一种采用盐酸分解磷矿石来制备磷酸的方法技术

本发明专利技术涉及一种采用盐酸分解磷矿石来制备磷酸的方法，属于磷酸及磷酸盐制备技术领域。所述制备磷酸的方法包括如下步骤：(1)采用盐酸对磷矿石进行酸解反应,得到反应料液；(2)将反应料液进行过滤，得到第一滤过液和滤过废液；(3)将第一滤过液通过第一纳滤膜，得到含酸混合液和含杂盐废液；(4)将含酸混合液通过第二纳滤膜，得到去除盐酸的净化稀磷酸和盐酸废液；(5)将去除盐酸的净化稀磷酸通过第一反渗透纳滤膜，得到粗磷酸和废水；(6)将粗磷酸经过蒸发浓缩、除杂、脱色、脱砷及重金属，即得到磷酸。本发明专利技术通过膜法能够连续生产，提高了生产效率，减少了蒸发水量，节约能耗。

A method of preparing phosphoric acid by decomposing phosphate rock with hydrochloric acid

【技术实现步骤摘要】
一种采用盐酸分解磷矿石来制备磷酸的方法
本专利技术属于磷酸及磷酸盐制备
，特别涉及一种采用盐酸分解磷矿石来制备磷酸的方法。
技术介绍
磷矿石是磷化工的基础原料，是制备磷酸及磷酸盐必不可少且不可再生的资源。由于磷含量高于30％的富矿已经将近开发殆尽，因此开发磷元素含量在5％～20％的中低品位磷矿已经成为今后磷化工的必然趋势。目前，传统制备磷酸的工艺主要是采用盐酸对中、低品位磷矿石进行萃取，其一般包括如下步骤：(1)磷矿经过筛分后与盐酸反应进行酸解，其后向酸解得到的液体中加入絮凝剂进行沉淀，再经过滤得到粗磷酸；(2)采用三丁脂和煤油的混合溶剂对粗磷酸进行萃取，萃取后磷酸进入有机相，杂质留在萃余液中；(3)向萃取后的有机相中加入盐酸进行逆流洗涤，其后向洗涤后的有机相中加入反萃剂进行逆流反萃，有机相的磷酸被反萃到水相中，有机相则返回上一步骤；(4)对水相进行蒸发浓缩，再经除杂、脱色，即得到磷酸。上述工艺虽然能够制备磷酸，但是萃取和反萃取过程中的各种加入物均需经过“混合-沉清”，“混合-沉清”花费时间较长，这样会使得整个工艺过程连续性不佳；同时，蒸发浓缩需要处理的水量较大，增加了生产成本，经济效益不高。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述
技术介绍
中的技术问题，提供一种采用盐酸分解磷矿石来制备磷酸的方法，能够解决目前制备磷酸工艺连续性不佳，蒸发浓缩需要处理的水量较大，增加了生产成本，经济效益不高的技术问题。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种采用盐酸分解磷矿石来制备磷酸的方法，其包括如下步骤：(1)酸解：采用盐酸对磷矿石进行酸解反应,得到反应料液；(2)预处理：将步骤(1)得到的反应料液进行过滤，得到第一滤过液和滤过废液；(3)第一纳滤处理：在60-70bar的压力环境下，将步骤(2)得到的第一滤过液通过截留分子量大于等于150道尔顿且小于等于300道尔顿的第一纳滤膜，得到含酸混合液和含杂盐废液；(4)第二纳滤处理：在60-70bar的压力环境下，将步骤(3)得到的含酸混合液通过截留分子量大于等于100道尔顿且小于等于200道尔顿的第二纳滤膜，得到去除盐酸的净化稀磷酸和盐酸废液；(5)第一反渗透纳滤处理：在80-120bar的压力环境下，将步骤(4)得到的去除盐酸的净化稀磷酸通过截留分子量大于0道尔顿且小于等于100道尔顿的第一反渗透纳滤膜，得到粗磷酸和废水；(6)蒸发浓缩：将步骤(5)得到的粗磷酸经过蒸发浓缩，再将经过蒸发浓缩后的粗磷酸进行除杂、脱色、脱砷及脱重金属，即得到成品磷酸。本专利技术的有益效果是：1.本专利技术通过第一纳滤膜能够对滤过液中的二价以及三价阳离子进行拦截，产水回收率在85％以上，拦截率达80％；通过第二纳滤膜能够对滤过液中的盐酸进行拦截，盐酸回收率在95％以上；通过第一反渗透纳滤膜能够对水分子进行一定拦截，将磷酸质量分数浓缩到30％；2.在第一纳滤处理、第二纳滤处理和第一反渗透纳滤处理的过程中，纳滤膜可以直接进行更换，操作简单，效果稳定，价格经济，节省了大量的维修成本和时间，连续生产，大大提高了生产效率；3.本专利技术通过第一反渗透纳滤处理能够减少浓缩过程的蒸发水量，节约能耗，减少生产成本，提高经济效益；4.本专利技术所述方法采用盐酸分解中低品位磷矿，利用纳滤膜和反渗透纳滤膜分离磷酸，为磷酸的制备提供了一种技术构思不同的技术方案。盐酸分解磷矿主要涉及如下化学反应：10HCl+Ca5F(PO4)3＝5Ca(Cl)2+3H3PO4+HF2HCl+CaO＝Ca(Cl)2+H2O2HCl+MgO＝Mg(Cl)2+H2O6HCl+Fe2O3＝2Fe(Cl)3+3H2O6HCl+Al2O3＝2Al(Cl)3+3H2O。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。进一步，步骤(1)中,所述酸解反应是指将质量浓度20wt％～30wt％的盐酸溶液加入到反应容器中，在搅拌状态下向上述盐酸溶液中加入磷矿石，继续保持搅拌状态，于常压、40～50℃反应至少30min，盐酸溶液用量：磷矿石中的CaO与盐酸完全反应时所需盐酸理论量的95％～105％。采用上述进一步方案的有益效果是：在上述条件下能够使磷矿石酸解反应的更加充分，减少原料浪费，提高产品质量。进一步，步骤(1)中，所述搅拌的速率为20～100r/min。进一步，步骤(2)中，所述过滤通过精密过滤器进行，所述精密过滤器的滤芯采用PP滤芯、PES滤芯、天然砂滤芯或陶瓷滤芯中的至少一种，进一步优选陶瓷滤芯，过滤精度5-10μm。采用上述进一步方案的有益效果是：通过精密过滤器能够截留除去高浊度水中的悬浮物、有机物、胶质颗粒、微生物、氯、嗅味及部分重金属离子，降低水浊度、净化水质。进一步，步骤(2)中，还包括将所述滤过废液排入到沉淀池内并定期对沉淀池进行清底处理的步骤。进一步，步骤(4)中，还包括将所述盐酸废液回收后，返回到步骤(3)中再次进行第一纳滤处理的步骤。采用上述进一步方案的有益效果是：通过将盐酸废液回用，能够将盐酸废液中余留的3％-5％的磷酸重新进行纳滤回收，提高原料利用率。进一步，步骤(5)中，还包括将所述废水通过大于等于100道尔顿且小于等于150道尔顿的第二反渗透纳滤膜，得到第二滤过液和净化水，将第二滤过液回收后，返回到步骤(5)中再次进行第一反渗透纳滤处理的步骤。采用上述进一步方案的有益效果是：通过第二反渗透纳滤膜能够对废水中余留的盐酸和磷酸进行拦截，起到净化水的作用，得到的净化水可以回收利用；而将通过将余留有盐酸和磷酸的第二滤过液回用，能够将第二滤过液中余留的盐酸和磷酸进行纳滤回收，提高原料利用率。进一步，步骤(6)中，所述蒸发浓缩是利用负压蒸发方式将粗磷酸浓缩至P2O5质量浓度为61wt％～65wt％的浓磷酸。进一步，所述蒸发浓缩的温度为90℃-100℃，真空度为-0.3MPa～-0.1MPa。采用上述进一步方案的有益效果是在负压下进行蒸发，能够加快蒸发速度，提高生产效率。进一步，步骤(6)中，所述脱色是向蒸发浓缩后的粗磷酸中加入活性炭，在搅拌状态下于常压、50℃～80℃反应至少45min。附图说明图1为本专利技术制备磷酸的方法的工艺流程图，图中SNF1代表第一纳滤处理,SNF2代表第二纳滤处理,SRO代表第一反渗透纳滤处理,RO代表第二反渗透纳滤处理。具体实施方式下面通过具体实施方式和对比例对本专利技术做进一步的详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施方式仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围。实施方式中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用设备、试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。下述实施方式1和实施方式2所用磷矿石的粒径≤50mm，磷矿的品味(质量百分数，％)如表1所述，。表1磷矿石组成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采用盐酸分解磷矿石来制备磷酸的方法，其特征在于，包括如下步骤：/n(1)酸解：采用盐酸对磷矿石进行酸解反应,得到反应料液；/n(2)预处理：将步骤(1)得到的反应料液进行过滤，得到第一滤过液和滤过废液；/n(3)第一纳滤处理：在60-70bar的压力环境下，将步骤(2)得到的第一滤过液通过截留分子量大于等于150道尔顿且小于等于300道尔顿的第一纳滤膜，得到含酸混合液和含杂盐废液；/n(4)第二纳滤处理：在60-70bar的压力环境下，将步骤(3)得到的含酸混合液通过截留分子量大于等于100道尔顿且小于等于200道尔顿的第二纳滤膜，得到去除盐酸的净化稀磷酸和盐酸废液；/n(5)第一反渗透纳滤处理：在80-120bar的压力环境下，将步骤(4)得到的去除盐酸的净化稀磷酸通过截留分子量大于0道尔顿且小于等于100道尔顿的第一反渗透纳滤膜，得到粗磷酸和废水；/n(6)蒸发浓缩：将步骤(5)得到的粗磷酸经过蒸发浓缩，再将经过蒸发浓缩后的粗磷酸进行除杂、脱色、脱砷及脱重金属，即得到成品磷酸。/n

【技术特征摘要】
1.一种采用盐酸分解磷矿石来制备磷酸的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)酸解：采用盐酸对磷矿石进行酸解反应,得到反应料液；
(2)预处理：将步骤(1)得到的反应料液进行过滤，得到第一滤过液和滤过废液；
(3)第一纳滤处理：在60-70bar的压力环境下，将步骤(2)得到的第一滤过液通过截留分子量大于等于150道尔顿且小于等于300道尔顿的第一纳滤膜，得到含酸混合液和含杂盐废液；
(4)第二纳滤处理：在60-70bar的压力环境下，将步骤(3)得到的含酸混合液通过截留分子量大于等于100道尔顿且小于等于200道尔顿的第二纳滤膜，得到去除盐酸的净化稀磷酸和盐酸废液；
(5)第一反渗透纳滤处理：在80-120bar的压力环境下，将步骤(4)得到的去除盐酸的净化稀磷酸通过截留分子量大于0道尔顿且小于等于100道尔顿的第一反渗透纳滤膜，得到粗磷酸和废水；
(6)蒸发浓缩：将步骤(5)得到的粗磷酸经过蒸发浓缩，再将经过蒸发浓缩后的粗磷酸进行除杂、脱色、脱砷及脱重金属，即得到成品磷酸。


2.根据权利要求1所述的采用盐酸分解磷矿石来制备磷酸的方法，其特征在于，步骤(1)中,所述酸解反应是指将质量浓度20wt％～30wt％的盐酸溶液加入到反应容器中，在搅拌状态下向上述盐酸溶液中加入磷矿石，继续保持搅拌状态，于常压、40～50℃反应至少30min，盐酸溶液用量：磷矿石中的CaO与盐酸完全反应时所需盐酸理论量的95％～105％。


3.根据权利要求2所述的采用盐酸分解磷矿石来制备磷酸的方法，其特征在于，所述搅拌的速率为20～100r/min。


4.根据权利要求1至...

【专利技术属性】
技术研发人员：何珂桥，朱亮，何志，
申请(专利权)人：四川思达能环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51