[发明专利]一种利用高镁磷尾矿生产氟化镁并副产碳酸钙的方法

说明书

技术领域

本发明涉及氟化物，具体是一种利用废弃物高镁磷尾矿生产氟化镁并副产碳酸钙的方法。

背景技术

氟化镁为无色结晶或白色粉末，是一种重要的无机化工原料，用途广泛，可作为制造陶瓷、玻璃、热压晶体的原料，作为冶炼金属铝和镁的助熔剂，焊接中作为焊接剂，作为颜料的涂着剂， 还可用于制备光学仪器中的各种镜片及滤光涂层、阴极射线屏中的荧光材料等精密部件等。

    氟化镁的传统生产方法是采用不同的镁盐与氢氟酸反应，主要有碳酸镁法、氧化镁法和硫酸镁法等。由于镁盐纯度直接影响氟化镁品质，从而影响氟化镁的使用范围，而高纯度的镁盐会直接推高氟化镁的价格，所以寻找一种新的纯度高、成本低的镁盐就显得十分有必要，具有重要的现实意义。

高镁磷尾矿是磷矿石通过选矿工艺富集得到磷精矿后的副产品，其P₂O₅含量为2%～8.5%，MgO含量为15%～21%，CaO含量为28%～38%，属于高镁低品位磷矿，镁资源丰富。对于年产300万吨磷精矿的选矿厂来说，每年产生约100万吨的高镁磷尾矿，含有约18万吨的MgO。长期以来，因为该尾矿含磷较低，利用途径少，通常被企业当作废弃物采用堆存方式进行处理，不仅使该尾矿中的镁资源被白白浪费，还占用土地、污染周边环境。经检索，迄今为止尚无利用高镁磷尾矿中镁资源生产氟化镁并副产碳酸钙的专利申请，也没有相关的报道。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺点而提供一种利用废弃物高镁磷尾矿生产氟化镁并副产碳酸钙的方法，该方法能有效回收利用高镁磷尾矿中的镁钙资源，具有工艺简单、生产成本低、基本无三废产生的特点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种利用高镁磷尾矿生产氟化镁并副产碳酸钙的方法，包括以下步骤：

    （1）将高镁磷尾矿在850～1180℃下煅烧，烧成煅白；

    （2）将所述煅白与水按质量比1：4～40混合，在温度20～90℃下搅拌消化10～100分钟，得到消化液； 

    （3）在所述消化液中补充水使消化液含固量为质量分数2%～15%，再向消化液中通入含有二氧化碳的气体在10～35℃下进行碳化反应得到碳化液，在碳化液的pH值降至6.6～8.0时停止反应，将碳化液分离底部磷矿石沉淀后过滤，滤液为重镁水，滤饼经干燥即得碳酸钙产品；

    （4）在得到的重镁水中加入氢氟酸，在温度10～90℃下混合搅拌反应，反应时间不少于30分钟，混合后的反应液中Mg²⁺、F^-的化学计量摩尔比为Mg²⁺：F^-=1：1.8～2.2，反应后过滤，洗涤，滤液回收利用，滤饼经干燥即得氟化镁产品。

上述的高镁磷尾矿为磷矿在选矿过程中获取高品位五氧化二磷的磷精矿后排放的含低品位五氧化二磷的矿物，含有P₂O₅为2%～10%，MgO为15%～21%，CaO为28%～42%。

上述含有二氧化碳的气体为20%～100%二氧化碳体积分数的气体。

本发明的原理：高镁磷尾矿主要是由白云石（CaMg(CO₃)₂）和少量氟磷灰石组成，经高温煅烧后的煅白的主要成分是CaO、MgO和氟磷灰石，加水消化，氟磷灰石不反应，CaO、MgO主要生成氢氧化钙和氢氧化镁，通入CO₂气体进行碳化，氢氧化钙生成轻质碳酸钙悬浮物，氢氧化镁则生成碳酸氢镁进入液相，碳化结束后，将碳化液分离底部磷矿石沉淀后过滤，滤液为重镁水（即碳酸氢镁溶液），滤饼为碳酸钙。在滤液重镁水中加入氢氟酸即反应生成氟化镁，其反应式如下：

Mg(HCO₃)₂ + 2HF = MgF₂ + 2CO₂↑ + 2H₂O

由于重镁水为杂质含量较少的碳酸氢镁溶液，所以制得的氟化镁的纯度较高，品质较好。

    本发明以工业废弃物高镁磷尾矿为原料，废物利用，充分利用高镁磷尾矿中丰富的镁钙资源来生产氟化镁并副产碳酸钙，工艺简单，生产成本低。本发明基本无三废产生，符合清洁化生产工艺要求，解决了原料高镁磷尾矿占用土地资源、污染环境的问题，变废为宝，具有良好的经济效益和重要的的环保意义。本发明技术可推广应用于高镁磷尾矿的大量处理，为磷矿石开采与选矿企业处理高镁磷尾矿提供了一种有效方法。