磷尾矿制备氢氧化镁研究进展

孙娜 尤彩霞

摘 要：氢氧化镁在工业上应用广泛，而大部分磷尾矿中含有丰富的镁资源。本文系统介绍了通过磷尾矿回收镁资源制取氢氧化镁的途径和方法，指出了磷尾矿回收利用的社会价值和意义。

关键词：磷尾矿;氢氧化镁;回收利用

中图分类号：TQ132.2 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）10-0126-02

Abstract： Magnesium hydroxide is widely used in industry. Most phosphorus tailings contain abundant magnesium resources. The ways of producing magnesium hydroxide from phosphorus tailings were introduced systematically to recover magnesium resources. The social value and significance of phosphate tailings recovery and utilization were pointed out.

Keywords： phosphorus tailings;magnesium hydroxide;recycling

高分子材料日益发展，橡胶、塑料及纤维等合成材料广泛应用于建筑、化工、交通等行业。由于高分子材料具有易燃的特点，因此，其阻燃技术备受关注。氢氧化镁是一种新型环保的填充型阻燃剂，可作为烟气脱硫剂，也可代替石灰和烧碱作为含酸废水的中和剂。氢氧化镁具有良好的反应活性、吸附能力、缓冲性能及热分解性能等，常用于电子行业、制药工业、日用化工和建筑行业等。

磷矿石中，镁是相对含量较丰富的杂质之一。虽然我国磷矿资源丰富，但80%的磷矿资源为中低品位磷矿。为满足湿法磷酸工艺要求，必须运用选矿技术对磷矿进行浮选，进而产生了大量的磷尾矿。例如，瓮福磷矿浮选后得到的磷尾矿，主要成分为CaMg（CO3）2及Ca5F（PO4）3，其中MgO质量分数高达16%～19%，P2O5质量分数为7%～9%，属高镁低品位磷矿。低品位磷矿如果不回收利用而任意堆放，一方面占用大量土地资源，造成资源浪费，另一方面污染环境。因此，将高镁低品位磷矿中的镁元素回收并制取氢氧化镁，有利于矿产资源的综合利用。

1 磷尾矿的产生原因和现状

磷元素是动植物生长必不可少的元素之一，主要来源于磷矿。磷矿是磷酸盐类矿物的总称，是一种重要的矿产资源，是制取磷肥的主要来源。由于现代农业的发展，磷肥的需求量越来越大，需开采更多的磷矿。磷尾矿的产生主要是由于现在磷矿原矿开采出的品位达不到生产湿法磷酸的要求，需进行选矿。选矿后磷矿分为两部分：一部分是磷精矿，用于生产磷酸、磷铵等产品;另一部分是磷矿尾矿，一般堆置在磷尾矿库。

目前，大部分磷尾矿作为废弃物直接露天堆放在尾矿库，占用大量的土地，且污染周围环境。尾矿中含有一定量的药剂和重金属，堆放过程中渗透到土壤和河流，将严重污染地下水资源和地表水资源。如果磷尾矿长期堆积而无法有效利用，将导致磷尾矿库超负荷使用，安全隐患极大，因此必须进行回收利用。

2 磷尾矿回收制备氢氧化镁的研究现状

磷尾矿中镁含量相对较高，是一种高镁低磷矿物。胶磷矿颗粒非常细，若采用选矿的方法分离镁，存在能耗高、磷损失大的问题;若采用硫酸盐或弱酸的方法进行化学脱镁，耗酸量大且成本高。因此，将磷尾矿中的镁回收，可降低生产成本，并获得利润。综合利用镁的有效途径是获取氢氧化镁。氢氧化镁作为阻燃剂应用广泛，市场前景广阔。

2.1 硝酸酸解制备氢氧化镁

磷尾矿主要为高镁钙白云石，以磷尾矿为原料，利用硝酸复合溶液将磷尾矿酸解除去杂质获得镁源，并加入沉淀剂反应获得氢氧化镁。通过考察不同沉淀剂和pH值对产物纯度和镁回收率的影响，最终确定氨水为沉淀剂。优化反应条件，确定反应pH值为11.5时，将氨水滴加速度调整为1.5mL/min，沉化时间为120min，沉淀反应温度控制在45℃，得到镁的回收率为89.86%，产物氢氧化镁纯度达到94.03%。通过XRD衍射表征，确定为氢氧化镁。经扫描电镜和激光粒度分布测试发现，氢氧化镁晶形较好，但存在二次团聚现象，回收镁的整体效果较好[1]。

采用硝酸对磷矿进行浮选，浮选尾矿与循环液混合配成液固比为3：1的料浆。通过条件优化，确定酸浸时间为150min，酸浸体系pH值为2.5，反应温度为50℃，可实现94.26%的脱镁率[2]。通过调节pH值可分离酸浸液中的金属离子，从而制取高纯度氢氧化镁。

2.2 盐酸酸解制备氢氧化镁

瓮福磷矿区属于中低品位磷矿，镁含量较高。利用盐酸酸化溶解磷尾矿粉末，当控制pH值为1～2时，磷尾矿中的钙镁化合物完全溶解而磷灰石不溶解[3]。通过条件优化，向酸解液中加入氢氧化钙，控制pH值为9～10时，镁离子的置换率最高，并形成氢氧化镁沉淀，滤渣中镁含量达到91.5%。向滤液中加入碳酸氢钠溶液，控制pH值为7左右，可进一步回收滤液中的镁离子和钙离子。

2.3 碳化法制备氢氧化镁

将磷尾矿煅烧后的粉末加水消化，得到氢氧化镁和氢氧化钙的混合溶液。向溶液中通入CO2进行碳化，当CO2流量为2.0mL/min时，刚好全部被吸收。碳化过程中，溶液pH值由12.3降至6.5，并趋于稳定，得到的滤液为碳酸氢镁溶液。向滤液中加入氨水形成氢氧化镁沉淀，过滤干燥得到氢氧化镁固体，同时滤液可副产碳酸氢铵。通过碳化法可得到质量分数达96%以上的氢氧化镁[4]。

2.4 水洗-碳化法制备氢氧化镁

为回收磷尾矿中的镁，先将磷尾矿烘干粉碎并煅烧，然后将煅烧后的磷尾矿加入蒸馏水水洗并过滤。将滤渣二次水洗，同时通入足量的CO2进行二次碳化，过滤得到的滤液为碳酸氢镁溶液。向溶液中加入氨水，即可生成固体氢氧化镁，纯度可达到96.33%。二次水洗得到的滤渣为磷矿，同时有效回收利用了煅烧过程中产生的CO2[5]。

2.5 浓硫酸酸解制备氢氧化镁

采用浓硫酸酸解磷尾矿，过滤并向滤液中加入双氧水除杂，得到滤液为硫酸镁溶液。向溶液中加入氨水，调节反应pH值，沉化得到氢氧化镁沉淀，然后过滤，并将滤饼置于65℃真空干燥至恒重，即可得到氢氧化镁[6]。

2.6 氨循环法制备氢氧化镁

采用氨循环法回收磷尾矿中的镁，制取氢氧化镁。先将磷尾矿煅烧后加水消解，并向溶液中加入一定量的氯化铵，加热至无氨气放出。过滤后向滤液中分多次加入碳酸铵碳化，并多次过滤。向滤液中加入浓氨水，以析出氢氧化镁，得到的氢氧化镁纯度可达到90%，同时实现了氨和CO2的循环利用[7]。

3 结论

现代工业发展提倡绿色化工，需综合利用各种废弃物，如磷尾矿。磷尾矿中含有丰富的镁资源，而氢氧化镁是一种较好的阻燃剂，广泛应用于高分子材料领域。因此，高效回收磷尾矿中的镁资源具有一定的经济价值和社会意义。

参考文献：

[1]张萍花，张春丽，王红艳.硝酸酸解磷尾矿制备氢氧化镁工艺条件研究[J].现代化工，2017（5）：102-105.

[2]陈小林，刘代俊，谭得勤.磷尾矿硝酸脱镁制取氢氧化镁工艺研究[J].化工矿物与加工，2012（3）：6-8.

[3]周骏宏，吴先通，杨丹.磷尾矿制氢氧化镁的初步研究[J].有色金属，2014（3）：22-24.

[4]张缤，孙成斌，周骏宏.磷尾矿碳化法制取氢氧化镁的研究[J].磷肥与复肥，2014（4）：17-18.

[5]金维，徐跃鑫，周骏宏，等.磷尾矿水洗-碳化法制氢氧化镁和碳酸钙研究[J].无机盐工业，2016（3）：49-51.

[6]吴梦.磷尾矿制备原位改性氢氧化镁及其填充阻燃聚丙烯研究[D].武汉：武汉工程大学，2016.

[7]孙娜，尤彩霞，胡亚伟.磷尾矿氨循环法分离钙鎂制取氢氧化镁碳酸钙的研究[J].无机盐工业，2018（3）：57-59.