磷钾矿中的石英和钾长石在物理性质、化学成分和结构上相似,存在矿物种类繁多、粒度较细、镶嵌不规则、胶磷矿晶化程度低等问题,毫无疑问属于难选矿种。氢氟酸法式处理中低品位磷钾矿石中SiO2的常见浮选方法,可惜氢氟酸毒性极强,所以,探索出一种无氟的浮选方法至关重要。
某矿为富磷矿伴生矿石,磷、钾品位较低,单独用作磷矿或钾矿没有经济价值。为此,采用无氟无酸反浮选工艺对磷钾矿粉进行富集,然后根据离子交换反应原理,将矿粉与农用磷酸混合,低温浸出,钾的溶解速率可达95%以上。利用磷酸水解磷钾矿,不仅能降低酸水解温度,也有利于后期混合肥生产中氮磷钾比的调整。与传统的从磷钾矿中提取磷和钾的工艺相比,该方法降低了能耗,优化了反应条件。
磷钾矿经破碎棒研磨成一定粒度后,在无氟无酸的条件下,通过浮选去除磷钾伴生矿中的部分石英。浮选后,磷钾精矿通过0.074mm标准筛,与磷酸按一定比例混合,首先在80°C恒温水浴中酸水解一段时间,然后在适当温度下放入马弗炉中一段时间,切断热源,让其冷却至室温,然后继续熟化1小时。加水浸出、过滤、定容,用四苯硼酸钠容量法分析滤液中K20的质量分数。
结果表明,磷钾矿与磷酸混合后,直接放入马弗炉反应,磷、钾的溶解速率也随磷酸用量的增加而增大。当磷酸用量达到一定程度时,磷和钾的溶解速率缓慢增加。磷酸浸出条件下钾的溶出速率远高于无酸浸出条件下的溶出速率,说明磷酸浸出有利于提高钾的溶出速率。反应时间越长,钾的溶解速率越大,超过3小时后,反应产物烧结成块状,不利于浸出。由此而知,最佳离子交换反应时间是3小时。
钾盐矿石与磷酸共浸反应产物的主要成分是磷酸二氢钙、磷酸二氢钾、游离磷酸和钙长石。通过水浸对其中可溶性成分和不溶性残渣进行分离,可获得含有可溶性磷和钾以及反应中过量的游离磷酸。浸出液的pH值较低,不能作为肥料直接用于农田,可以用碱性氨氮化合物可加以中和。与此同时在浸出液中加入一定量的含钾化合物(如K2S04)进行配制,滤液经蒸发、浓缩、干燥得到NPK复合肥。
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