磷酸生产方法及组合物技术

湿法磷酸生产方法包括在包含硫酸的浆料中浸提含磷酸盐的矿石，从而形成磷酸和硫酸钙晶体；并且将该磷酸与这些硫酸钙晶体分离；其中，向该浆料中添加消泡剂和聚(羧酸)或其盐，该聚(羧酸)或其盐具有小于1,000,000克/摩尔(g/mol)的重均分子量。该聚(羧酸)可以是聚(丙烯酸)或其盐，并且该消泡剂可以是二烷基磺基琥珀酸盐和脂肪族醇或脂肪酸酯。该方法通过以下中的任一种来增强湿法磷酸生产中磷酸与硫酸钙晶体的分离：增加硫酸钙晶体的体积平均粒度、增加过滤速率和减少泡沫形成。度、增加过滤速率和减少泡沫形成。度、增加过滤速率和减少泡沫形成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】磷酸生产方法及组合物

技术介绍

[0001]约90％的世界磷酸是根据湿法生产的，其涉及用硫酸酸化磷酸盐矿石(其含有磷酸钙)以产生粗制湿法磷酸(WPA)和不溶性硫酸钙(石膏或磷石膏)。制造磷酸和磷酸盐的概述由Becker在“Phosphates and Phosphoric Acids[磷酸盐和磷酸]”,Marcel Dekker,Inc.[马塞尔
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德克尔公司],1989中；和由Stack在“Phosphoric Acid,Part 1and Part 2[磷酸，第1部分和第2部分]”,Marcel Dekker,Inc.[马塞尔
·
德克尔公司],1968中提供。在该湿法中，将磷酸盐矿石在洗涤设备中清洗，在球磨机中研磨并且进料到一系列反应器中用于与硫酸连同来自该方法的再循环磷酸一起浸提(digestion)。浸提后，将反应浆料过滤以从未溶解的矿石、新形成的石膏和脉石中分离磷酸。然后将经过滤的粗WPA送至澄清器和蒸发器用于进一步纯化和浓缩。将纯化的磷酸作为商品级酸(MGA)送出或进一步浓缩以制成69％的P2O5过磷酸(SPA)。SPA可以被转化为许多最终产品，包括化学试剂、防锈剂、食品添加剂、牙科和骨科蚀刻剂、电解质、焊剂、分散剂、工业蚀刻剂、肥料原料以及家用清洁产品的组分。例如，粗磷酸在用于磷酸一铵(MAP)、磷酸二铵(DAP)、或硫磷酸铵(APS)生产之前被浓缩到54％(基于P2O5)。
[0002]在矿石浸提后从悬浮固体中高效过滤磷酸，以及在各个阶段高效澄清磷酸用于使生产率最大化。对于受过滤能力限制的设备，提高过滤效率可能具有巨大的商业影响。高分子量絮凝剂经常用于辅助过滤和澄清过程。例如，如授予Poulos等人的美国专利号4,291,005和授予Kaesler等人的美国专利号4,800,071中所指出，常规的有机絮凝剂(如聚丙烯酰胺和丙烯酰胺/丙烯酸钠共聚物)可以用于减少细颗粒固体(细粉)含量以澄清磷酸和改善过滤速率。
[0003]改善过滤速率的另一种方法是减少在磷酸盐矿石浸提期间所形成的细粉的量。减少细粉的量的试剂称为晶体生长调节剂。晶体生长调节剂的作用可以通过测量体积平均粒度和过滤时间来评估。美国专利号3,192,014描述了使用烷基苯磺酸、异丙基萘磺酸及其碱金属盐来形成具有改善的过滤性的石膏晶体。美国专利号4,140,748也披露了使用有机磺酸或衍生物(如十二烷基磺酸钠)作为晶体生长调节剂来改善半水合硫酸钙晶体的生长以改善磷酸浆料的过滤速率。美国专利号3,796,790披露了使用直链烷基苯磺酸、支链烷基苯磺酸、直链烷基苯磺酸盐、支链烷基苯磺酸盐、直链烷基硫酸盐、支链烷基硫酸盐和石油磺酸盐来辅助从石膏中分离磷酸。
[0004]美国专利号5,009,873描述了提高磷酸产物浆料的过滤速率的方法，该方法使用具有约1,000,000至约10,000,000克/摩尔(g/mol)的重均分子量的丙烯酰胺/2
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丙烯酰胺基甲基丙烷磺酸共聚物。所披露的聚合物由主要部分的丙烯酰胺单元(60
‑
90摩尔百分比(mol％))和次要部分的2
‑
丙烯酰胺基甲基丙烷磺酸单元(10
‑
40mol％)组成。它进一步教导了“在本专利技术的方法中具有明显小于1,000,000的重均分子量的聚合物将不是有效的晶体调节剂”。在“Enhanced Filtration of Phosphogypsum[磷石膏的增强过滤]”(Florida Institute of Phosphate Research,1995,Publication No.01
‑
119
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133[佛罗里达磷酸盐研究所，1995年，出版物编号01
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119
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133])中，Brij M.Moudgil讨论了使用分子量为10,
000,000至20,000,000g/mol的聚丙烯酰胺、分子量为4,000,000至8,000,000g/mol的聚(环氧乙烷)和烷基化磺酸盐来增加磷石膏颗粒的尺寸并且提高过滤速率。
[0005]H.El
‑
Shall等人的几个出版物“Effect of Surfactants on Phosphogypsum Crystallization and Filtration During Wet
‑
process Phosphoric Acid Production”,Separation Science and Technology[“表面活性剂对湿法磷酸生产期间磷石膏结晶和过滤的影响”,分离科学与技术],35(2000)395
‑
410，“Increasing the Filtration Rate of Phosphogypsum Using Surfactant”,Hydrometallurgy[“使用表面活性剂增加磷石膏的过滤速率”,湿法冶金],85(2007)53
‑
58，和“Effect of phosphonate additive on crystallization of gypsum in phosphoric and sulfuric acid medium”,Crystal Research and Technology[“膦酸盐添加剂对石膏在磷酸和硫酸介质中结晶的影响”,晶体研究与技术],37(2002)1264
‑
1273，以及MHH Mahmoud等人的“Crystal Modification of Calcium Sulfate Dihydrate in the Presence of Some Surface
‑
active Agents”,Journal of Colloid and Interface Science[“在某些表面活性剂的存在下二水合硫酸钙的晶体改性”,胶体与界面科学杂志],270(2004)99
‑
105，讨论了含有C6‑
22
脱水山梨糖醇酯、氨基三(亚甲基膦酸)和十六烷基三甲基溴化铵的混合物的非离子表面活性剂(CMR
‑
100)对改性石膏晶体生长和改善磷酸过滤的影响。
[0006]在WPA生产中，尤其对于浸提步骤，泡沫控制也是希望的。在浸提步骤期间产生的过多泡沫(例如，来自二氧化碳释放)可能占用大的浸提容器体积，并且降低生产量和生产率。过多的泡沫还可能导致泡沫溢出，带来危险条件和安全问题。如本文所用，消泡剂被定义为减少或防止泡沫形成的任何添加剂，并且包括防沫剂(antifoamer)。消泡剂可以是基于油的、基于水的或基于粉末的，并且包括例如聚硅氧烷(硅酮)、矿物油、植物油、表面活性剂或其他聚合物。脂肪酸、脂肪酸酯、脂肪族醇和磺基琥珀酸酯表面活性剂是可商购的，并且用于控制WPA生产中的泡沫。美国专利号4,065,403披露了一种消泡剂，该消泡剂具有大量磺化妥尔油和少量非离本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种湿法磷酸生产方法，该方法包括：在包含硫酸的浆料中浸提含磷酸盐的矿石，从而形成磷酸和硫酸钙晶体；以及将该磷酸与这些硫酸钙晶体分离；其中，向该浆料中添加消泡剂和聚(羧酸)或其盐，该聚(羧酸)或其盐具有小于1,000,000克/摩尔(g/mol)的重均分子量。2.如权利要求1所述的方法，其中，将该消泡剂和聚(羧酸)或其盐单独地添加到该浆料中。3.如权利要求1所述的方法，其中，在添加到该浆料中前，将该消泡剂和聚(羧酸)或其盐预混合。4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，在添加到该浆料中前，将该消泡剂和聚(羧酸)或其盐各自独立地与该含磷酸盐的矿石、该硫酸、再循环磷酸或该硫酸和再循环磷酸二者预混合。5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，该聚(羧酸)或其盐具有300至小于1,000,000g/mol的重均分子量。6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，该聚(羧酸)或其盐衍生自(甲基)丙烯酸、马来酸、(甲基)丙烯酸盐、马来酸盐或包含至少一种前述单体的组合的聚合。7.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，该聚(羧酸)或其盐是聚(丙烯酸)、其盐或包含至少一种前述物质的组合。8.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，该聚(羧酸)或其盐是丙烯酸和马来酸、其盐或包含至少一种前述物质的组合的共聚物。9.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，该聚(羧酸)或其盐是丙烯酸和聚乙二醇醚甲基丙烯酸酯、其盐或包含至少一种前述物质的组合的共聚物。10.如权利要求1至9中任一项所述的方法，其中，该消泡剂是脂肪酸、脂肪酸盐、脂肪酸酯、磺酸、磺酸盐、磺酸酯、脂肪族醇或包含至少一种前述消泡剂的组合。11.如权利要求1至10中任一项所述的方法，其中，该消泡剂包含二烷基磺基琥珀酸盐。12.如权利要求11所述的方法，其中，该二烷基磺基琥珀酸盐具有以下化学结构：其中，R1和R2各自独立地是直链或支链的C4‑
18
烷基、C5‑
18
环烷基、C7‑
18
芳烷基、或C6‑
18
芳基，其是未取代的或被羟基或C1‑
18
烷氧基取代；M是锂、钠、钾或铵；并且m是1。13.如权利要求11或12所述的方法，其中，该消泡剂进一步包含脂肪族醇。14...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱雪平，张磊，
申请(专利权)人：塞特工业公司，
类型：发明
国别省市：