阅读说明：本技术 活化剂以及机械化学活化中低品位磷矿浸出的方法 (Activating agent and method for leaching low-grade phosphorite in mechanochemical activation ) 是由 王晨 高宏 应媛芳 于 2019-11-05 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种活化剂,该活化剂由二氧化硅和铵盐组成,用于中低品位磷矿的机械化学反应,能够大幅提高中低品位磷矿的浸出率。本发明还提供了一种机械化学活化中低品位磷矿浸出的方法。(The invention discloses activating agents, which consist of silicon dioxide and ammonium salt, are used for mechanochemical reaction of middle and low grade phosphorite and can greatly improve the leaching rate of the middle and low grade phosphorite.)

活化剂以及机械化学活化中低品位磷矿浸出的方法

技术领域

本发明涉及矿物加工的技术领域，具体涉及一种活化剂，以及一种机械化学活化中低品位磷矿浸出的方法。

背景技术

我国是世界上产磷大国之一，同时也是磷资源消耗大国。我国磷矿资源比较丰富，已探明资源仅次于摩洛哥，位居世界第二位，并呈现出矿资源分布比较集中、中低品位矿多、高品位富矿少、难选的矿多、易选的矿少、开采难度较大等特点。随着磷矿资源的大量开采，尤其是在开采过程中弃贫采富，使得P₂O₅质量分数在30％以上的富矿迅速枯竭，而我国近90％的磷矿是难以直接利用的中低品位磷矿，要实现磷矿资源的综合利用，提升中低品位磷矿的利用率，攻克中低品位磷矿前处理技术，探索研究中低品位磷矿粉的有效利用技术，充分利用其中的磷，促进其释放，使其肥效接近同等实物量的化学磷肥，对充分利用我国的磷矿资源有着十分重要的意义。

目前，中低品位磷矿用作磷肥的处理技术主要有酸法、热法和球磨法。其中酸法制备磷肥需消耗大量无机酸(如硫酸、盐酸、硝酸等)，所得产品主要是各种水溶性磷肥和磷酸盐，但制造这些磷肥要求磷灰石含P₂O₅≥28％，杂质含量和粒度也需要符合一定要求；热法制备磷肥一般用于生产钙镁磷肥、脱氟磷肥、烧结钙钠磷肥等，以钙镁磷肥为例，该磷肥要以磷矿、焦炭为原料，以含镁硅酸盐为助熔剂，在高于1400℃下熔融，然后熔体在水中急冷，从而获得的一种含氧化镁、氧化钙、氧化硅和五氧化二磷的玻璃体；球磨法制备磷肥则是将磷矿石磨成磷矿粉，直接作为酸性土壤的肥料使用，矿粉的磨细度一般要求100目多于90％，要求矿石含P₂O₅在10％～20％，对其他杂质无特殊要求。在申请号为200610113874.3的中国专利申请中公开了一种超细活化磷矿复合肥的制备方法，属于化学复合肥料的制备方法技术领域。原料通过破碎机和万能磨粉碎成粗磷矿粉，再通过球磨机或振动磨粉碎得到超细磷矿粉为肥料预混料；预混料中添加添加剂和腐殖酸经搅拌磨或振动磨高能活化处理后，进行浓缩造粒，即得到超细活化磷矿复合肥产品。但是由于此时磷矿粉还未被活化，致使制备的磷肥中磷元素的利用率不高，肥效不高，对磷矿的有效成分造成浪费。因此亟需寻求一种绿色环保、快速有效、技术简单的中低品位磷矿活化浸出方法。

机械化学反应是通过机械力的不同作用方式，如研磨、压缩、摩擦、冲击、剪切、延伸等，引入机械能量的累积，从而使受力物体的物理化学性质和结构发生变化，提高其反应活性，从而激发和加速产生的化学反应。矿物机械活化是矿物在机械作用条件下发生晶格畸变、位错，同时晶格点阵中粒子排列部分失去周期性，形成晶格缺陷，导致晶格内能增高，表面性能该改变、反应活性增强，从而使矿物浸出效率显著改善。目前尚未有关于中低品位磷矿的机械化学处理方案。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足和需求，本发明的目的在于提供一种活化剂以及一种机械化学活化中低品位磷矿浸出的方法，本发明的工艺简单，绿色环保，得出的磷肥利用率高。

根据本发明实施例的第一方面，提供了一种活化剂，包括：硫酸铵、氯化铵、碳酸氢铵中的一种或其混合物与二氧化硅的混合。铵离子与二氧化硅的摩尔比为1:2。

该活化剂用于中低品位磷矿的机械化学活化处理，可极大的提高中磷元素的浸出率，并且无腐蚀性、无污染，有效提高了中低品位磷矿的利用率。

本发明还提供了一种机械化学活化中低品位磷矿浸出的方法,包括：

将中低品位磷矿与上述的活化剂混合得混合料，混合料进行机械活化处理，然后将机械活化处理后的混合料焙烧，最后将焙烧后的混合料以水为溶剂浸出。

本发明通过机械化学反应对中低品位磷矿进行处理，有效提高了中低品位磷矿的浸出率和利用效率，并且工艺过程中环保无污染。而且进一步通过活化剂的利用进一步提高了中低品位磷矿的浸出率。

在根据本发明的一个实施方案中，所述中低品位磷矿与活化剂的质量比0～8：1。

在根据本发明的一个实施方案中，所述机械活化是通过下述方法实现的：

采用高能行星式球磨机，以球料比5～25:1，处理1～15min。

在根据本发明的一个实施方案中，所述中低品位磷矿的粒径小于1mm。

在根据本发明的一个实施方案中，所述焙烧的温度为400～800℃。

在根据本发明的一个实施方案中，所述溶剂为去离子水，浸出时溶剂温度为40～80℃

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是磷矿粉的XRD图；

图2是实施例2中研磨后的XRD图谱；

图3是机械活化时间对磷矿XRD的影响的对比图；

图4是加入活化剂球磨5min的磷矿粉与原矿、未加活化剂球磨5min的磷矿粉的XRD图谱对比图；

图5a是原矿SEM照片；

图5b是加入活化剂混合研磨后的SEM照片；

图6是添加活化剂a,b,c,d,e的产物XRD与无添加的差别检测结果图。

具体实施方式

以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，各实施方案可以被单独地或总地用术语“发明”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的发明，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个发明或发明构思。

实施例1

将10g中低品位磷矿进行机械化学活化，球料比10:1，高能行星球磨磨得研磨时间5min，研磨后磷矿粉的XRD图谱如图2所示。相比于初始中低品位磷矿(XRD图谱见图1)，磷矿粉在球料比为10:1时机械活化，各衍射峰均有所降低，尤其是2θ＞50°的范围内的衍射峰，预示着结晶度降低，紊乱程度加大。磷浸出率最高，为10.9％。

实施例2

将10g中低品位磷矿进行机械化学活化，球料比20:1，高能行星球磨磨得研磨时间15min，研磨中分别对研磨3min、5min、10min、15min的磷矿粉进行取样分析，各样品的XRD图谱如图3所示。与初始中低品位磷矿的衍射峰一致，但随着机械活化时间的增加氟磷灰石的衍射峰逐渐降低，即结晶度降低，紊乱程度升高。机械活化时间为5min时衍射峰降至最低，延长机械活化时间，衍射峰又有所升高，可能是出现二次粒子的缘故，机械活化15min时弱团聚被打破，此时衍射峰有所降低，随后将进入弱团聚形成和打破的循环阶段。继续粉磨，XRD图谱不再变化，表明继续粉磨磷灰石不再有物相的变化，只有内部微观结构的变化；所以机械活化5min时磷矿的紊乱程度最高，磷浸出率最高，为34.2％

实施例3

将总质量10g中低品位磷矿粉与活化剂质量比为3：1进行机械化学活化，球料比20:1，球磨时间5分钟，其XRD图谱见图4，其SEM照片见图5(图5a为原矿，图5b为活化后产物)。将得到的混合矿粉在600℃下焙烧3h后在水浴锅内浸出，浸出温度为30℃，测得浸出率为45.8％。

实施例4

将总质量10g中低品位磷矿粉与活化剂质量比为4：1进行机械化学活化，球料比20:1，球磨时间5分钟，将得到的产物在600℃下焙烧3h后在水浴锅内浸出1h，浸出温度为60℃，测得有效磷浸出率为81.3％。

实施例5

以总质量为10g中低品位磷矿分别和不同剂量的活化剂混合后，在多种球料比、焙烧和浸出条件下进行操作，浸出率分别如表1所示：

表1不同的工况条件下中低品位磷矿的浸出率

由上表可知，在总质量为10g磷矿粉与活化剂质量比为4:1，球料比为20:1，高能球磨活化时间为5min时所得产物在600℃下焙烧3小时于60℃时浸出1小时，得到有效磷的浸出率为81.3％。

实施例6

将总质量为10g的中低品位磷矿粉和多种活化剂按质量比为4:1的比例混合活化，由图6知，添加活化剂a,b,c,d,e的产物XRD与无添加的差别不大，测得其在湿磨和干磨两种情况下添加不同活化剂的产物粒径和比表面积见表2、表3.

表2干磨粒度分布

表3湿磨粒度分布

由表2可知，在干磨情况下添加以上这几种活化剂对粒度和比表面积均无益处，由表3可知在湿磨情况下添加六偏磷酸钠使比表面积大幅增加，最后测得有效磷浸出率为71.2％。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的流程及结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。