一种湿法磷酸浸提工艺中结晶制备大尺寸二水硫酸钙的方法技术

一种湿法磷酸浸提工艺中结晶制备大尺寸二水硫酸钙的方法，包括下列步骤：将磷矿、去离子水、质量分数为98%的硫酸和质量分数为85%的磷酸混合得到混合物料，在70

【技术实现步骤摘要】
一种湿法磷酸浸提工艺中结晶制备大尺寸二水硫酸钙的方法


[0001]本专利技术涉及一种湿法磷酸浸提工艺中结晶制备大尺寸二水硫酸钙的方法， 属于磷酸生产


技术介绍

[0002]我国的中低品质磷矿占比90%以上（中低品质磷矿含磷量低于26%）。湿法磷酸浸提工艺是用硫酸、硝酸或盐酸分解磷矿制得磷酸，而用硫酸分解磷矿制得的磷酸的方法是湿法磷酸生产中最基本的方法。湿法磷酸生产工艺以副产硫酸钙结晶形态分类来区分工艺，磷石膏主要结晶形态分别为CaSO4·
2H2O、CaSO4·
0.5H2O和CaSO4，现有成熟工业化的湿法磷酸工艺有：二水法、半水法、半水-二水法和二水-半水法。目前我国湿法磷酸浸提工艺，工业生产中主要使用二水法，二水法生产工艺路线成熟，生产磷酸技术稳定。但是副产物磷石膏为片状，颗粒较小、堵塞滤布，严重影响磷酸液固分离效率，且水溶性磷含量偏高，造成了较大磷损失。
[0003]为了增加硫酸钙颗粒尺寸，提高磷酸过滤速度，相关研究通过一些磺酸类添加剂控制晶体生长，最终合成大粒径的二水硫酸钙。但是在磷酸浸提过程中，引入了杂质，为后期磷酸的浓缩、除杂等工艺带来了困难。
[0004]晶体的生长形态除了与其内部的结构有关，还与晶体生长的物理化学各外界条件有关，因此研究晶体的形态就必须要把晶体的内部结构和外部环境条件紧密的结合起来。若晶体在自由生长体系中，晶体具有自发的生长成一个具有对称性的几何多面体性质，但晶体在强制性生长体系中生长，只能沿着给定方向生长，而其他方向的生长受到限制，失去了晶体生长的各向异性，所生成的晶体只能是特定形状。
[0005]同一品种的晶体，由于晶体生长环境的不同，往往会出现不同的晶体形态。晶体生长的温度、溶液的过饱和度、溶液的pH、溶液的成分和溶液中的杂质对晶体的形貌均有影响。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种湿法磷酸浸提工艺中结晶制备大尺寸二水硫酸钙的方法。
[0007]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供的技术方案是：一种湿法磷酸浸提工艺中结晶制备大尺寸二水硫酸钙的方法，包括下列步骤：步骤1：将磷矿、去离子水、质量分数为98%的硫酸和质量分数为85%的磷酸混合得到混合物料，在70-85℃条件下，以速率140-160r/min搅拌反应1.5-2.5h；其中，磷矿和去离子水的质量比为1:1.5~3、磷矿和质量分数为98%的硫酸的质量比为1:0.75~1；质量分数为98%的硫酸和质量分数为85%的磷酸的质量比为1:0.05~0.1；步骤2：向步骤1得到的反应体系中加入去离子水和质量分数为98%的硫酸的混合溶液，使磷矿和去离子水的质量比为1: 1~1.5，磷矿和质量分数为98%的硫酸的质量比为1: 0.75
~1，并将温度提高到大于或等于90℃；步骤3：向步骤2得到的反应体系中加入去离子水，使磷矿和去离子水的质量比为1:0.5~2，并将温度降低至80~85℃，加入去离子水降低过饱和度使过饱和度维持在100~400mol/L，并使H
+
摩尔浓度控制在2~10mol/L；步骤4：对步骤3得到的反应溶液进行过滤，分别收集滤液和滤渣；滤渣用55-65℃热水洗涤一次、常温无水乙醇洗涤两次，干燥后得到二水硫酸钙。
[0008]优选的技术方案为：所述磷矿粒度为50~300
µ
m，磷矿中P2O5含量为25~30%、CaO含量为40-50%。
[0009]由于上述技术方案运用，本专利技术与现有技术相比具有的优点是：（1）本专利技术最终所生成的磷酸滤液与原有工艺所得滤液的磷酸浓度不变，且生成的大尺寸二水硫酸钙有利于磷酸滤液与副产物磷石膏分离。
[0010]（2）本专利技术能降低湿法磷酸浸提工艺对磷矿目数的要求，磷矿粒径为50~300μm不均一的磷矿均可以通过该工艺保持磷酸滤液的浓度，且能合成大尺寸的二水硫酸钙。
[0011]（3）本专利技术磷酸滤液与副产物磷石膏的分离速度相对于原磷酸浸提工艺提高至500~600%。
[0012]（4）本专利技术对磷矿适用能力强，可以适用中低品位的磷矿进行反应，且均可以在工艺过程中生成大尺寸的二水硫酸钙，加快磷酸滤液与副产物磷石膏的分离。
附图说明
[0013]图1为原工艺生成的副产物磷石膏的形貌图。
[0014]图2为现工艺副产物磷石膏的形貌图。
[0015]图3为原湿法磷酸浸提工艺与现磷酸浸提工艺所生成磷酸浓度的对比图，原湿法磷酸浸提工艺与现磷酸浸提工艺磷酸滤液与副产物磷石膏的分离速度对比图和原工艺与改进工艺磷酸残留量对比图。
[0016]图4为本专利技术工艺流程图。
具体实施方式
[0017]以下由特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点及功效。
[0018]请参阅图1-4。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本专利技术可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更
技术实现思路
下，当亦视为本专利技术可实施的范畴。
[0019]现有技术：常规的湿法磷酸工艺说明如下：将磷矿浆（磷矿石破碎和湿磨后的料浆的混合物）与浓H2SO4/H3PO4混酸在反应槽中反应，反应完成的料浆经过滤等方法分离后，分离所得固相即为二水硫酸钙，液相经浓缩系统提浓后，用于制备磷酸及下游产品。常规工艺
得到的二水硫酸钙颗粒较小，尺寸分布较宽，形貌多为片状、碎叶状、针状等，不利于洗涤，石膏的残磷率较高，磷的回收率降低。
[0020]实施例1：一种湿法磷酸浸提工艺中结晶制备大尺寸二水硫酸钙的方法浸提阶段：称取磷矿(150~200μm)，磷矿和水的质量比为1:2；磷矿和98%浓硫酸的质量比为1:0.75；浓硫酸:浓磷酸的质量比为1:0.05，充分反应2h，温度控制在70~85℃(磷矿中P2O5含量为25.6%，CaO含量不低于35%。所述的浓磷酸，其纯度为85%。所述的浓硫酸，其纯度为98%。所述的水为去离子水。整个反应搅拌速率维持在150rad/min。
[0021]结晶阶段：与浸提阶段同时发生，为控制其结晶过程，将水和硫酸分两次加入，第一次在结晶反应初始阶段0min开始加入水和98%浓硫酸的混合溶液，使磷矿和水的质量比为1:1，磷矿和98%浓硫酸的质量比为1:0.75，温度提高到≥90℃，第二次在结晶反应阶段2min加入自来，磷矿和第二次加水的质量比为1:1，温度在80~85℃；晶体生长阶段加水，快速降低过饱和度和pH值，过饱和度维持在200~400mol/L，H+摩尔浓度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种湿法磷酸浸提工艺中结晶制备大尺寸二水硫酸钙的方法，其特征在于：包括下列步骤：步骤1：将磷矿、去离子水、质量分数为98%的硫酸和质量分数为85%的磷酸混合得到混合物料，在70-85℃条件下，以速率140-160r/min搅拌反应1.5-2.5h；其中，磷矿和去离子水的质量比为1:1.5~3、磷矿和质量分数为98%的硫酸的质量比为1:0.75~1；质量分数为98%的硫酸和质量分数为85%的磷酸的质量比为1:0.05~0.1；步骤2：向步骤1得到的反应体系中加入去离子水和质量分数为98%的硫酸的混合溶液，使磷矿和去离子水的质量比为1: 1~1.5，磷矿和质量分数为98%的硫酸的质量比为1: 0.75~1，并将温度提高...

【专利技术属性】
技术研发人员：王琪，王现顺，马健，张根磊，沈浩，郑之银，刘荣，彭克荣，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：