磷酸尾矿资源化利用：响应面法优化磷酸浓缩物与Ca(H2 PO4 )2 ·H2 O的浸出-结晶协同制备工艺

为解决磷酸尾矿环境污染与资源浪费问题，研究人员通过稀H3 PO4 选择性浸出-蒸发浓缩-冷却结晶工艺，成功制备磷酸浓缩物（P2 O5 含量27.1%）和Ca(H2 PO4 )2 ·H2 O（产率22.7%）。采用响应面法（RSM）优化反应温度（75℃）、酸浓度（16 wt%）等参数，为工业固废高值化利用提供新策略。

　　

磷酸尾矿是磷矿加工过程中产生的固体废弃物，长期堆存不仅占用土地，其含有的可溶性磷还会通过雨水淋溶污染水体，引发富营养化等环境问题。传统处理方式以填埋为主，但这种方式既浪费资源又无法从根本上解决污染问题。如何实现磷酸尾矿的高效资源化利用，成为环境保护和磷资源循环利用领域亟待突破的难题。

针对这一挑战，国内某研究机构的研究人员创新性地提出将磷酸尾矿转化为高附加值产品的技术路线。他们通过稀磷酸（H₃
PO₄
）选择性浸出结合结晶工艺，成功制备出磷酸浓缩物和磷酸二氢钙一水合物（Ca(H₂
PO₄
)₂
·H₂
O），相关成果发表在《Phosphorus, Sulfur, and Silicon and the Related Elements》期刊。这项研究不仅为磷酸尾矿的资源化利用提供了可行方案，还为工业固废高值化转化提供了理论依据和技术支撑。

研究团队采用响应面法（Response Surface Methodology, RSM）系统优化工艺参数，通过磷酸尾矿样本的化学分析确定关键反应条件。主要技术方法包括：稀磷酸梯度浸出实验、X射线衍射（XRD）物相分析、结晶动力学监测，以及基于中心复合设计（CCD）的多因素响应面优化。

浸出工艺优化
通过RSM建立浸出温度、酸浓度和时间的数学模型，发现反应温度对磷酸浸出效率影响最显著（p<0.01）。在16 wt% H₃
PO₄
浓度、75℃、30分钟条件下，残渣中P₂
O₅
含量提升至27.1%，证实升温可促进磷灰石结构解离。

结晶过程调控
结晶阶段分析显示晶种添加量是影响产率的关键因素。当晶种添加量从1%增至5%时，Ca(H₂
PO₄
)₂
·H₂
O产率提升42%，最佳条件下产率达22.7%。SEM观察证实晶种可诱导形成规整的片状晶体。

讨论与结论
该研究首次实现磷酸尾矿向两种高值产品的协同转化：磷酸浓缩物可作为磷肥原料，而Ca(H₂
PO₄
)₂
·H₂
O是优质饲料添加剂。工艺创新点在于：（1）通过温度调控选择性浸出；（2）利用晶种调控结晶动力学。研究为工业固废"减量化-资源化-高值化"处理提供了完整技术范式，按中试规模估算可减少尾矿堆存量30%以上。未来研究可进一步探索杂质元素（如氟）的分离机制，以提升产品纯度。