中國粉體網(wǎng)訊 在甕安縣嵐關(guān)鄉(xiāng)中試基地，貴州科學(xué)院化工研究院的科研人員一如既往地忙碌，他們分工協(xié)作，嫻熟地操作著試驗(yàn)設(shè)備。廠房內(nèi)，就近開采的磷尾礦在高溫下煅燒，再經(jīng)過熱解、浸取、過濾、洗滌、干燥等工序后，不起眼的礦石變成了磷精礦、碳酸鈣和氫氧化鎂。
強(qiáng)化“富礦精開”關(guān)鍵技術(shù)研究和成果轉(zhuǎn)化，中試環(huán)節(jié)非常重要。中試，即中間試驗(yàn)，是在科研階段之后、工業(yè)化生產(chǎn)之前的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是在一定規(guī)模的試驗(yàn)條件下，對(duì)研究成果進(jìn)行驗(yàn)證和放大的過程，旨在評(píng)估技術(shù)的可行性、可靠性和經(jīng)濟(jì)效益，為后續(xù)工業(yè)化生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)保障。
“我們采用自主研發(fā)的中低品位磷礦及磷尾礦新型選礦創(chuàng)新技術(shù)后，整個(gè)中試環(huán)節(jié)無廢渣產(chǎn)生、廢液排放，磷元素幾乎全部進(jìn)入磷精礦，不被看好的中低品位磷礦和磷尾礦實(shí)現(xiàn)了綜合再利用，煥發(fā)新生。”貴州科學(xué)院化工研究院總工程師陳文興說。
擺脫“被動(dòng)式末端治理”
磷是工業(yè)生產(chǎn)中的重要元素，主要從磷礦中提取得來。不過，我國磷礦資源儲(chǔ)量豐而不富，大多品位較低，需通過選礦富集等手段才具備工業(yè)利用價(jià)值。
2月19日，貴州省召開的全省“富礦精開”推進(jìn)大會(huì)要求，聚焦精深用礦延長產(chǎn)業(yè)鏈提高附加值，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈向下游延伸、價(jià)值鏈向高端躍升、創(chuàng)新鏈向前沿聚焦，把礦產(chǎn)資源價(jià)值“吃干榨盡”。
磷石膏
如何“吃干榨盡”實(shí)現(xiàn)精深用礦，是磷礦科研工作者攻關(guān)的長期課題。“當(dāng)前，磷礦企業(yè)所采用的選礦技術(shù)，獲得磷精礦后會(huì)產(chǎn)生一定量的尾礦，既造成資源浪費(fèi)又帶來環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)。”陳文興說，用磷精礦加工生產(chǎn)磷酸，也會(huì)產(chǎn)生大量的低質(zhì)磷石膏，無形中增加了資源化再利用的難度和安全環(huán)境壓力。
在化工研究院研究員張欽看來，如何有效利用磷石膏是磷化工產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展必須解決的首要問題。之所以產(chǎn)生低質(zhì)磷石膏，主要原因是磷礦資源本身的品質(zhì)不高，現(xiàn)有的處理方法大多屬于被動(dòng)式末端治理，綜合利用難度大。
磷化工是貴州重要的工業(yè)產(chǎn)業(yè)，作為本土科研機(jī)構(gòu)，貴州科學(xué)院化工研究院將磷礦選礦技術(shù)攻關(guān)作為重要工作。2014年全力開展技術(shù)攻關(guān)、2017年進(jìn)行中試、2021年實(shí)現(xiàn)碳酸鈣和氫氧化鎂的分離……10年時(shí)間里，科研人員努力鉆研，不斷優(yōu)化方案，奮力從源頭尋找“破題密碼”，助力磷化工產(chǎn)業(yè)向高端化、綠色化、集約化邁進(jìn)。
科研人員在進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)
中試讓技術(shù)變得成熟可用
“我們從20多年前開始進(jìn)行研發(fā)新型選礦技術(shù)，當(dāng)時(shí)全部用硝酸分解中低品位磷礦，生產(chǎn)高水溶性肥料，在研發(fā)過程中，未能將磷礦中的成分單獨(dú)分離出來，導(dǎo)致以磷礦為原料發(fā)展下游產(chǎn)業(yè)時(shí)受到限制。”陳文興說。
讓技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室走到應(yīng)用場(chǎng)，中試是其中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。2017年，化工研究院與上海盛源集團(tuán)合作，在位于甕安縣的貴州鑫光礦業(yè)有限公司選礦廠內(nèi)建立了一套“3千噸/年中低品位磷礦及磷尾礦新型選礦試驗(yàn)裝置”，開展中試工作。
科研人員合影
2018年6月，“新型選礦技術(shù)”“磷尾礦高效清潔綜合利用技術(shù)”中試成功。中國化工學(xué)會(huì)組織國內(nèi)權(quán)威專家進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)論為技術(shù)成果達(dá)國內(nèi)領(lǐng)先水平。2023年下半年，科研人員在中試環(huán)節(jié)還對(duì)實(shí)驗(yàn)室階段未開展的水循環(huán)、氨循環(huán)等進(jìn)行完善，耗費(fèi)3個(gè)月時(shí)間實(shí)現(xiàn)了內(nèi)部資源的循環(huán)利用。
在中試階段，1噸5%左右品位的磷尾礦可獲得150至200公斤磷精礦、250至300公斤氫氧化鎂、350至400公斤碳酸鈣，氫氧化鎂和碳酸鈣純度均超98%。
中試不是一次性驗(yàn)證行為，需要不斷地做，以便發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，優(yōu)化參數(shù)、改進(jìn)技術(shù)。“從實(shí)驗(yàn)室到中試的過程中有很多不確定性，科技成果轉(zhuǎn)化的前提是技術(shù)成熟，且生產(chǎn)的產(chǎn)品能切實(shí)滿足社會(huì)需要，具有較好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。”陳文興說。
氫氧化鎂
推動(dòng)科研成果走向市場(chǎng)
張欽說，磷精礦如用于硫酸法制磷酸可直接利用，擺脫堆存束縛，且提高設(shè)備生產(chǎn)能力20%以上;如用于硝酸法制磷酸，可從源頭杜絕磷石膏的產(chǎn)生。
分離出的碳酸鈣和氫氧化鎂，均為高端基礎(chǔ)原料，附加值高且應(yīng)用廣泛，能拓寬企業(yè)的增收途徑。2024年1月，“氫氧化鎂生產(chǎn)鎂基功能材料”項(xiàng)目獲貴州科學(xué)院立項(xiàng)，相關(guān)產(chǎn)品可用于醫(yī)療、食品、材料等領(lǐng)域。此外，磷礦石中伴生的硅、氟、碘等元素，精深加工后也能獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。
貴州省科技廳有關(guān)負(fù)責(zé)人到中式基地調(diào)研
2022年，新型選礦技術(shù)獲貴州省重大科技成果轉(zhuǎn)化立項(xiàng)支持。2023年，貴州省《關(guān)于深入推進(jìn)實(shí)施六大重大科技戰(zhàn)略行動(dòng)的通知》印發(fā)，“推進(jìn)中低品位磷礦及磷尾礦新型選礦技術(shù)攻關(guān)，建成產(chǎn)能15萬噸/年磷尾礦示范裝置并產(chǎn)業(yè)化推廣”位列其中。
在科技項(xiàng)目的支持下，新型選礦技術(shù)中試取得明顯成效。2023年下半年以來，貴州科學(xué)院化工研究院的科研人員借助中試設(shè)備不斷優(yōu)化技術(shù)，并采用技術(shù)+現(xiàn)金的方式入股參與科技成果轉(zhuǎn)化，同時(shí)，加強(qiáng)與相關(guān)企業(yè)合作，推動(dòng)科研成果走向市場(chǎng)。
碳酸鈣
陳文興表示，目前已有省內(nèi)外多家企業(yè)與化工院開展較為深入的對(duì)接，力爭在2025年將技術(shù)投入使用，把磷礦資源價(jià)值“吃干榨盡”，將科研成果轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力。
(中國粉體網(wǎng)編輯整理/昧光)
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