本发明专利技术提供一种磷矿可控酸解同步萃取制备低杂湿法磷酸与硫酸钙的方法，所述方法包括以下步骤：(1)混合磷矿、混合酸溶液与萃取剂，同时进行酸解反应与萃取反应，得到第一三相产物；(2)混合硫酸溶液与步骤(1)所得第一三相产物，依次进行酸解反应与结晶反应，得到第二三相产物；(3)将步骤(2)所得第二三相产物进行三相分离，分别得到有机液相、无机液相与固相；其中，步骤(3)所述有机液相经除杂后回用于步骤(1)作为萃取剂；步骤(3)所述无机液相包括湿法磷酸，所述固相包括硫酸钙。所述方法降低了酸解过程中的杂质含量，提升了磷石膏和磷酸的品质，同时简化了工艺流程，降低了生产成本。降低了生产成本。降低了生产成本。
【技术实现步骤摘要】
一种磷矿可控酸解同步萃取制备低杂湿法磷酸与硫酸钙的方法
[0001]本专利技术属于低品质资源高效综合利用
，涉及一种制备低杂湿法磷酸与硫酸钙的方法，尤其涉及一种磷矿可控酸解同步萃取制备低杂湿法磷酸与硫酸钙的方法。
技术介绍
[0002]磷化工产品广泛用于生产肥料和含磷的复合功能材料，而湿法磷酸是磷化工的重要组成部分，是制备磷化工下游产品的最基本过程，其主要过程是采用硫酸分解磷矿，得到磷酸以及固相硫酸钙。我国磷矿大部分为中低品位磷矿，其杂质含量较高，湿法磷酸生产过程中部分杂质会溶解到液相中，影响磷酸的品质；此外，未溶解的杂质影响硫酸钙的晶型和品质，降低P2O5的产量，影响硫酸钙(磷石膏)的综合应用。因此，杂质的脱除对于磷石膏和磷酸品质提升均有较大的影响作用。
[0003]CN 109748252A公开了一种利用中低品位磷矿可控酸解制备半水湿法磷酸的方法，所述方法首先将未浮选的中低品位磷矿湿磨，将湿磨料与混合酸混合预分解；然后与一定浓度的硫酸结晶反应，加入一定的添加剂，反应完成后，过滤、洗涤得到目标产物。所述专利技术通过反应条件和添加剂控制硫酸钙物相和粒径，一步可控酸解合成磷酸，副产半水硫酸钙，减少了前期复杂的浮选工艺，降低了前期预处理的生产成本和浮选尾矿的产生量，提高了中低品位磷矿的利用率。然而所述方法无法充分去除液相及固相中的杂质，使得磷酸与硫酸钙的品质不高，仍有较大的优化空间。
[0004]CN 1792776A公开了一种利用中低品位磷矿生产湿法磷酸的方法，所述方法为直接利用中低品位磷矿进行“两段反应、多级逆流萃取”生产湿法磷酸和硫酸钙，提高了磷酸产率，且避免了硫酸钙表面产生包裹膜使其反应钝化。然而所述专利技术提供的方法流程较为复杂，生产效率不高。
[0005]CN 106185852A公开了一种利用磷矿制备净化磷酸的方法，所述方法包括以下步骤：(1)磷矿反应；(2)过滤；(3)萃取分离；(4)洗涤；(5)反萃分离；(6)中和。所述专利技术从湿法磷酸中直接萃取金属阳离子以达到净化湿法磷酸的目的，且在萃取过程中，只有稀酸中的阳离子进入有机相内，使得磷酸损失率大大降低，不存在低附加值的尾酸。然而所述方法仅涉及一种杂质的去除方法，其他杂质问题并未得到解决。
[0006]由此可见，如何提供一种湿法磷酸的制备方法，降低酸解过程中的杂质含量，提升磷石膏和磷酸的品质，同时简化工艺流程，降低生产成本，成为了目前本领域技术人员迫切需要解决的问题。
技术实现思路
[0007]本专利技术的目的在于提供一种磷矿可控酸解同步萃取制备低杂湿法磷酸与硫酸钙的方法，所述方法降低了酸解过程中的杂质含量，提升了磷石膏和磷酸的品质，同时简化了工艺流程，降低了生产成本。
[0008]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]本专利技术提供一种磷矿可控酸解同步萃取制备低杂湿法磷酸与硫酸钙的方法，所述方法包括以下步骤：
[0010](1)混合磷矿、混合酸溶液与萃取剂，同时进行酸解反应与萃取反应，得到第一三相产物；
[0011](2)混合硫酸溶液与步骤(1)所得第一三相产物，依次进行酸解反应与结晶反应，得到第二三相产物；
[0012](3)将步骤(2)所得第二三相产物进行三相分离，分别得到有机液相、无机液相与固相；
[0013]其中，步骤(3)所述有机液相经除杂后回用于步骤(1)作为萃取剂；
[0014]步骤(3)所述无机液相包括湿法磷酸，所述固相包括硫酸钙。
[0015]本专利技术中，步骤(1)在酸解反应过程中引入第三相萃取剂，使得酸解过程暴露的磷矿杂质直接耦合萃取剂进入有机液相中实现杂质分离；步骤(2)所述硫酸溶液与第一三相产物中的酸解物料发生选择性的结晶反应，生成低杂的湿法磷酸与硫酸钙晶体；步骤(3)所述三相分离得到的有机液相循环回用，节约了生产成本，无机液相中的湿法磷酸用于制备磷化工下游产物，固相中的硫酸钙用于制备石膏产品。
[0016]本专利技术中，通过在传统的磷矿酸解基础上进行原位萃取，实现了磷矿中杂质的快速且高效分离，不仅省去了现有工艺中的粗磷酸后端萃取净化除杂工序，而且降低了硫酸钙中的杂质含量，可直接用于制备石膏产品，从源头上解决了磷化工过程的磷石膏资源化利用问题。
[0017]本专利技术中，步骤(1)所述混合在搅拌下进行，所述搅拌的转速为100-500r/min，例如可以是100r/min、150r/min、200r/min、250r/min、300r/min、350r/min、400r/min、450r/min或500r/min，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0018]优选地，步骤(1)所述磷矿中P2O5的含量为15-35wt％，例如可以是15wt％、17wt％、19wt％、21wt％、23wt％、25wt％、27wt％、29wt％、31wt％、33wt％或35wt％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0019]本专利技术中，步骤(1)所述磷矿的杂质元素包括硅、铝、铁、镁、钾或钠中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括硅与铝的组合，铝与铁的组合，铁与镁的组合，镁与钾的组合，钾与钠的组合，硅、铝与铁的组合，铝、铁与镁的组合，铁、镁与钾的组合，或镁、钾与钠的组合。
[0020]优选地，步骤(1)所述混合酸溶液中包含磷酸、硫酸与水。
[0021]优选地，步骤(1)所述混合酸溶液中P2O5的含量为15-45wt％，例如可以是15wt％、20wt％、25wt％、30wt％、35wt％、40wt％或45wt％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0022]优选地，步骤(1)所述混合酸溶液中硫酸的含量为0.1-50g/L，例如可以是0.1g/L、1g/L、5g/L、10g/L、15g/L、20g/L、25g/L、30g/L、35g/L、40g/L、45g/L或50g/L，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0023]优选地，步骤(1)所述萃取剂包括有机酸性萃取剂和/或中性萃取剂。
[0024]优选地，所述有机酸性萃取剂包括磷酸系、磺酸系或羧酸系中的任意一种或至少
两种的组合，典型但非限制性的组合包括磷酸系与磺酸系的组合，磺酸系与羧酸系的组合，磷酸系与羧酸系的组合，或磷酸系、磺酸系与羧酸系的组合。
[0025]本专利技术中，所述磷酸系可以是二(2-乙基己基)磷酸酯、2-乙基己基磷酸酯或双(2,4,4-三甲基戊基)膦酸中的任意一种或至少两种的组合；所述磺酸系可以是环烷酸、叔碳羧酸或工业脂肪酸中的任意一种或至少两种的组合；所述羧酸系可以是十二烷基磺酸和/或十二烷基苯磺酸。
[0026]优选地，所述中性萃取剂包括氧系、含磷系或含硫系中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括氧系与含磷系的组合，含磷系与含硫系的组合，氧系与含硫系的组合，或氧系、含磷系与含硫本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种磷矿可控酸解同步萃取制备低杂湿法磷酸与硫酸钙的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)混合磷矿、混合酸溶液与萃取剂，同时进行酸解反应与萃取反应，得到第一三相产物；(2)混合硫酸溶液与步骤(1)所得第一三相产物，依次进行酸解反应与结晶反应，得到第二三相产物；(3)将步骤(2)所得第二三相产物进行三相分离，分别得到有机液相、无机液相与固相；其中，步骤(3)所述有机液相经除杂后回用于步骤(1)作为萃取剂；步骤(3)所述无机液相包括湿法磷酸，所述固相包括硫酸钙。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述磷矿中P2O5的含量为15-35wt％。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述混合酸溶液中包含磷酸、硫酸与水；优选地，步骤(1)所述混合酸溶液中P2O5的含量为15-45wt％；优选地，步骤(1)所述混合酸溶液中硫酸的含量为0.1-50g/L。4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述萃取剂包括有机酸性萃取剂和/或中性萃取剂；优选地，所述有机酸性萃取剂包括磷酸系、磺酸系或羧酸系中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述中性萃取剂包括氧系、含磷系或含硫系中的任意一种或至少两种的组合。5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述萃取剂中混合有稀释剂；优选地，所述稀释剂包括烷烃类化合物和/或芳香烃化合物；优选地，所述稀释剂与萃取剂的质量比为(0.1-100):1。6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述第二三相产物中的有机液相、无机液相与固相的质量比为(0.2-9.5):(0.3-5):1。7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，步骤(...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱干宇，李会泉，武文粉，李少鹏，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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