行閃蒸蒸發(fā)出第二母液中的hcl，得到主要成分為氯化鎂的第三母液。

向第三母液通入氣氨，并控ph值在6.0，使第三母液中的絕大部分雜質轉化為沉淀析出，經(jīng)固液分離ⅲ得到較純的氯化銨鎂溶液和含有雜質的氯化銨鎂固體，向氯化銨鎂溶液繼續(xù)通入氣氨，并控制ph值在8.5，得到氫氧化鎂沉淀和氯化銨鎂溶液，經(jīng)固液分離ⅳ得到氫氧化鎂固體，氫氧化鎂固體經(jīng)洗滌ⅳ得到較純的氫氧化鎂。

固液分離ⅳ后的氯化銨鎂溶液與hcl氣體混合并發(fā)生反應，使固液分離ⅳ后的氯化銨鎂溶液中過量的氨和hcl反應得到氯化銨，使氯化銨鎂溶液的ph值趨近于中性，反應后的氯化銨鎂溶液經(jīng)濃縮、結晶得到氯化銨鎂晶體，分離出氯化銨鎂晶體后母液返回濃縮。

得到的二水硫酸鈣晶須：純度97.1%；

氫氧化鎂：純度98.0%；

氯化銨鎂固體：mgo18.2%，p2o511.4%，n2.3%；

氯化銨鎂晶體：mgo10.1%，n22.0%，p2o50.7%。