磷矿中镁对湿法磷酸的影响因素及利用探析

磷矿中镁对湿法磷酸的影响因素及利用探析
作者：刘志彦
来源：《科技创业月刊》 2013年第2期
刘志彦
（云南磷化集团有限公司昆阳磷矿质检科云南昆明６５０６００）
摘要：当前状况下，磷矿资源在我国的总体矿产资源当中占有很大的比例，但是在针对
其利用和加工方面则因为其中对于镁元素的处理不够恰当，所以在很多时候会导致最终的效果
不是很理想，本文重点针对磷矿当中镁对湿法磷酸的影响和利用入手，重点分析了镁元素在湿
法磷酸应用过程中所能产生的积极和消极影响，最终可以将其更好地加以利用。

关键词：湿法磷酸；影响及利用；磷矿
中图分类号：TQ110.2
文献标识码：Ａ
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６６５－２２７２．２０１３．０2．０63 １我国磷资源现状
根据相关方面的资料统计，当前状况下，我国磷矿资源在全国范围内的分布还是相对较为
广泛的，具体来讲指的是各个省（区）、市都会存在有探明磷矿床分布的消息传出，截至２０
０９年的时候，全国范围内磷矿的保有储量大约达到了６３０亿t左右。

其中需要强调的是：
以滇、黔、湘、鄂、川为代表的五省地区的磷矿保有储量占据了全国总储量的７４．４１％。

另外，在上述的磷矿的数量当中，其中，Ｐ２Ｏ５的含量大于３０％的富矿大约占到磷矿总体
保有储量的８．５１％，另外Ｐ２Ｏ５的含量小于１２％的矿石储量占据到总保有储量百分比
大概在２３．０７％，Ｐ２Ｏ５的含量在１２％～３０％左右的矿石储量大约占到磷矿总保有
储量的７４．１８％。

除此之外，在针对磷矿的保有储量的调查过程中可以发现海相磷块岩的
储量大约占到了总体的８５％左右，而另外的岩浆岩以及变质岩的磷灰石矿大约占到了总体的
１４．６％左右，除此之外的另外一种鸟粪磷块岩以及其他类型的磷矿则总共占到了总体数量
的０．４％左右。

需要强调的是：硅钙（镁）质磷块当中所包含着的岩矿石所对应的保有储量
是最大的。

因为镁元素的存在，一方面可以使得天然磷在液相中所对应的浓度变得大大地提高，另外一方面也就意味着镁在磷的富集成矿过程当中起着十分重要的作用，所以也就决定了在一
些大型优质磷矿当中所对应的矿床中镁的含量是普遍较高，一般情况下Ｗ（ＭｇＯ）的含量都
会保持在１．０％以上。

２磷矿中镁杂质对湿法磷酸的影响
从某种程度上讲，镁元素的存在针对磷矿的加工过程当中，尤其是那些所谓的湿法加工都
会给磷矿带来很大程度上的不利的影响。

这是因为磷矿当中的镁盐的存在对于在相应地湿法磷
酸生产的过程当中，需要将其最终全部地溶解在磷酸所对应的溶液当中，目的在于使得磷酸当
中所对应的第一个Ｈ＋浓度获得更大程度上的降低，这样一来就会有效地影响磷矿所对应的分
解反应的存在，所以在这种情况下，为了尽可能地保持一定的Ｈ＋浓度，那么也就一定要提高
液相中的Ｓ０４２－浓度，这样才能最终保证最终形成的硫酸钙结晶的细小。

从另外一个角度
上讲，大批量的镁元素进入到液相当中的时候，则会给磷酸的相应后续加工带来很大程度上的
不利影响。

具体来讲主要包含有以下几方面的内容：第一方面指的是会导致重钙的产生，引起
二次磷矿所对应的分解率的逐渐降低；第二方面指的是在实现生产磷铵的过程当中，则最终会
生成较难溶解的ＭｇＮＨ４ＰＯ４。

这样一来也就会使得肥料相应的水溶磷以及相关层面上的
有效磷的含量产生较大范围内的下降；第三方面则表现为在生产磷酸盐的时候，会导致其所对
应的产品纯度的大幅度降低，抑或者是还会导致磷酸净化系统所对应的负荷能力大大地增加。

２．１不同磷矿对磷酸质量的影响
在针对湿法磷酸的具体生产过程当中，为了全面地保证整个过程的稳定运行，有效地提高
技术经济方面的相关指标，同时也为了能够积极地增加工厂在此方面的经济收益，所以在具体
的实践过程当中通常挑选那些相对来讲品位较高、杂质相对较少、质量也相对较为稳定的磷矿
石来最终作为生产方面的原料。

但是在当前状况下，我国的磷矿石所对应的质量还无法达到以
上方面的相关要求，还会存在有过多的有害杂质较为严重地影响到针对磷酸的生产操作以及相
关方面的产品质量。

磷矿中杂质的存在会对磷酸产生很大影响，这些杂质在湿法磷酸及酸法磷复肥的加工中，
一般均会增加酸的消耗，降低产品质量和增加产品成本，还使生产装置的生产能力降低，设备
材料的腐蚀和磨蚀加剧，降低设备开车率。

另外磷矿的品位也会磷酸产生很大的影响，一般来讲，磷矿的品位愈低，按物料平衡计算允许加入过滤系统的洗涤水量也愈少，磷酸的洗涤程度
就会受到影响；磷矿品位愈高，设备的生产强度就愈大，产品质量与经济效益也愈好，这就是
对原料磷矿提倡精料政策的主要原因。

２．２所得磷酸及石膏中的杂质含量
经过相关层面的试验表明：当磷矿最终被硫酸完全实现分解的时候时，其中所对应的铁，铝，镁杂质在多数情况下都会最终进入到磷徽溶液当中，具体来讲指的就是在开展湿法磷酸的
研制过程当中，镁元素就会伴随着加工过程的开展而进入到整体的研制过程当中，所以在后续
的祛除杂质的过程当中则应当考虑要如何有效地将镁元素祛除。

２．３磷酸中所含杂质对粘度的影响
本文重点采用的是浏阳精选矿当所对应的四种磷矿所最终制得磷酸的粘度以及相关方面的
指标来进行说明。

具体来讲指的是在针对整个的磷矿进行加工的时候，可以发现该磷矿当中铁、铝以及镁等方面的杂质含量相对较高，这样一来也就会使得最终制得的磷酸在相应的含杂质量
以及粘度方面相应地也变得较高，这其中尤其需要强调的是ＭｇＯ如果含量相对较高的话，那
么其最终对于整个磷酸的粘度的影响也会变得更为突出。

２．４杂质含量对磷酸比重的影响
笔者在本文的分析过程当中主要采用的是洗溪重介质精选矿来实现萃取磷酸同时并测定其
所对应的比重，同时还将其同工业级的磷酸进行了积极层面上的比较，最终的比较结果显示如下：含量为２５％的Ｐ２O５的所制成的工业级磷酸的比重大概为１．２３左右，而那些属于高杂质的磷酸的比重大约为１．３５左右；除此之外的含量为３０％Ｐ２O５的工业级磷酸的比
重大约为１．２７左右，与其相比那些高杂质酸的比重大约为１．４３；含量为４０％Ｐ２O
５的工业级酸所对应的比重为１．３８，相应的高杂质酸的比重则高达到了１．６４。

经过比
较发现：磷酸当中杂质的存在量在很大成程度上是成反比例的关系应先工业级磷酸的比重的。

３湿法磷酸对于镁元素的利用
３．１湿法磷酸对于镁元素的利用现状
湿法磷酸于１８５０年进入工业化生产，其产品用于制造磷酸盐中间体和高浓度肥料，在
德国１８７０-１８７２年间首先实现工业化。

湿法磷酸具有投入较少、设备易解决、便于操作管理等特点，并已有１００年的生产历史，技术、生产工艺流程都日趋完善。

在具体的研发过
程当中，湿法磷酸生产的原料磷矿中大都含有附生矿物，在这些附生矿物中常含有有害杂质镁
元素。

我国磷矿因为在成因、结构方面所具有的特殊性，磷矿中ＭｇＯ含量较高。

所以决定了
生产湿法磷酸时，磷矿中的镁离子经反应以后将全部进入磷酸溶液中。

镁元素的存在会增大磷
酸的黏度，增加传质阻力，降低磷矿分解过程的速率，并增加过程能耗。

此外，镁离子的存在
还会影响以磷酸为原料生产的产品的性能，例如，杂质镁与磷酸生成枸溶性磷酸镁盐不仅会降
低肥料中水溶性Ｐ２O５的含量，而且使肥料产品的物理性能变差，结构性上升，十分不利于肥料施用；同时也会导致湿法浓磷酸中淤泥生成，从而导致设备结垢以及管道堵塞。

所以在这种
情况下，净化湿法磷酸除去镁杂质就有现实意义，也相应地受到人们的关注和研究。

在湿法磷
酸中，杂质镁元素主要以ＭｇＳＯ４．７Ｈ２０、Ｍｇ（Ｈ２ＰＯ４）３·４Ｈ２０形式存在。

世界磷酸供需平衡见表１。

20世纪３０年代以来，许多学者和实业家为改善热法磷酸生产的经济性，先后研究开发了
高炉法磷酸、窑法磷酸新工艺，在这些新工艺中，确有能直接利用中低品位磷矿、节省能耗的优点，若能实现工业化生产，在技术经济上均可优于热法磷酸，并可与湿法磷酸媲美。

但迄今为止，其生产技术、所需工艺设备，都尚未完全过关，基本上还处于中间试验和示范生产阶段。

我国热法磷酸增长情况见表２。

３．２湿法磷酸对于镁元素的利用的发展动向
磷酸是生产磷铵、重过磷酸钙和多种磷酸盐制品的中间产品，是冶金、石油、化工、电子、医药、食品等行业不可缺少的原料。

据统计，目前全世界已建成的磷酸生产装置能力已达３９
００万t，年产量约２７００万t，湿热法生产的工业磷酸约６００万t。

其中热法磷酸４２
０万t，净化湿法磷酸１８０万t。

前苏联是最大的热法磷酸生产国，生产能力１２０万t。

美
国工业磷酸的生产能力为１６０万t，20世纪８０年代以来，随着净化湿法磷酸技术的发展，
先后建成一批年生产能力均在６～１２万t以上的净化湿法磷酸装置，同时关闭了一些原以黄
磷为原料的热法磷酸工厂，实行湿热并举方针，并形成湿热法磷酸产量各半的新格局。

严格讲，当今世界上仅有热法磷酸和湿法磷酸两种，热法磷酸（也称电热法磷酸）是由黄磷燃烧水合制得。

湿法磷酸（也称酸法磷酸）是用硫酸（也可用盐酸、硝酸等）分解磷矿制得。

４结语
综上所述，笔者认为无论采用哪一种方法来生产磷酸，那么相关考察的最终指标应当指的
是产品质量相对较为稳定，原燃料的能耗相对较低，综合利用程度层面相对较高，没有三废污染，产品所对应的成本也相对较低，企业本身存在有效益等几方面的内容来考虑。

另外一方面
还应当根据市场发展的最终需要，结合当地的条件（资源、交通），不能盲目地采取扩产抑或
者是重新建设新的生产线的做法，另外一方面如果想要同时生产磷酸钠盐、铵盐、钾盐、锌盐
以及相关的锰盐等产品的时候，那么也应当要作到以销定产，这样才能保证最终目的的实现。

参考文献
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（责任编辑何丽）。