高镁磷尾矿酸解反应行为研究

随着磷矿 资源稀 利 用 已提 到 了 日程 。对 该磷尾 矿物质组 分
云石 和部分 粘土矿 物 ， 白云石 多 数 以独 立 矿 物颗 粒
的形式 存在 ， 是尾 矿含量最 丰 富的矿 物 ， 相对 于粘土 矿物 ， 白云 石 中的镁 是 可利 用 的元 素 。如 果将 尾 矿
大 大增加 ， 反应物 硫酸 向颗 粒 内扩散 和 产物 向溶 液 中扩散 的行 程缩 短 ， 强化 了扩散 传 质过 程 。但 当粒
１ ３ 实验方 法 ．
将 尾矿样 放人 反 应器 中 ， 按一 定 酸 过量 系数 及 液 固比配好 的硫酸 溶 液倒 人 另一 烧 杯 ， 将 它们 都 再 置 于恒 温水浴 锅 中预 热 ， 时开 动搅 拌 ， 节转 速 ， 同 调 到达反 应温度 并稳定 后 ， 硫酸溶 液加入反应 器 中 ， 将
（ ｏ ｅｅ ｆＭａｅ ａ ｎ ｔｌ ｒｙ ｕ ｈ ｕＵ ｉ ｒ ｔ，Ｃ ｉ ｎ ５ ０３，ｈｎ ） Ｃ ｌｇ ｌ ｏ ｔ ｉｌ ａ ｄＭｅ ｌ ｇ ，Ｇ ｉ ｏ ｎｖ ｓｙ ｕ ａｇ５ ０ ０ Ｃ ｉ ｒｓ ａｕ ｚ ｅｉ ｙ ａ
Ａｂ ｔａ ｔ Ａｃｄ ｌｓｓｂ ｈ ｖｏｓ ｏ ｈ ｈ ｓ ｈ ｒｔ ａｌｎ ｓｉ ｕ ｐ ｕ ｉ ｃ ｄ ａ ｅ ｒ ｓ ａ ｃ ｅ ｓｒ ｃ ： ｉｏ ｙ ｉ ｅ ａ ｉｒ ｆｔ ｅ ｐ ｏ ｐ ｏ ｉ ｔ ｉ ｇ ｎ ｓ ｌ ｈ ｒｃ ａ ｉ ｒ ｅ ｅ ｒ ｈ ｄ．Ｔｈ ｎ ｕ ｎ ｅ ｏ — ｅ ｉ ｅ ｉｆ ｅ ｃ ｎ ａ ｌ ｍｏ ｎ ｆａ ｉ ｔ ｎ ａ ｄ ｓｚ ｓ ｔｓｅ ｎ ｃｄ ｌｓｓｂｅ ａ ｉｒｏ ２ ， Ｏ ， ｅ Ｏ３ａ ｄ Ａ１Ｏ３ａ ｅ ｅ ｐ ｏ ｅ ｐ ｃ ａｌ ｕ ｔｏ ｇ ｔ ｉ ｎ ｉｅ ｉ ｅ ｔｄ ａ ｄ ａ ｉ ｏｙ ｉ ｈ ｖｏ ｆＰ Ｏ５ Ｍｇ Ｆ ２ ｎ ２ ｒ ｘ ｌ ｒｄ ｓ ｅ ｉｌ ａｏ ｙ．
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｉ ｕ ａ ｉ ｎ Ｂｅ ａ ｉ ｒ ｏ ｓ ａ ｃ ｎ Ａｃ ｄ ｌ ｔｏ ｈ ｖ ｏ ｆ Ｐｈｏ ｐｈ ｔ ｉｉ ｓ ｗｉｈ Ｈ ｉ ｈ Ｍ ａ ｎ ｓｕ ｓ ａ ｅ Ｔａ ｌ ｎｇ ｔ ｇ ｇ ｅｉｍ Ｃｏ ｔ ｎ ｎｅ ｔ
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ｓ ｅｏ ｅｏ ｐｓ ｉ ｔ ｏ ｉｎｓｉ ｎｔ ｌ ｒ ｉ ｎｄ ｃｍ ｏｉｏ ｒ ｅ ｆａ ｉｇ ｏ ｃ ａ．Ｍｇ ｎ ２ ５ ｉ ｏｖ ｔ ｓｌｔ ｎａ ｈｇ ａｈｎ ｔ ｍ ｒ ｚ ｔｎ ａ ｔｌ ｓ ｅ Ｏ ａ ｄＰ ｓ ｌ ｉ ｏ ｏ ｉ ｔ ｉ ｌ ｃ ｉｇｒ ｅ（ ｏｅ Ｏ ｄ ｓ ｅ ｎ ｕｏ ｈ ｅ ａ ｔａ ５ ）ｗｔ ｒｌ ｉ ｌ ｓ ｌ ａｈｎ ｔ ａ ｄｃ ａｇ ｇｔ ｎ ｓ ｏａ ｉｄ ｆａｔ ．Ｏ ｌ ｔｅｆ ｍｅ ｉ ｈ ｎ７ ％ ｉ ｅ ｔ ｅｙ ｉ ａ ｌ ｃ ｉｇｒ ｅ ｎ ｈｎ ｉ ｅｄ ｌｋｎ ｓ ｃ ｒ ｎｙ ｈ ｒ ｒｓ ｂｔ ｈ ａ ｖ ｍｉ ｒｅ ａ ｎ ｒ ｔ ｌ ｏｆ ｏ ｓ ｏ ｉａ
浮选 磷尾矿 是为 了满足湿 法磷 酸对原 料磷矿 的 品位要求 ， 用反 浮选 的方 法进 行选矿 而产生 的 ， 因其
Ｐ０ 含量低 ， 质 含 量 高 ， 杂 尚未 得 到 很 好 的 利 用 。
的研究 发现 ， 它属于 高镁 低 品位磷矿 ， 中含磷矿 物 其 以磷灰 石形态 赋存 ， 要 以与 白云石 形 成 的矿 物连 主 生体 颗粒形 式存 在 ， 少数 呈 磷灰 石 的独立 矿 物 颗粒 形式 存在 ， 增加 了尾矿 回收 的难 度 ； 含镁矿 物有 白 而
明 ，９ ７ 涂敏 端 ，９ ５ 严永 华 ，９ ８ ， 对 尾 矿 中 １９ ； １９ ； １９ ） 而
１ 实 验部 分
１ １ 原料 ． 尾矿取 自国内某大型 磷矿选矿 厂 ， ８ 在 ０℃下烘
干 ２ｈ 备用 ， 化学组 成见表 １ 后 其 。
磷的溶解动力学研究较少 （ 谭志斗，０６ ２０ ）未 ２０ ， ７ ， ０ 涉及 到尾矿 中 的镁 及 杂 质铁 和 铝 的溶 解行 为 ， 了 而
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｓ： ｐ ｏ ｐ ａ ｅ ｔｉｉ ｇ ｔ ｇ ａ ｎ ｓｕ ｃ ｎ ｅ ， ｃ ｄ ｌｔｏ ｅ ａ ｉ ｒ ｒｓ ａ ｃ ｎ ｄ ｈ ｓ ｈ ｔ ａｌｎ ｓ ｗｉ ｈｉｈ ｍ ｇ ｅ ｉ ｍ ｏ ｔｎｔ ａ ｉ ｕ ａｉｎ ｂ ｈ ｖｏ ，ｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｈ
中 的磷 和镁作 为有 价元 素 加 以综 合 回收利 用 ， 不但
可 以变废 为 宝 ， 还可 以为低 品位 磷矿 的利 用提 供新
途 径
贵 埘 轩 量 已有 的文献对 中 品位 磷矿 的酸解动 力学研究 得
２ ８卷
较多（ 刘代俊 ， ９ ，ＯＯ２０ ； １ ９２Ｏ ，０１李成蓉 ， ９ ； ９ １ ８ 张太 ９
图 １ 搅 拌 强 度对 尾 矿 分 解 率 的影 响
Ｆｇ １ ｉ． Ｅ ｅ ｔｏ ｍｏ ｎ ｆａ ｉ ｔ ｎ ｏ ｅ ｍｐ ｓｔ ｎ ｆ ｃ ｆａ ｕ ｔｏ ｇｔ ｉ ｎ ｄ ｃ ａｏ ｏ ｏ ｉｏ ｉ
组分在 液相 中的质量 含量 （ ） ％ ；
２ ２ 粒度 的影响 ．
到指定 反应 时间 ， 出反 应 器迅 速 冷却 ， 压抽 滤 ， 取 减 然后分 析滤 液 中 Ｐ０ 、 Ｏ、ｅ０ 、 Ｉ ３的质量 含 ： ５Ｍｇ Ｆ Ａ： ０ 量 。按 下式计 算各 组分 的分解率 ：
７ １・ ／ Ｇ・ ） ／＝ ｍ１ （ 式 中：
，一
‘
搅拌强度，。 ｒ皿 ｐ
解反应受扩散控制 ： 粒度 对尾矿分解率的影响不明显 ； 尾矿 中 Ｍ Ｏ和 Ｐ Ｏ ｇ 均 以较 高溶 解率溶解进入溶 液 （ 大于 ７ ％ ） 且 二 ５ ，
者浸 出率相 差不 大、 随各 因素 变化 的趋 势 大 致相 同 ， 是 前 者 略 高 于 后 者 ；ｅＯ Ａ ，的 溶 解 行 为 受硫 酸 浓 度 的 影 响 较 大 ， 只 Ｆ １ Ｏ 铝 杂质 的 溶 解 率较 铁 杂 质 高 ； 液 中的镁 富 集到 一 定 程 度 时 会 以 结 晶 态析 出 。 溶 关 键 词 ： 高镁磷 尾 矿 ， 解行 为 ， 究 酸 研 中图分 类号 Ｔ ｌ１３ Ｆ ｌ．１ 文献 标识 码 Ａ 文章 编 号 １０ —６６ （０００ — ０３ ０ ０３ ５３ ２１ ）３ ０６ — ５
贵 州 科 学 ２ （ ） ６ －６ ，０ ０ ８ ３ ：３－ ７２ １
Ｃｕｚ ｏ Ｓｃｅ ｃ ｉｈ ｕ ｉｎ ｅ
－＿＿
Ｉ＿ －－
口
同
镁 磷 尾 矿 酸 解 反 应 行 为 研 究
王 振
黄 芳 李 军旗 陈 义
（ 贵州大学 摘 材料与冶金学 院， 阳 贵
５０ ０ ） ５０ ３
Ｔｈ ｅ ｕ ｔ ｈ ｗ ａ ｈ ｅ ｃ ｉｎ ｒ ｏ ｔｏｌｄ ｂ ｉ ｕ ｉ ｎ ｗｈ ｎ ａ ｕ ｆａ ｉ ｔ ｎ ｉ ｐ ｔ ０ ｐ ． Ｅｆ ｃ ｆ ｅ ｒ ｓ ｌｓｓ ｏ ｔ ｔｔ ｅ ｒ ａ ｔ ｓ ａ ｃ ｎ ｒｌｅ ｙ ｄ ｆ ｓｏ ｅ ｍｏ ｎｔｏ ｇｔ ｉ ｓｕ ｏ３ ０ ｒ ｍ ｈ ｏ ｅ ａｏ ｆ ｔｏ ｅ
要 ： 对磷矿浮选尾矿在硫酸 中的酸解行为进行 了研 究。考察 了搅拌 强度和粒度对酸 解过程的影 响， 点探 讨 了 Ｐ Ｏ 、 重 ２
Ｍｇ 、 ｅＯ ｌ 的酸解行 为， Ｏ Ｉ Ａ２ ｒ ０ 并研 究 了尾矿连续酸解反应行为 。研 究结果表明 ： 搅拌速度提 高到 ３０ｒｍ以上时 ， ０ ｐ 磷尾矿 酸
影 响并 不 明显 ， 液膜扩 散不起 主导作用 ， 明反应 不 说
是液 膜扩散 控制 。 因此 ， 以下 实验 条件 均 选取 搅拌 速度 为 ３ ０ｒｍ， 时液膜扩散 阻力 已消除 。 ０ ｐ 此
酸解试 剂 为 稀 硫 酸 （ 硫 酸 浓度 为 ９ 用 ８％ 的分 析纯 配制而 成 ） 磷 酸则 由实验 中产生。 ，
ｒ ｔ ｆｔ ｉ ｇ ａｅ ｏ ａｌ ｉ ｎ
ｍ 液相总 质量 （ ） 一 ｇ；
一
尾矿矿样 质量 （ ） ｇ；
ｍ 一矿 样 中组 分 的质 量含量 （ ） ％ 。
粒度对 尾矿转 化率 的影响如 图 ２ 示 。 所
分析方 法 ： 喹钼柠酮 重量法 分析 Ｐ０ ， Ｄ Ａ容 Ｅ Ｔ
ｈｉｈ ｒ ｔａ ｅｌ ｔ ｒ ｇ ｅ ｈ ｎ ｔ ａｔ ．Ｅｆｅ ｔｏ Ｏ４ｃ ｎ ｅ ｔａ ｉｎ ｏ ｏ ｕ ｉｎ ｂ ｈ ｖ ｏ ｆＦｅ ｎ ２ ｓｌ ｒ ｅｗｈｅ ｅ ｃ ｎ ｈ ｅ ｆ ｃ ｆＨ２ Ｓ ｏ ｃ ｎ ｒ ｔ ｎ ｓ ｌ ｔ ｅ ａ ｉｒｏ ２ ａ ｄ Ａ１０３ｉ ａ ｇ ｏ ｏ ０３ ｎ ｌ ａ ｈｉｇ ｒ ｔ ｆＡ１ ｓｈ ｇ ｅ ｈ ｎ Ｆｅ ．Ｍｇ ｎ ｃ ｅ ｏ ｓ ｍｅ ｅ ｔｎｔｃ ｎ ｃ ｙ ｔ ｌ ｚ ． ａｅ ｏ ２ ｉ ｉｈ ｒｔ ａ ２ ０３ ０３ Ｏ ｅ ｒ ｈ ｄ ｔ ｏ ｘｅ ａ ｒ ｓａｌ ｅ ｉ ｉ
收 稿 日期 ：０ ９—１ ２０ ２—２ 修 回 日期 ：０ ０—０ ４； ２１ ４一Ｏ １
基金项 目： 贵州省科学技术基金 （ 黔科合 Ｊ ［／ ７ ２８ 字 ２０ １ １２号 ） ） 。 作 者简 介 ： 芳 （ ９ ５一） 女 ， 州贵 阳 人 ， 教 授 ， 士 ， 究 方 向 ： 黄 １７ ， 贵 副 博 研 冶 金环保，Ｅ— ｉ ｆｙ２ ５ ６ ．ｏ ｍａ ：ｈｃ＿ １＠１３ ｃｍ。 ｌ
量法分 析溶液 中的 Ｍ ｏ（ Ｂ ８ １ ９ ５ ， ｇ Ｇ １ ７ —１９ ） 由于尾矿 中含 Ｆ ， Ａ ， 少 ， 用 等离 子 发 射 光谱 测定 ｅＯ 、 １ 很 Ｏ 需 溶液 中铁 、 铝微量 杂质 的含量 。
褥 琏
连续 酸解实 验 中 ， 前 次酸 解 获得 的滤液 和 洗 将
从 图 ２中可 以看出 ， 尾矿粒 度越细 ， 其在硫 酸中
搅 拌强度对 尾矿 转化率 的影 响如图 １ 所示 。由 此可 知 ， 搅拌强 度增 加 ， 尾 矿分 解 率增 大 ， 磷 但搅 拌
速度提高到 ３０ ｒｍ 以上后 ， 拌 强 度对 转 化 率 的 ０ ｐ 搅
的分解 率越 高 ， 这是 因为细 颗 粒与 溶液 的接触 面 积
解这些 组分 的酸解行 为有 助于为 浮选磷尾 矿的综合
利用 提供科 学依据 。
表 １ 磷 尾 矿 化 学成 分
Ｔ ｂ １ Ｃｈ ｍｉａ ｏ ｏｓｔ ｎ ｆｐ ｏ ｐ ａｅ ｔｉｎ ａ ． ｅ ｃ ｌ ｍｐ ｉｏ ｓ ｏ ｈ ｓ ｈ ｔ ｌ ｇ ｃ ｉ ａｉ
１ ２ 试 剂 ．
水用于下 一次尾 矿 酸 解过 程 。每 次酸 解 ， 保证 加 矿 量 以及溶 液 中的硫酸 质量分数 相 同。
粒魇 （ 目）
２ 实验 结 果 与讨 论
２ １ 搅 拌强 度的影 响 ．
图 ２ 粒 度 对尾 矿 分解 率 的影 响
Ｆｇ ２ ｉ． Ｅｆ ｃ ｆｓｚ ｎ ｄ ｃ ｍｐ ｓｔ ｎ ｒｔ ｆｔｉｎ ｆ ｔ ｉｅ ｏ ｅ ｏ ｏ ｉｏ ａｅ ｏ ｌ ｇ ｅ ｏ ｉ ａｉ