一种高收率水合晶相重构湿法磷酸生产工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种高收率水合晶相重构湿法磷酸生产工艺，包括半水反应过滤工序和二水反应过滤工序，其中半水反应过滤工序包括预混、溶解、结晶、熟化和半水过滤步骤；所述二水反应过滤工序包括转化和二水过滤步骤。本发明专利技术通过对半水反应不同阶段硫酸根离子浓度与CaO浓度之间关系的梯度控制，以实现增大结晶尺寸、保持结晶稳定，获得粒径均一的半水石膏结晶；通过改变料浆的循环路径，增加反应停留时间，且保证了半水石膏结晶在相对稳定的环境下生长；通过对二水反应过饱和度的控制，获得粗大均一稳定的二水石膏结晶，过滤性能好，降低二水石膏水溶磷含量，提高过滤收率；通过对滤液和冲洗水合理利用，减少废水排放，提高P

【技术实现步骤摘要】
一种高收率水合晶相重构湿法磷酸生产工艺
本专利技术涉及磷酸生产领域，具体的说是一种高收率水合晶相重构湿法磷酸生产工艺。
技术介绍
半水-二水法生产工艺技术是控制反应条件，先结晶生成半水硫酸钙，同时伴随高浓度磷酸，再改变反应条件，水合重结晶生成二水硫酸钙，称之为半水-二水法工艺。传统的半水-二水湿法磷酸的半水工艺中，磷酸依次经溶解、结晶后得到半水石膏，由于半水-二水法工艺具有P2O5收率高，磷酸产品浓度高，酸质量好，磷石膏质量好、能耗低和环境污染小等特点，半水-二水法工艺将成为未来湿法磷酸发展的趋势。如公开号105036101B公开了一种半水-二水法湿法磷酸生产工艺及其系统，以磷矿为原料先进行半水反应及过滤工序得到产品磷酸和半水石膏，再将半水石膏进行二水反应及过滤工序得到二水干石膏。通过采用高位闪蒸冷却器，使液体不会产生暴沸保证系统的稳定运行，通过对溶解槽和结晶槽的形状进行改进提高原料的利用效率和反应效果。上述工艺在实际运行中发现，仍存在以下问题：(1)半水石膏结晶控制不稳定，晶体大小一般为40～60um，半水石膏料浆过滤强度一般为3.0～3.7tP2O5/m2/d,导致过滤速率低下、半水过滤滤布的堵塞，不利于系统开车率的提高。(2)硫酸浓度控制不够精确稳定，磷矿表面容易形成致密的硫酸钙包裹薄膜，阻碍磷矿的分解，恶性循环甚至可能被迫停车进行调整。(3)在运行过程中有时会发生过滤机滤盘积酸的问题，导致过滤机滤盘漫盘而使转化区P2O5浓度增加超标，从而导致二水石膏拘溶性磷增加。(4)当半水石膏结晶较差时，半水石膏晶体细小，半水滤饼持液量高，二水料浆液相P2O5浓度容易迅速上升至30％，导致二水转化时间长、石膏中晶间P2O5损失增大、二水料浆过滤和洗涤困难等。(5)半水结晶吸水转化是放热反应，再加上硫酸稀释热及加入物料的显热，当转化温度和磷酸浓度过高时，如在30％P2O5浓度下，半水石膏转化为二水石膏的平衡温度点是72℃，若温度超过此值，二水石膏会转化成半水石膏。若二水石膏输送设计为湿排方式，半水石膏在二水再浆输送管道中会重新吸水转化成二水石膏，板结结垢从而导致管道堵塞。(6)P2O5的收率还有待进一步提高。(7)由于存在大量过滤、洗涤步骤，因此过滤液、洗涤液的合理利用，减少外排，是需要亟待解决的问题。因此希望能够通过对现有半水-二水法生产工艺的进一步改进，在以获得更高的P2O5收率，减少设备投资、保证系统的稳定运行。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述技术问题，提供一种方法简单、易于控制，能够有效获得粗大、均一性好的半水石膏晶体、过滤效果好、收率高、对环境友好、运行稳定性好的高收率水合晶相重构湿法磷酸生产工艺。技术方案包括以下步骤：包括半水反应过滤工序和二水反应过滤工序，其特征在于，所述半水反应过滤工序包括以下步骤：A1)将磷矿先送入预混区中，与返酸混合、快速分解；A2)出预混区的料浆送入溶解区中，在返酸和硫酸的存在下充分溶解：A3)出溶解区的反应料浆送入结晶区中在硫酸的存在下结晶长大；A4)出结晶区的反应料浆送入熟化区中，半水石膏结晶进一步长大；A5)出所述熟化区的料浆分为两股，一股加压返回至预混区，另一股加压送入第一闪蒸冷却器冷却后送入半水过滤给料槽，所述半水过滤给料槽上段引出料浆回送结晶区，下段引出料浆加压后送半水过滤机过滤分别得到半水石膏、返酸和过滤酸，所述返酸分别回送预混区、溶解区和结晶区；所述二水反应过滤工序包括以下工序：B1)所述半水石膏先送入转化区与硫酸反应；B2)出转化区的反应料浆分为两股，一股送入二水过滤机得到二水石膏，另一股回送用于冲洗半水过滤机的螺旋卸料机及其下方的渣斗。所述A1)步骤中，控制预混区液相中的硫酸根离子浓度低于CaO浓度3.6wt～4.6wt％；所述A2)步骤中，控制所述溶解区液相中的硫酸根离子浓度低于CaO浓度2.7wt％～3.4wt％；所述A3)步骤中，控制所述结晶液相中的硫酸根离子浓度高于CaO浓度1.2wt％～6％wt％。所述A4)步骤中，控制反应浆料在熟化区中的停留时间为0.5h～1.5h。所述A1)步骤中，控制的所述预混区温度90℃～100℃；所述A2)步骤中，控制溶解区温度90℃～100℃，磷酸浓度为36％～42wt％P2O5，含固量28wt％～37wt％；所述A3)步骤中，控制结晶区温度90℃～100℃，磷酸浓度为36％-42wt％P2O5，含固量28wt％～37wt％。所述A1)步骤中，加压返回至预混槽的料浆采用大循环料浆，比值为3～5。所述B1)步骤中，所述转化区包括串联的两个转化槽，第一个转化槽内的料浆加压后送第二闪蒸冷却器冷却后回送该转化槽。所述B1)步骤中，控制转化区中硫酸根离子浓度为5wt％～10wt％，磷酸浓度为12wt％～25wt％P2O5，温度为55℃-65℃，含固量30％～35wt％。所述B2)步骤中，所述二水过滤机包括过滤区、滤饼洗涤区和滤布洗涤区；其中，所述二水过滤机的过滤区下方收集的滤液作为滤饼洗水加压后冲洗半水过滤机的滤饼洗涤区。所述B2)步骤中，当二水过滤机的过滤区下方收集的滤液中的P2O5浓度超过25wt％时，则将部分滤液引入罐区缓冲槽中，直至二水过滤机的过滤区下方收集的滤液中的P2O5浓度降至25wt％以下。所述B2)步骤中，所述滤饼洗涤区由一洗区、二洗区和三洗区组成，其中，后一级洗区下方收集的滤液加压后作为前一级洗区的冲洗水，一洗区下方收集的滤液作为滤布洗水加压后冲洗半水过滤机的滤布洗涤区，三洗区的冲洗液来自工艺水。所述B2)步骤中，将磷石膏后续处理过程中的收集的池水作为冲洗液分别冲洗二水过滤机的螺旋卸料机以及下方的渣斗、以及冲洗二洗区。在过滤酸管线和返酸管线之间设置有溢流管，当半水过滤机超负荷运行或过滤酸泵出口管线出现堵塞时，过滤液可由过滤酸管线经溢流管直接进入返酸管线，避免过滤机滤盘积酸。针对
技术介绍
中存在的问题，专利技术人进行了如下改进：1)增加了预混区，通过将磷矿先送入预混区中，与返酸混合快速分解，在预混区时应控制液相中的硫酸根离子浓度低于CaO浓度3.6wt％～4.6wt％，保证返酸能将磷矿彻底溶解，同时避免硫酸钙薄膜对于磷矿的包裹，为获得粗大结晶的半水石膏提供有力保证。2)严格控制溶解区液相中的硫酸根离子浓度低于CaO浓度2.7wt％～3.4wt％，这是考虑半水石膏结晶环境要求在液相硫酸根不足的条件下进行，在此条件下较低的液相硫酸根浓度，不仅有利于避免磷矿表面形成致密的硫酸钙包裹薄膜而阻碍磷矿的分解、控制适当的钙析率而避免晶核形成过快，提高半水结晶的稳定性。而且意外的发现通过准确的硫酸浓度梯度控制，能够显著提高半水石膏晶体大小(D50高达135um)，且显著减少了半水石膏细晶的数量(10um以下晶体小于1％)。3)改变了过去由结晶槽输出浆料打循环的常用手段，而是将增设的熟化区出引出的浆料分成两股，一股加压循环返回至预混槽，从本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高收率水合晶相重构湿法磷酸生产工艺，包括半水反应过滤工序和二水反应过滤工序，其特征在于，/n所述半水反应过滤工序包括以下步骤：/nA1)将磷矿先送入预混区中，与返酸混合、快速分解；/nA2)出预混区的料浆送入溶解区中，在返酸和硫酸的存在下充分溶解：/nA3)出溶解区的反应料浆送入结晶区中在硫酸的存在下结晶长大；/nA4)出结晶区的反应料浆送入熟化区中，半水石膏结晶进一步长大；/nA5)出所述熟化区的料浆分为两股，一股加压返回至预混区，另一股加压送入第一闪蒸冷却器冷却后送入半水过滤给料槽，所述半水过滤给料槽上段引出料浆回送结晶区，下段引出料浆加压后送半水过滤机过滤分别得到半水石膏、返酸和过滤酸，所述返酸分别回送预混区、溶解区和结晶区；/n所述二水反应过滤工序包括以下步骤：/nB1)所述半水石膏先送入转化区与硫酸反应；/nB2)出转化区的反应料浆分为两股，一股送入二水过滤机得到二水石膏，另一股回送用于冲洗半水过滤机的螺旋卸料机及其下方的渣斗。/n

【技术特征摘要】
1.一种高收率水合晶相重构湿法磷酸生产工艺，包括半水反应过滤工序和二水反应过滤工序，其特征在于，
所述半水反应过滤工序包括以下步骤：
A1)将磷矿先送入预混区中，与返酸混合、快速分解；
A2)出预混区的料浆送入溶解区中，在返酸和硫酸的存在下充分溶解：
A3)出溶解区的反应料浆送入结晶区中在硫酸的存在下结晶长大；
A4)出结晶区的反应料浆送入熟化区中，半水石膏结晶进一步长大；
A5)出所述熟化区的料浆分为两股，一股加压返回至预混区，另一股加压送入第一闪蒸冷却器冷却后送入半水过滤给料槽，所述半水过滤给料槽上段引出料浆回送结晶区，下段引出料浆加压后送半水过滤机过滤分别得到半水石膏、返酸和过滤酸，所述返酸分别回送预混区、溶解区和结晶区；
所述二水反应过滤工序包括以下步骤：
B1)所述半水石膏先送入转化区与硫酸反应；
B2)出转化区的反应料浆分为两股，一股送入二水过滤机得到二水石膏，另一股回送用于冲洗半水过滤机的螺旋卸料机及其下方的渣斗。


2.如权利要求1所述的高收率水合晶相重构湿法磷酸生产工艺，其特征在于，所述A1)步骤中，控制预混区液相中的硫酸根离子浓度低于CaO浓度3.6wt～4.6wt％；所述A2)步骤中，控制所述溶解区液相中的硫酸根离子浓度低于CaO浓度2.7wt％～3.4wt％；所述A3)步骤中，控制所述结晶液相中的硫酸根离子浓度高于CaO浓度1.2wt％～6％wt％。


3.如权利要求1所述的高收率水合晶相重构湿法磷酸生产工艺，其特征在于，所述A4)步骤中，控制反应浆料在熟化区中的停留时间为0.5h～1.5h。


4.如权利要求1-3任一项所述的高收率水合晶相重构湿法磷酸生产工艺，其特征在于，所述A1)步骤中，控制的所述预混区温度90℃～100℃；所述A2)步骤中，控制溶解区温度90℃～100℃，磷酸浓度为36％～42wt％P2O5，含固量28wt％～37wt％；所述A3)步骤中，控制结晶区温度90℃～100℃，磷酸浓度为36％-42wt％P2O5，含固量28wt％～37wt％。


5.如权利要求1所述的高收率水合晶相重构湿法磷...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭国清，陈志华，杨培发，赵军，郝易潇，邹文敏，李志刚，
申请(专利权)人：中国五环工程有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42