一种生产磷酸和洁净石膏的方法技术

本发明专利技术提供了一种生产低硫酸含量的磷酸和洁净石膏的方法，属于磷酸及石膏生产方法领域。工艺步骤如下：（1）将磷矿总投料量中的一部分、硫酸总投料量中的一部分、第二分离器返回的混合酸以及洗涤器返回的洗液加入第一反应槽中，在60～85℃反应1～2h；（2）将所得料浆输入第二反应槽中，并加入剩余的磷矿以完全消耗料浆中的硫酸，在60～80℃反应1～2h；（3）将所得料浆输入第一分离器中分离粗磷酸；（4）将分离粗磷酸后的料浆输入转晶槽中，并向转晶槽中加入剩余的硫酸和洗涤器返回的洗液，在85～105℃反应0.5～2h；（5）将所得料浆输入第二分离器中进行固液分离，分离所得滤渣送到洗涤器洗涤后即得洁净石膏。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于磷酸及石膏生产方法领域，具体涉及一种利用中低品位磷矿生产宽浓度、低硫酸含量的粗磷酸及低磷含量石膏的方法。
技术介绍
目前，超过80%的磷酸是用硫酸分解磷矿的二水物流程来实现的，二水物流程容易操作，但存在以下缺点①生产过程能耗较高；②得到的磷酸浓度低、且其中的硫酸含量一般高于2% ;③得到的二水石膏晶格中ΗΡ042_的共晶现象导致P2O5损失严重，P2O5的转化率仅为95 96% 产量为P2O5产量4. 5 5. 5倍的副产品二水石膏也因其中磷含量占输入总P2O5的3%以上，不仅无法直接利用，而且会造成环境污染以及生态危害。因此，急需对磷酸的生产方法进行改进。公开号为CN 85109003A、CN 1340457A的中国专利技术专利申请及专利号为683739 的比利时专利均公开了可直接生产出较高浓度的粗磷酸、且能直接得到洁净半水或者无水石膏的方法，这些方法均沿用了传统的二水物流程得到二水石膏后再促使其脱水转化的方式，过程如下为了减少晶格间hpo42_的共晶以得到较高的P2O5转化率和过滤性能良好的二水石膏，在二水阶段用过量的硫酸分解磷矿，在分解磷矿后分离粗磷酸，将所得二水石膏重新浆化进行转晶，在转晶阶段补加部分硫酸并提高温度促使二水石膏脱水转化，并使料浆中未分解的P2O5得到释放。但上述方法仍存在如下缺点①在二水阶段添加了过量的硫酸，并且在转晶阶段还需要添加硫酸，这导致整个流程的硫酸消耗量过高；而在二水阶段添加的过量的硫酸会进入粗磷酸中，从而导致粗磷酸中的硫酸含量较高，其含量一般与二水物流程得到的粗磷酸中的硫酸含量相似；②在二水阶段，高浓度硫酸的稀释及其与磷矿的酸解反应过程中均会产生大量的热，而这些热量会导致酸解磷矿时直接生成不稳定的半水石膏，因而必须及时以鼓风冷却、真空冷却等方式移走热量，但在转晶阶段又需要利用蒸汽加热等方式来提供较高的温度以促使二水石膏晶体脱水，导致整个流程中的热利用极不合理，能耗过高；③在磷矿分解完成后，对所得料浆进行固液分离，得到二水石膏和粗磷酸，将所得二水石膏输入转晶槽并补加硫酸和稀磷酸使二水石膏重新浆化后再进行转晶，此过程不仅操作复杂而且会降低分离器的生产能力。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供， 该方法不仅可以生产出P2O5浓度在30 wt%以上、硫酸含量在I wt%以下的粗磷酸，而且副产品石膏中磷含量在O. 5 wt%以下，不经提纯即可直接使用，同时节约了硫酸消耗量，热利用也更为合理，节约成本。本专利技术所述生产磷酸和洁净石膏的方法，硫酸的总投料量不超过加料磷矿总投料量中CaO和MgO对硫酸的理论消耗量，工艺步骤如下(I)磷矿酸解工序将磷矿总投料量中的一部分、硫酸总投料量中的一部分、步骤(5)中第二分离器返回的磷酸与硫酸的混合酸以及从洗涤器返回的洗液加入第一反应槽中，使第一反应槽液相中SO3浓度为O. 02 O. 07g/ml，液固比为2. 3 2. 8:1，在搅拌下于常压、60 85°C反应 I 2h ;(2)磷矿深度酸解工序将步骤(I)磷矿酸解后所得料浆输入第二反应槽中，并加入剩余的磷矿以完全消耗料浆中的硫酸，在搅拌下于常压、60 80°C反应I 2h ;(3)磷酸分离工序将步骤(2)所得料浆输入第一分离器中，分离出料浆中液体总量的一部分作为粗磷酸，所得粗磷酸中P2O5的浓度为30 40 wt%，H2SO4的含量在I wt%以下；(4)石膏转晶工序将步骤(3)分离粗磷酸后的料浆输入转晶槽中，并向转晶槽中加入剩余的硫酸和从步骤(5 )中洗涤器返回的洗液，使转晶槽中料浆的液固比为2. 6 3. 5:1，硫酸浓度为 5 20 wt%，在搅拌下于常压、85 105°C反应O. 5 2h ;(5)石膏的分离、洗涤工序将步骤(4)所得料浆输入第二分离器中进行固液分离，分离所得滤渣送到洗涤器进行洗涤后即得水不溶P2O5含量在O. 5 wt%以下、结晶水含量为O. 5 13 wt%的洁净石膏； 所述洗涤时洗水的用量根据物料平衡计算；将分离所得磷酸与硫酸的混合酸全部返回至第一反应槽中，将洗涤所得洗液返回至第一反应槽和转晶槽中，返回至第一反应槽和转晶槽中的洗液量之和为该步骤所产生的洗液的总量；所得洁净石膏可以直接烘干用作建筑材料以及生产水泥和硫酸等，也可以让其自然吸水转变为二水石膏。上述方法中，所述硫酸的总投料量为磷矿总投料量中CaO和MgO对硫酸的理论消耗量的99 100%。上述方法中，步骤(I)中磷矿的加入量为磷矿总投料量的80 98%，硫酸的加入量为硫酸总投料量的10 50%。上述方法中，步骤(3)中分离出的粗磷酸的量为步骤(2)所得料浆中液体总质量的20 30 %。上述方法中，所述磷矿为粉体磷矿或磷矿浆，所述粉体磷矿的粒度应满足粉体磷矿投料总量的80%通过80目筛网。上述方法中，步骤(3)中分离粗磷酸的方法为自然沉降、离心分离或者真空过滤。 上述方法中，所述硫酸的浓度为80 98 wt%。本专利技术所述方法不要求在磷矿酸解阶段具有较高的P2O5转化率、得到过滤性能理想的二水石膏，因为在后续的石膏转晶工序中会加入剩余的硫酸使分离粗磷酸后的料浆进行转晶，同时料浆中未分解的磷矿中的P2O5在该工序会得到进一步的释放，从而可保证磷矿中P2O5的转化率> 99% ;由于在磷矿深度转化及养晶工序中产生的石膏量低于石膏总量的20%，且整个流程中所产生的粗磷酸仅占料浆中液体总质量的2(Γ30%，即只需分离出料浆中液体总质量的2(Γ30 %作为粗磷酸，因此不会对粗磷酸的分离过程产生明显的不利影响。本专利技术具有以下有益效果I、本专利技术所述方法中，硫酸和磷矿的添加均分两部分完成，在第一反应槽中保持较高的SO3浓度，一方面可减少HPO42-在晶格中的取代，从而减少P2O5损失，另一方面可提供良好的结晶条件，从而得到粗大、均匀、过滤性能良好的二水石膏晶体；在第二反应槽中添加剩余的磷矿消耗掉料浆中的过量硫酸，从而可为得到高P2O5浓度和低硫酸浓度的粗磷酸提供有力保证，所得粗磷酸中P2O5的浓度为30 40 wt%, H2SO4含量在I wt%以下。2、本专利技术所述方法中，硫酸只需要在第一反应槽中过量、而在第二反应槽中硫酸不足，并将部分硫酸添加到转晶槽中以维持较高的硫酸浓度、并继续分解磷矿和转化晶格间的hpo42_共晶，因而硫酸的总加料量不超过料磷矿对硫酸的理论消耗量，硫酸的消耗量低于现有磷酸生产方法的硫酸消耗量，相对于目前的主流方法所采用的二水物流程而言，整个流程的硫酸消耗量减少了 2 10%，节约成本。3、本专利技术所述方法在磷矿酸解工序中硫酸的加料量不超过其总投料量的50%，因而可降低在此工序中冷却料浆所需的能耗，或者更容易降低反应温度以生产高浓度的磷酸；在转晶阶段硫酸的加料量为其总投量的50%及以上，硫酸的稀释以及其与二水阶段未分解磷矿的酸解反应所产生的化学热可以使料浆升温15 32°C，此时无需对料浆进行加热即可满足转晶工序所需的较高温度，整个流程的热利用趋于合理，大大改善了现有磷酸生产方法中热利用不合理的状况。4、本专利技术所述方法在磷酸分离工序中，只提取料浆中液体总量的2(Γ30%作为粗磷酸，这种分离方法不同于已有方法中将料浆中的二水石膏完全分离出来的分离方法，因此本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产磷酸和洁净石膏的方法，其特征在于硫酸的总投料量不超过磷矿总投料量中CaO和MgO对硫酸的理论消耗量，工艺步骤如下：（1）磷矿酸解工序将磷矿总投料量中的一部分、硫酸总投料量中的一部分、步骤（5）中第二分离器返回的磷酸与硫酸的混合酸以及从洗涤器返回的洗液加入第一反应槽中，使第一反应槽液相中SO3浓度为0.02～0.07g/ml，液固比为2.3～2.8:1，在搅拌下于常压、60～85℃反应1～2h；（2）磷矿深度酸解工序将步骤（1）磷矿酸解后所得料浆输入第二反应槽中，并加入剩余的磷矿以完全消耗料浆中的硫酸，在搅拌下于常压、60～80℃反应1～2h；（3）磷酸分离工序将步骤（2）所得料浆输入第一分离器中，分离出料浆中液体总量的一部分作为粗磷酸；（4）石膏转晶工序将步骤（3）分离粗磷酸后的料浆输入转晶槽中，并向转晶槽中加入剩余的硫酸和从步骤（5）中洗涤器返回的洗液，使转晶槽中料浆的液固比为2.6～3.5:1，硫酸浓度为5～20?wt%，在搅拌下于常压、85～105℃反应0.5～2h；（5）石膏的分离、洗涤工序将步骤（4）所得料浆输入第二分离器中进行固液分离，分离所得滤渣送到洗涤器进行洗涤后即得洁净石膏。...

【技术特征摘要】
1.一种生产磷酸和洁净石膏的方法，其特征在于硫酸的总投料量不超过磷矿总投料量中CaO和MgO对硫酸的理论消耗量，工艺步骤如下 (1)磷矿酸解工序 将磷矿总投料量中的一部分、硫酸总投料量中的一部分、步骤(5)中第二分离器返回的磷酸与硫酸的混合酸以及从洗涤器返回的洗液加入第一反应槽中，使第一反应槽液相中SO3浓度为0. 02 0. 07g/ml，液固比为2. 3 2. 8:1，在搅拌下于常压、60 85°C反应I 2h ； (2)磷矿深度酸解工序 将步骤(I)磷矿酸解后所得料浆输入第二反应槽中，并加入剩余的磷矿以完全消耗料浆中的硫酸，在搅拌下于常压、60 80°C反应I 2h ; (3)磷酸分离工序 将步骤(2)所得料浆输入第一分离器中，分离出料浆中液体总量的一部分作为粗磷酸； (4)石膏转晶工序 将步骤(3)分离粗磷酸后的料浆输入转晶槽中，并向转晶槽中加入剩余的硫酸和从步骤(5)中洗涤器返回的洗液，使转晶槽中料浆的液固比为2. 6 3. 5:1，硫酸浓度为5 20wt%，在搅拌下于常压、85 105°C反应0. 5 2h ; (5)石膏的分离、洗涤工序 将步骤(4)所得料浆输入第二分离器中进行固液分离，分离所得滤渣送到洗涤器进行洗涤后即得洁净石膏。2.根据权利要求I所述生产磷酸和洁净石膏的方法，其特征在于所述硫酸的总投料量为磷矿总投...

【专利技术属性】
技术研发人员：李军，马春磊，金央，罗建洪，周堃，王保明，贾旭宏，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：