一种改善湿法磷酸中磷石膏晶型的方法技术

本发明专利技术公开了一种改善湿法磷酸中磷石膏晶型的方法，包括如下步骤：先将稀磷酸放入结晶反应器中在水浴锅中加热升温，当反应体系温度升高至65‑85℃时，向反应器加入磷矿粉，再逐渐滴入质量分数为98%的浓硫酸，最后向反应器中加入结晶改良剂，搅拌条件下充分反应，反应时间为1‑5h，反应后过滤即得到改善的磷石膏晶体。本发明专利技术通过二水法制取低浓度的湿法磷酸，在工艺过程中引入复合结晶改良剂可获得粗大、长宽比小和易洗涤过滤的磷石膏，该方法操作简单，晶体改良效果好，是一种有效可行的改善湿法磷酸中磷石膏晶型的方法。

【技术实现步骤摘要】
一种改善湿法磷酸中磷石膏晶型的方法
本专利技术涉及一种改善湿法磷酸中石膏晶型的方法，属于湿法磷酸生产结晶

技术介绍
湿法磷酸是重要的磷化工中间产品，广泛应用于高效磷复肥、饲料添加剂等生产领域。磷矿的萃取和萃取料浆的过滤，是湿法磷酸生产的关键过程，萃取料浆的过滤性能决定着过滤设备的大小，从而决定过滤设备的投资费用以及操作费用，二水物湿法磷酸是生产湿法磷酸的主要方法之一，二水物法萃取料浆中的二水硫酸钙（又称二水石膏）结晶的大小形状，又直接影响萃取料浆的过滤性能。现阶段由于对磷矿石的大肆开采导致高品位磷矿越来越少，中低品位矿石逐渐占据主要地位而导致磷石膏过滤性能的下降，为了获得易于过滤和洗涤的萃取料浆，必须采用一定的方法使萃取过程生成的二水硫酸钙结晶粗大均匀整齐稳定，呈斜方体，从而获得有良好过滤性能和洗涤效果的结晶。国内于20世纪80、90年代开始从事结晶改良剂在湿法磷酸萃取过程中对结晶影响的研究。李国忠研究了添加木质素磺酸钠和十二烷基苯磺酸对磷石膏形成过程及其性能的影响，两者都有利于生成易于过滤洗涤的磷石膏结晶。王良士等人研究了在磷酸萃取过程中添加十二烷基苯磺酸、聚乙二醇和阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化胺对二水硫酸钙结晶的影响，其中添加0.2％的聚乙二醇对硫酸钙结晶的影响显著。国外于20世纪50年代就对湿法磷酸萃取过程中添加结晶改良剂进行了研究。日本敬治等采用烷基苯磺酸作表面活性剂，少量地加入反应体系，就能对硫酸钙结晶过程产生很好的影响；近年来M.H.H.Mahmoud等人研究了添加阳离子表面活性剂溴化十六烷基三甲铵、阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠对二水硫酸钙结晶状况的影响，研究表明，表面活性剂溴化十六烷基三甲铵的加入减少了结晶诱导时间，增加了表面能，大大减少了细晶的生成。上述报道的结晶改良剂的加入可控制硫酸钙的成核条件、成核速度、晶面生长方向及速度，改变结晶形貌，但多数研究改善二水硫酸钙结晶的实验仅限于无杂质的情况，即使用纯化学药品来模拟二水物湿法磷酸生产，忽略了铁、镁、铝等杂质对过程的影响，而实际磷矿杂质的作用不可忽视，因此研究一种能适应复杂环境的结晶改良剂具有实际意义。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种改善湿法磷酸中石膏晶型的方法，流程简单，适用范围广，改良效果好，易于推广应用。为实现上述目的，本专利技术的技术方案为：一种降低湿法磷酸中铝离子的新方法，其特征在于：包括如下步骤：先将稀磷酸放入结晶反应器中在水浴锅中加热升温，当反应体系温度升高至65-85℃时，向反应器加入磷矿粉，再逐渐滴入质量分数为98%的浓硫酸，最后向反应器中加入结晶改良剂，搅拌条件下充分反应，反应时间为1-5h，反应所得磷石膏晶体粗大，长宽比小，易于洗涤过滤。本专利技术是模拟二水法制取湿法磷酸工艺，通过磷矿粉与磷酸、浓硫酸发生化学反应，制取磷酸，同时得到二水石膏。在反应过程中加入结晶改良剂，可以降低磷矿颗粒附近的过饱和度，从而减少磷矿颗粒附近初级均相成核的概率，避免生成的细晶在矿粉表面沉积，提高磷的转化率，也可以改善料浆的粘度，增加Ca2＋和SO42－的扩散速度，提高晶体生长速率。同时也可以使晶体的成核位垒提高，不易形成晶核，这样就避免了细晶过多的现象，从而提高磷石膏的过滤强度。由于二水硫酸钙晶体X轴方向最易长大，Y轴方向次之，因此，晶体很容易长成针状，继续扩展则在Y轴方向长大成为薄板状，因为X轴方向的晶面具有特别的活性，吸附有机物等的能力也比其他晶面强，当溶液中加入结晶改良剂后，主要吸附在X轴方向的面上，阻止晶体在这个方向的长大，Y轴方向的生长速度相对加快，结果就容易得到长、宽方向生长均匀的晶体。在上述方案中，所述的稀磷酸加入量为磷矿粉质量的1.2-1.8倍；所述的结晶改良剂加入量为磷矿粉质量的0.001-0.005倍；所述的浓硫酸加入量为磷矿粉质量的0.5-1倍。在上述方案中，所述的磷矿粉由磷矿原矿经过破碎、筛分、浮选得到。在上述方案中，所述的反应温度为65-85℃，优选为65-80℃；反应时间为1-5小时，优选为2-4小时。在上述方案中，所述的结晶改良剂是由十二烷基苯磺酸钠、硫酸铵、聚乙二醇（PEG-4000）、柠檬酸混合研磨均匀制得。在上述方案中，所述的结晶改良剂各组分重量分别为十二烷基苯磺酸钠30-60份、硫酸铵15-35份、聚乙二醇（PEG-4000）10-30份、柠檬酸5-20份。在上述方案中，所述的结晶改良剂各组分重量优选为十二烷基苯磺酸钠40-50份、硫酸铵20-30份、聚乙二醇（PEG-4000）15-25份、柠檬酸10-15份。有益效果：本专利技术通过二水法制取低浓度的湿法磷酸，在工艺过程中引入复合结晶改良剂以获得粗大、长宽比小和易洗涤过滤的磷石膏。该方法操作简单，晶体改良效果好，无需对生产工艺及设备进行改造，且原料价廉易得，易实现工业化推广应用。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步地描述。对比例1：取185gP2O5含量为27%的稀磷酸，置于80℃的水浴锅中加热，待温度升至设定温度后，向其中分别加入100g磷矿粉，搅拌反应3分钟后，缓慢加入85g质量分数98%的浓硫酸，搅拌反应3小时后，洗涤、过滤反应料浆得到磷石膏。测得料浆粘度为56厘泊，转化率97.2%，磷石膏晶型长宽比约为10:1，中值粒径D50=30.964μm。实施例1：分别取十二烷基苯磺酸钠50份、硫酸铵20份、聚乙二醇（PEG-4000）20份、柠檬酸10份混合研磨均匀，制得结晶改良剂备用。取185gP2O5含量为27%的稀磷酸，置于80℃的水浴锅中加热，再加入0.2g上述结晶改良剂，待温度升至设定温度后，向其中分别加入100g磷矿粉，搅拌反应3分钟后，缓慢加入85g质量分数98%的浓硫酸，搅拌反应3小时后，洗涤、过滤反应料浆得到磷石膏。测得料浆粘度为28厘泊，转化率98.0%，磷石膏晶型长宽比约为3:1，中值粒径D50=67.326μm。实施例1-1、实施例1-2、实施例1-3、实施例1-4的试验步骤同实施例1，仅结晶改良剂的添加量分别调整为0.1g、0.5g、0.8g，则对应的效果如下：实施例1-1：料浆粘度为28厘泊，转化率98.0%，磷石膏晶型长宽比约为3:1，中值粒径D50=67.326μm。实施例1-2：料浆粘度为28厘泊，转化率98.0%，磷石膏晶型长宽比约为3:1，中值粒径D50=67.326μm。实施例1-3：料浆粘度为28厘泊，转化率98.0%，磷石膏晶型长宽比约为3:1，中值粒径D50=67.326μm。实施例1-4：料浆粘度为28厘泊，转化率98.0%，磷石膏晶型长宽比约为3:1，中值粒径D50=67.326μm。实施例2：分别取十二烷基苯磺酸钠60份、硫酸铵20份、聚乙二醇（PEG-4000）20份、柠檬酸5份混合研磨均匀，制得结晶改良剂备用。取185gP2O5含量为27%的稀磷酸，置于80℃的水浴锅中加热，再加入0.2g上述结晶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改善湿法磷酸中磷石膏晶型的方法，其特征在于：包括如下步骤：先将稀磷酸放入结晶反应器中在水浴锅中加热升温，当反应体系温度升高至65-85℃时，向反应器加入磷矿粉，再逐渐滴入浓硫酸，最后向反应器中加入结晶改良剂，搅拌条件下充分反应，反应时间为1-5h，反应所得磷石膏晶体。/n

【技术特征摘要】
1.一种改善湿法磷酸中磷石膏晶型的方法，其特征在于：包括如下步骤：先将稀磷酸放入结晶反应器中在水浴锅中加热升温，当反应体系温度升高至65-85℃时，向反应器加入磷矿粉，再逐渐滴入浓硫酸，最后向反应器中加入结晶改良剂，搅拌条件下充分反应，反应时间为1-5h，反应所得磷石膏晶体。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的稀磷酸加入量为磷矿粉质量的1.2-1.8倍；所述的结晶改良剂加入量为磷矿粉质量的0.001-0.005倍；所述的浓硫酸加入量为磷矿粉质量的0.5-1倍。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述的磷矿粉由磷矿原矿经过破碎、筛分、浮选得到。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的反应温度为65-85℃；反...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘兵兵，郑光明，刘鑫，李防，王旭东，孙桦林，陈慧，
申请(专利权)人：宜都兴发化工有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42