[發明專利]一種球磨酸浸?生物吸附回收高磷鐵礦中磷資源的方法

有效

• 申請號: 201410265113.4
• 申請日: 2014-06-13
• 公開（公告）號: CN105256135B
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 黃凱;修祎帆;崔廣潤;盛勇;余錦濤;郭占成;朱鴻民
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C22B3/24
• 分類號: C22B3/24
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司11237
• 代理人: 張仲波

技術領域

本發明涉及高磷鐵礦濕法冶金脫磷領域，特別是指一種球磨酸浸-生物吸附回收高磷鐵礦中磷資源的方法。

背景技術

近年來，高磷鐵礦的降磷工藝研究成為鋼鐵冶金工業的一個熱點課題。如何經濟、高效地把鐵礦石中的磷元素含量降低，從而合理地利用巨量的高磷鐵礦資源，對于鋼鐵冶金工業的可持續發展具有重要的意義。

目前，已經研究的高磷鐵礦的降磷方法有磁選、浮選、高溫冶煉、濕法浸出和生物浸出的方法。磁選和浮選方法存在脫磷效率低、合格鐵礦回收率偏低的缺點，并不廣泛適用于各類高磷鐵礦的降磷處理。高溫冶煉法則是在煉鋼的過程中進行氧化脫磷，存在能耗較高、渣量較大、成本高的缺點。而生物浸出法則存在成本低的優勢，但是降磷深度有限，耗費的時間較長，總體上使得降磷的效率偏低。相比而言，濕法浸出法則具有明顯的綜合優勢：酸浸降磷效率高、時間短、成本相對較低、工藝簡單、容易大規模實施、對高磷鐵礦的降磷處理的適應性強等優點，而成為目前研究較多的一種方法。

濕法浸出方法的基本原理是，采用酸性試劑的水溶液來溶浸高磷鐵礦石中的磷酸鹽，從而降低鐵礦石中磷的含量。據已經報道的酸性試劑有硝酸、鹽酸和硫酸，其中硝酸和鹽酸存在價格高、容易揮發、設備腐蝕嚴重等缺點，因此最具有實用價值的酸應該是硫酸。目前有關硫酸溶浸脫除高磷鐵礦中的磷的研究，已經有不少的報道，相關溶浸工藝條件的優化參數也基本確定，大量實驗都證實稀硫酸浸出法是一種高磷鐵礦石降磷的非常有效的工藝選擇。比如，成楚永等對西澳大利亞的高磷鐵礦經過預焙燒-酸浸處理，可將高磷鐵礦中的磷含量顯著降低到合格水平，且每噸礦的耗酸成本大約只有幾澳元；余錦濤等對鄂西高磷鮞狀鐵礦粉進行了硫酸浸出實驗，在pH為1左右，可以在保持鐵溶損較低的情況下，顯著降低鐵礦中磷的含量。圍繞這一濕法酸浸降磷工藝，不斷出現了各種優化的設計。比如，將溶浸脫磷后的酸溶液經過補酸后，再用于鐵礦石的溶浸脫磷處理，可望充分提高酸的利用效率。經過足夠次數的多級酸浸處理后，高磷鐵礦可以達到煉鐵工業的含磷要求，但產生的大量酸性含磷溶液也總需要得到處理，尤其其中的磷需要開路處理。目前，圍繞這一問題的解決，主要的方法是將酸浸溶液用堿(比如石灰)中和轉化成相應的磷酸鈣鹽供農業上的肥料使用，而中和后的廢水則外排。這一中和方法對于回收酸浸液中的磷元素，雖然方法有效，但是也存在明顯的缺點：1)要耗費大量的堿，增加了整個工藝的成本；2)中和沉淀得到的磷酸鈣鹽會含有大量的鐵及其他脈石成分，磷的含量往往很低，賣不起高價格，還可能會對其作為肥料使用時產生副作用；3)酸浸液沒有得到盡可能多次利用，從而增加了整個工藝的成本。

為解決以上問題，顯著降低高磷鐵礦的濕法酸浸降磷總成本，本發明公開了一種新技術方法，即：將高磷鐵礦石經過稀硫酸溶浸降磷處理后得到的酸性溶浸液，經過生物吸附的方法直接在酸性條件下，對其中的磷酸根進行吸附、富集并經過解吸得到較高純度的磷酸鹽，而酸性溶液可直接返回利用，繼續溶浸高磷鐵礦中的磷。為了加快和促進高磷鐵礦中的磷充分地溶浸到酸溶液中，本發明還公開了一種球磨酸浸的技術，可以將預先焙燒處理過的高磷鐵礦，或者直接將高磷鐵礦物料，置入特制的耐酸球磨機中，與酸性溶液混合后濕法磨浸一段時間，還可以根據需要適當加溫，這種方法不同于傳統的將球磨和酸浸串級操作的效果，而是將球磨和酸浸同時進行，溶浸效果會顯著提升。該新技術的實施，可望顯著降低現有濕法酸浸脫磷方法的成本，提升整個濕法酸浸脫除高磷鐵礦中的磷工藝的技術經濟效益和市場競爭力。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種球磨酸浸-生物吸附回收高磷鐵礦中磷資源的方法。

該方法的具體步驟如下：

步驟一，將高磷鐵礦石破碎至80～200目，按照質量比1:1～10的比例將高磷鐵礦粉與高磷鐵礦酸性浸出溶液混合攪拌，滴加稀硫酸使溶液pH維持在0.5～1.2，將溶液與耐酸鋼球按照5～25:1的質量比混合，裝入球磨罐中球磨，球磨過程中可室溫，也可加熱，球磨30～500min后，過濾，向所得的澄清濾液A中加入高磷鐵礦粉，調節濾液A的pH到2.0～2.5，再次過濾，得到鐵礦粉和澄清濾液B，所得鐵礦粉返回到下一級酸浸，將生物質吸附劑材料按照1:10～1000的質量比加入所得濾液B中；

步驟二，加入生物質吸附材料的濾液B進行攪拌反應200～1200min，將生物質吸附劑材料過濾，得到反應后的生物質吸附劑材料和澄清濾液C；