本發(fā)明屬于化工工藝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種直接利用鹽酸在低溫條件下分解磷鉀伴生礦和磷礦混合礦的方法。
背景技術(shù)：
氮磷鉀是保證作物正常生長(zhǎng)的三大元素，大力發(fā)展化肥工業(yè)是我國(guó)農(nóng)業(yè)健康穩(wěn)定發(fā)展的基礎(chǔ)。我國(guó)可溶性磷鉀資源極度匱乏，我國(guó)大部分地區(qū)的磷礦都屬于中低品位的磷礦，傳統(tǒng)的磷礦處理還需要浮選提高礦中磷的有效含量，會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定的污染，在生產(chǎn)過程中因?yàn)榉拇嬖跁?huì)產(chǎn)生多余的氟化氫，回收利用率不高，而且會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生的氟硅酸鹽堵塞管道等一系列工藝問題。
磷鉀伴生礦中鉀的形態(tài)是以鉀長(zhǎng)石存在于礦石中，而鉀長(zhǎng)石的硅氧四面體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在低溫下需要添加氟化物和無(wú)機(jī)酸，進(jìn)而生成氟化氫才能將鉀長(zhǎng)石打開，并且這個(gè)過程也需要至少在90℃的條件下才能使鉀的收率達(dá)到80％以上，而且反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)。如何高效環(huán)保的開發(fā)出性價(jià)比高的可溶性磷鉀資源將是我國(guó)農(nóng)業(yè)面臨的巨大挑戰(zhàn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種直接利用鹽酸在低溫條件下分解磷鉀伴生礦和磷礦混合礦的方法，該方法不采用浮選工藝、無(wú)需添加任何助劑，可有效降低反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間，有效緩解酸解磷鉀伴生礦對(duì)設(shè)備的腐蝕危害，具有重要的實(shí)際應(yīng)用意義。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
一種直接利用鹽酸在低溫條件下分解磷鉀伴生礦和磷礦混合礦的方法，包括如下步驟：
將磷鉀伴生礦和磷礦研磨混合均勻，得磷鉀伴生礦和磷礦混合礦，然后在室溫條件下加入鹽酸溶液，進(jìn)行攪拌并加熱至50～80℃保溫2～5h，最后進(jìn)行冷卻、過濾，得含K、P的浸取液和氟的堿土金屬化合物。
上述方案中，所述磷鉀伴生礦中P2O5含量為5～15wt％，鉀長(zhǎng)石以K2O計(jì)的含量為5～10wt％。
上述方案中，所述磷礦中P2O5含量為20～25wt％，F(xiàn)含量為0.5～3wt％。
上述方案中，所述磷鉀伴生礦和磷礦的質(zhì)量比為(0.5～2):1。
上述方案中，所述磷鉀伴生礦和磷礦混合礦的粒度要求為過200目篩，篩余量小于5％。
上述方案中，所述鹽酸溶液為鹽酸水溶液，其體積濃度為15～37％。
上述方案中，所述鹽酸溶液與磷鉀伴生礦和磷礦混合礦的液固比為(2～5):1。
上述方案中，所述加熱溫度優(yōu)選為50～70℃，保溫時(shí)間優(yōu)選為2～4h。
本發(fā)明的原理為：本發(fā)明首先將磷鉀伴生礦和磷礦研磨混合均勻，然后在室溫條件下加入鹽酸溶液，在攪拌條件下，利用鹽酸和磷礦的反應(yīng)熱同時(shí)進(jìn)行外部加熱，迅速將溫度升至反應(yīng)溫度；磷鉀伴生礦中的鉀是以鉀長(zhǎng)石形式存在于礦石當(dāng)中，低溫下自然界中除了氫氟酸可以打開鉀長(zhǎng)石，絕大多數(shù)酸是無(wú)法分解鉀長(zhǎng)石的，而磷礦中含有的氟在以往的酸法處理過程中往往容易形成氟硅酸鹽堵塞磷礦管道，造成反應(yīng)臨時(shí)停車，而且氣態(tài)的氟化氫很難以收集處理；本發(fā)明利用鹽酸分解磷礦得到的氟化氫進(jìn)一步分解磷鉀伴生礦中鉀長(zhǎng)石成分，有效的利用了磷礦中的氟，且反應(yīng)形成的氟硅酸鹽進(jìn)一步參與磷鉀伴生礦中鉀長(zhǎng)石分解反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，體系中的酸逐步和礦石中的氧化物中和，酸度下降，氟元素最終以氟的堿土金屬化合物沉淀析出，有效緩解磷礦分解所得氟硅酸鹽堵塞管道造成臨時(shí)停車的問題，提高磷元素和鉀元素的浸出率，同時(shí)可一定程度上降低分解磷鉀伴生礦和磷礦混合礦的反應(yīng)溫度和縮短反應(yīng)時(shí)間。
本發(fā)明的有益效果為：
1)本發(fā)明直接利用鹽酸在低溫條件下分解磷鉀伴生礦和磷礦混合礦不需要浮選，不需要添加氟化物等助劑；2)本發(fā)明所述方法可有效降低反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間，能耗低且可有效緩解酸解磷鉀伴生礦對(duì)設(shè)備的腐蝕危害，具有重要的實(shí)際應(yīng)用意義。
具體實(shí)施方式
為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明不僅僅局限于下面的實(shí)施例。
以下實(shí)施例如無(wú)具體說明，采用的試劑市售化學(xué)試劑或工業(yè)產(chǎn)品。
以下實(shí)施例中，所述磷鉀伴生礦中P2O5含量為5～15wt％，鉀長(zhǎng)石以K2O計(jì)的含量為5～10wt％，磷礦中P2O5含量為20～25wt％，F(xiàn)含量為0.5～3wt％。
磷鉀伴生礦和磷礦混合礦的粒度要求為過200目篩，篩余量小于5％。
實(shí)施例1
一種直接利用鹽酸在低溫條件下分解磷鉀伴生礦和磷礦混合礦的方法，包括如下步驟：
稱取11.8g磷礦和6.9g磷鉀伴生礦，研磨混合均勻得磷鉀伴生礦和磷礦混合礦，然后投入凃有聚四氟乙烯涂層的三口燒瓶中，然后在室溫條件下加入67.5ml鹽酸溶液(質(zhì)量濃度為22.5％)，開啟攪拌，在攪拌條件下，利用鹽酸和磷礦之間的反應(yīng)熱同時(shí)進(jìn)行外部加熱，使溫度迅速升溫至65℃繼續(xù)反應(yīng)3.5小時(shí)；反應(yīng)結(jié)束后，最后進(jìn)行冷卻并水洗過濾，得到含有K+和H3PO4的浸出液和含氟化鈣、氟化鎂濾渣。
采用原子吸收光譜方法測(cè)定本實(shí)施例所得含有K+和H3PO4的浸出液中K+的含量，采用鉬酸銨滴定方法測(cè)定浸取液中H3PO4的含量，計(jì)算得到混合礦中總的磷元素的浸出率達(dá)到97.1％；總的鉀元素的浸出率為94.2％。
實(shí)施例2
一種直接利用鹽酸在低溫條件下分解磷鉀伴生礦和磷礦混合礦的方法，包括如下步驟：
稱取7.3g磷礦和12.5g磷鉀伴生礦，研磨混合均勻得磷鉀伴生礦和磷礦混合礦，然后投入凃有聚四氟乙烯涂層的三口燒瓶中，然后在室溫條件下加入76.5ml鹽酸溶液(質(zhì)量濃度為17％)，開啟攪拌，在攪拌條件下，利用鹽酸和磷礦之間的反應(yīng)熱同時(shí)進(jìn)行外部加熱，使溫度迅速升溫至70℃繼續(xù)反應(yīng)3小時(shí)；反應(yīng)結(jié)束后，最后進(jìn)行冷卻并水洗過濾，得到含有K+和H3PO4的浸出液和含氟化鈣、氟化鎂濾渣。
采用原子吸收光譜方法測(cè)定本實(shí)施例所得含有K+和H3PO4的浸出液中K+的含量，采用鉬酸銨滴定方法測(cè)定浸取液中H3PO4的含量，計(jì)算得到混合礦中總的磷元素的浸出率達(dá)到98.4％；總的鉀元素的浸出率為90.7％。
實(shí)施例3
一種直接利用鹽酸在低溫條件下分解磷鉀伴生礦和磷礦混合礦的方法，包括如下步驟：
稱取10.6g磷礦和9.8g磷鉀伴生礦，研磨混合均勻得磷鉀伴生礦和磷礦混合礦，然后投入凃有聚四氟乙烯涂層的三口燒瓶中，然后在室溫條件下加入70.2ml鹽酸溶液(質(zhì)量濃度為20％)，開啟攪拌，在攪拌條件下，利用鹽酸和磷礦之間的反應(yīng)熱同時(shí)進(jìn)行外部加熱，使溫度迅速升溫至80℃繼續(xù)反應(yīng)2小時(shí)；反應(yīng)結(jié)束后，最后進(jìn)行冷卻并水洗過濾，得到含有K+和H3PO4的浸出液和含氟化鈣、氟化鎂濾渣。
采用原子吸收光譜方法測(cè)定本實(shí)施例所得含有K+和H3PO4的浸出液中K+的含量，采用鉬酸銨滴定方法測(cè)定浸取液中H3PO4的含量，計(jì)算得到混合礦中總的磷元素的浸出率達(dá)到96.9％；總的鉀元素的浸出率為92.5％。
顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明所作的實(shí)例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限制。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而因此所引申的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之內(nèi)。