專利名稱：一種生產(chǎn)磷酸和潔凈石膏的方法
一種生產(chǎn)磷酸和潔凈石膏的方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于磷酸及石膏生產(chǎn)方法領(lǐng)域，具體涉及一種利用中低品位磷礦生產(chǎn)寬濃度、低硫酸含量的粗磷酸及低磷含量石膏的方法。
背景技術(shù)：
目前，超過80%的磷酸是用硫酸分解磷礦的二水物流程來實(shí)現(xiàn)的，二水物流程容易操作，但存在以下缺點(diǎn)①生產(chǎn)過程能耗較高；②得到的磷酸濃度低、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_的共晶現(xiàn)象導(dǎo)致P2O5損失嚴(yán)重，P2O5的轉(zhuǎn)化率僅為95 96% 產(chǎn)量為P2O5產(chǎn)量4. 5 5. 5倍的副產(chǎn)品二水石膏也因其中磷含量占輸入總P2O5的3%以上，不僅無法直接利用，而且會造成環(huán)境污染以及生態(tài)危害。因此，急需對磷酸的生產(chǎn)方法進(jìn)行改進(jìn)。
公開號為CN 85109003A、CN 1340457A的中國發(fā)明專利申請及專利號為683739 的比利時專利均公開了可直接生產(chǎn)出較高濃度的粗磷酸、且能直接得到潔凈半水或者無水石膏的方法，這些方法均沿用了傳統(tǒng)的二水物流程得到二水石膏后再促使其脫水轉(zhuǎn)化的方式，過程如下為了減少晶格間hpo42_的共晶以得到較高的P2O5轉(zhuǎn)化率和過濾性能良好的二水石膏，在二水階段用過量的硫酸分解磷礦，在分解磷礦后分離粗磷酸，將所得二水石膏重新漿化進(jìn)行轉(zhuǎn)晶，在轉(zhuǎn)晶階段補(bǔ)加部分硫酸并提高溫度促使二水石膏脫水轉(zhuǎn)化，并使料漿中未分解的P2O5得到釋放。但上述方法仍存在如下缺點(diǎn)①在二水階段添加了過量的硫酸，并且在轉(zhuǎn)晶階段還需要添加硫酸，這導(dǎo)致整個流程的硫酸消耗量過高；而在二水階段添加的過量的硫酸會進(jìn)入粗磷酸中，從而導(dǎo)致粗磷酸中的硫酸含量較高，其含量一般與二水物流程得到的粗磷酸中的硫酸含量相似；②在二水階段，高濃度硫酸的稀釋及其與磷礦的酸解反應(yīng)過程中均會產(chǎn)生大量的熱，而這些熱量會導(dǎo)致酸解磷礦時直接生成不穩(wěn)定的半水石膏，因而必須及時以鼓風(fēng)冷卻、真空冷卻等方式移走熱量，但在轉(zhuǎn)晶階段又需要利用蒸汽加熱等方式來提供較高的溫度以促使二水石膏晶體脫水，導(dǎo)致整個流程中的熱利用極不合理，能耗過高；③在磷礦分解完成后，對所得料漿進(jìn)行固液分離，得到二水石膏和粗磷酸，將所得二水石膏輸入轉(zhuǎn)晶槽并補(bǔ)加硫酸和稀磷酸使二水石膏重新漿化后再進(jìn)行轉(zhuǎn)晶，此過程不僅操作復(fù)雜而且會降低分離器的生產(chǎn)能力。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種生產(chǎn)磷酸和潔凈石膏的方法， 該方法不僅可以生產(chǎn)出P2O5濃度在30 wt%以上、硫酸含量在I wt%以下的粗磷酸，而且副產(chǎn)品石膏中磷含量在O. 5 wt%以下，不經(jīng)提純即可直接使用，同時節(jié)約了硫酸消耗量，熱利用也更為合理，節(jié)約成本。
本發(fā)明所述生產(chǎn)磷酸和潔凈石膏的方法，硫酸的總投料量不超過加料磷礦總投料量中CaO和MgO對硫酸的理論消耗量，工藝步驟如下
(I)磷礦酸解工序
將磷礦總投料量中的一部分、硫酸總投料量中的一部分、步驟(5)中第二分離器返回的磷酸與硫酸的混合酸以及從洗滌器返回的洗液加入第一反應(yīng)槽中，使第一反應(yīng)槽液相中SO3濃度為O. 02 O. 07g/ml，液固比為2. 3 2. 8:1，在攪拌下于常壓、60 85°C反應(yīng) I 2h ;
(2)磷礦深度酸解工序
將步驟(I)磷礦酸解后所得料漿輸入第二反應(yīng)槽中，并加入剩余的磷礦以完全消耗料漿中的硫酸，在攪拌下于常壓、60 80°C反應(yīng)I 2h ;
(3)磷酸分離工序
將步驟(2)所得料漿輸入第一分離器中，分離出料漿中液體總量的一部分作為粗磷酸，所得粗磷酸中P2O5的濃度為30 40 wt%，H2SO4的含量在I wt%以下；
(4)石膏轉(zhuǎn)晶工序
將步驟(3)分離粗磷酸后的料漿輸入轉(zhuǎn)晶槽中，并向轉(zhuǎn)晶槽中加入剩余的硫酸和從步驟(5 )中洗滌器返回的洗液，使轉(zhuǎn)晶槽中料漿的液固比為2. 6 3. 5:1，硫酸濃度為 5 20 wt%，在攪拌下于常壓、85 105°C反應(yīng)O. 5 2h ;
(5)石膏的分離、洗滌工序
將步驟(4)所得料漿輸入第二分離器中進(jìn)行固液分離，分離所得濾渣送到洗滌器進(jìn)行洗滌后即得水不溶P2O5含量在O. 5 wt%以下、結(jié)晶水含量為O. 5 13 wt%的潔凈石膏； 所述洗滌時洗水的用量根據(jù)物料平衡計(jì)算；將分離所得磷酸與硫酸的混合酸全部返回至第一反應(yīng)槽中，將洗滌所得洗液返回至第一反應(yīng)槽和轉(zhuǎn)晶槽中，返回至第一反應(yīng)槽和轉(zhuǎn)晶槽中的洗液量之和為該步驟所產(chǎn)生的洗液的總量；所得潔凈石膏可以直接烘干用作建筑材料以及生產(chǎn)水泥和硫酸等，也可以讓其自然吸水轉(zhuǎn)變?yōu)槎唷?br> 上述方法中，所述硫酸的總投料量為磷礦總投料量中CaO和MgO對硫酸的理論消耗量的99 100%。
上述方法中，步驟(I)中磷礦的加入量為磷礦總投料量的80 98%，硫酸的加入量為硫酸總投料量的10 50%。
上述方法中，步驟(3)中分離出的粗磷酸的量為步驟(2)所得料漿中液體總質(zhì)量的20 30 %。
上述方法中，所述磷礦為粉體磷礦或磷礦漿，所述粉體磷礦的粒度應(yīng)滿足粉體磷礦投料總量的80%通過80目篩網(wǎng)。
上述方法中，步驟(3)中分離粗磷酸的方法為自然沉降、離心分離或者真空過濾。
上述方法中，所述硫酸的濃度為80 98 wt%。
本發(fā)明所述方法不要求在磷礦酸解階段具有較高的P2O5轉(zhuǎn)化率、得到過濾性能理想的二水石膏，因?yàn)樵诤罄m(xù)的石膏轉(zhuǎn)晶工序中會加入剩余的硫酸使分離粗磷酸后的料漿進(jìn)行轉(zhuǎn)晶，同時料漿中未分解的磷礦中的P2O5在該工序會得到進(jìn)一步的釋放，從而可保證磷礦中P2O5的轉(zhuǎn)化率> 99% ;由于在磷礦深度轉(zhuǎn)化及養(yǎng)晶工序中產(chǎn)生的石膏量低于石膏總量的20%，且整個流程中所產(chǎn)生的粗磷酸僅占料漿中液體總質(zhì)量的2(Γ30%，即只需分離出料漿中液體總質(zhì)量的2(Γ30 %作為粗磷酸，因此不會對粗磷酸的分離過程產(chǎn)生明顯的不利影響。
本發(fā)明具有以下有益效果
I、本發(fā)明所述方法中，硫酸和磷礦的添加均分兩部分完成，在第一反應(yīng)槽中保持較高的SO3濃度，一方面可減少HPO42-在晶格中的取代，從而減少P2O5損失，另一方面可提供良好的結(jié)晶條件，從而得到粗大、均勻、過濾性能良好的二水石膏晶體；在第二反應(yīng)槽中添加剩余的磷礦消耗掉料漿中的過量硫酸，從而可為得到高P2O5濃度和低硫酸濃度的粗磷酸提供有力保證，所得粗磷酸中P2O5的濃度為30 40 wt%, H2SO4含量在I wt%以下。
2、本發(fā)明所述方法中，硫酸只需要在第一反應(yīng)槽中過量、而在第二反應(yīng)槽中硫酸不足，并將部分硫酸添加到轉(zhuǎn)晶槽中以維持較高的硫酸濃度、并繼續(xù)分解磷礦和轉(zhuǎn)化晶格間的hpo42_共晶，因而硫酸的總加料量不超過料磷礦對硫酸的理論消耗量，硫酸的消耗量低于現(xiàn)有磷酸生產(chǎn)方法的硫酸消耗量，相對于目前的主流方法所采用的二水物流程而言，整個流程的硫酸消耗量減少了 2 10%，節(jié)約成本。
3、本發(fā)明所述方法在磷礦酸解工序中硫酸的加料量不超過其總投料量的50%，因而可降低在此工序中冷卻料漿所需的能耗，或者更容易降低反應(yīng)溫度以生產(chǎn)高濃度的磷酸；在轉(zhuǎn)晶階段硫酸的加料量為其總投量的50%及以上，硫酸的稀釋以及其與二水階段未分解磷礦的酸解反應(yīng)所產(chǎn)生的化學(xué)熱可以使料漿升溫15 32°C，此時無需對料漿進(jìn)行加熱即可滿足轉(zhuǎn)晶工序所需的較高溫度，整個流程的熱利用趨于合理，大大改善了現(xiàn)有磷酸生產(chǎn)方法中熱利用不合理的狀況。
4、本發(fā)明所述方法在磷酸分離工序中，只提取料漿中液體總量的2(Γ30%作為粗磷酸，這種分離方法不同于已有方法中將料漿中的二水石膏完全分離出來的分離方法，因此本發(fā)明所述方法不僅可以增加分離器的生產(chǎn)能力和選用更經(jīng)濟(jì)的分離方式，如沉降、離心等，并且避免了將分離出的二水石膏在轉(zhuǎn)晶工序前重新漿化的操作，簡化了生產(chǎn)過程的操作，更有利于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。


圖I是本發(fā)明所述方法的工藝流程圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明所述方法作進(jìn)一步說明，下述各實(shí)施例所述方法的工藝流程如圖I所示。
實(shí)施例I
本實(shí)施例中，磷礦中含P2O5 28. 6%,CaO 39%,MgO 2% (質(zhì)量百分?jǐn)?shù))，磷礦的粒度滿足磷礦總投料量的80%通過80目篩；硫酸的濃度為80 wt%,硫酸的總投料量(質(zhì)量)為磷礦總投料量中CaO和MgO對硫酸的理論消耗量(質(zhì)量)的99. 3%。工藝步驟如下
(I)磷礦酸解工序
將粉體磷礦總投料量(質(zhì)量)的85%、硫酸總投料量(質(zhì)量)的40%、步驟(5)中第二分離器返回的含P2O5 25.8 wt%、硫酸13 wt%的磷酸與硫酸的混合酸,從洗漆器返回的含 P2O5 20. 2 wt%、硫酸10. I wt%的洗液(在流程啟動初期，磷酸與硫酸的混合酸用自配的含 P2O5 25. 8 wt%、硫酸13 wt%的混合酸，洗液用自配的含P2O5 20. 2 wt%、硫酸10. I wt%的洗液)加入第一反應(yīng)槽中，使第一反應(yīng)槽液相中SO3濃度為O. 067g/ml，液固比為2. 4:1，在攪拌下于常壓、85°C反應(yīng)Ih;
(2)磷礦深度酸解工序
將步驟(I)磷礦酸解后所得料漿輸入第二反應(yīng)槽中，并加入剩余的粉體磷礦以完全消耗料漿中的硫酸，在攪拌下于常壓、80°C反應(yīng)2h ；
(3)磷酸分離工序
將步驟(2)所得料漿輸入第一分離器中，自然沉降IOh后分離清液，當(dāng)分離得到的清液的質(zhì)量達(dá)到步驟(2)所得料漿中液體總質(zhì)量的28%時停止分離，所分離出的清液即為 P2O5濃度為30. 3 wt%，硫酸含量為O. 85 wt%的粗磷酸；
(4)石膏轉(zhuǎn)晶工序
將步驟(3)分離磷酸后的料漿輸入轉(zhuǎn)晶槽中，并向轉(zhuǎn)晶槽中加入剩余的硫酸和從洗滌器返回的含P2O5 20. 2 wt%、硫酸10. I wt%的洗液(在流程啟動初期，洗液用自配的含P2O5 20. 2 wt%、硫酸10. I wt%的洗液)，使轉(zhuǎn)晶槽中料漿的液固比為3:1，硫酸濃度為13 wt%，在攪拌下于常壓、95°C反應(yīng)2h ；
(5)石膏的分離、洗滌工序
將步驟(4)所得料漿輸入第二分離器中進(jìn)行過濾，過濾所得濾渣送到洗滌器用 900C的自來水作為洗水逆流洗滌后即得水不溶P2O5含量為O. 16 wt %、結(jié)晶水含量為5. I Wt %的潔凈石膏；所述逆流洗滌的洗水的用量根據(jù)物料平衡計(jì)算得到，為磷礦總投料量質(zhì)量的I. I倍；過濾所得濾液(磷酸與硫酸的混合酸)全部返回至第一分解槽，逆流洗滌所得洗液返回至第一分解槽和轉(zhuǎn)晶槽。
本實(shí)施例中，磷礦中P2O5的轉(zhuǎn)化率為99. 4%。
實(shí)施例2
本實(shí)施例中，磷礦中含磷礦中含P2O5 28. 6%,CaO 39%,MgO 2% (質(zhì)量百分?jǐn)?shù))，磷礦的粒度滿足磷礦投料總量的80%通過80目篩網(wǎng)；硫酸的濃度為98 wt%，硫酸的總投料量(質(zhì)量)為磷礦總投料量中CaO和MgO對硫酸的理論消耗量(質(zhì)量)的99. 0%。工藝步驟如下
(I)磷礦酸解工序
將粉體磷礦總投料量(質(zhì)量)的80%、硫酸總投料量(質(zhì)量)的35%、步驟(5)中第二分離器返回的含P2O5 26 wt%、硫酸15. 3 wt%的磷酸與硫酸的混合酸、從洗漆器返回的含P2O5 25.3被％、硫酸14.8 wt%的洗液(在流程啟動初期，磷酸與硫酸的混合酸用自配的含P2O5 26 wt%、硫酸15. 3 wt%的混合酸,洗液用自配的含P2O5 25. 3 wt%、硫酸14. 8 wt%的洗液)加入第一反應(yīng)槽中，使第一反應(yīng)槽液相中SO3濃度為O. 067g/ml，液固比為2. 3 :1，在攪拌下于常壓、80°C反應(yīng) I. 5h ；
(2)磷礦深度酸解工序
將步驟(I)磷礦酸解后所得料漿輸入第二反應(yīng)槽中，并加入剩余的粉體磷礦以完全消耗料漿中的硫酸，在攪拌下于常壓、78°C反應(yīng)2h ；
(3)磷酸分離工序
將步驟(2)所得料漿輸入第一分離器中，在離心強(qiáng)度為200的條件下進(jìn)行離心分離，當(dāng)分離得到的清液的質(zhì)量達(dá)到步驟(2)所得料漿中液體總質(zhì)量的27 %時停止分離，所分離出的清液即為P2O5濃度為33. I wt%，硫酸含量為O. 89 wt%的粗磷酸；
(4)石膏轉(zhuǎn)晶工序
將步驟(3)分離磷酸后的料漿輸入轉(zhuǎn)晶槽中，并向轉(zhuǎn)晶槽中加入剩余的硫酸和從洗滌器返回的含P2O5 25. 3 wt%、硫酸14. 8 wt%的洗液(在流程啟動初期，洗液用自配的含 P2O5 25. 3 wt%、硫酸14. 8 wt%的洗液)，使轉(zhuǎn)晶槽中料漿的液固比為2. 6: 1，硫酸濃度為15. 3 wt%，在攪拌下于常壓、105°C反應(yīng)O. 5h ；
(5)石膏的分離、洗滌工序
將步驟(4)所得料漿輸入第二分離器中進(jìn)行過濾，過濾所得濾渣送到洗滌器用 90°C的自來水作為洗水逆流洗滌后即得水不溶P2O5含量為0.26 wt%、結(jié)晶水含量為I. I wt%的潔凈石膏；所述逆流洗滌的洗水的用量根據(jù)物料平衡計(jì)算得到，為磷礦總投料量質(zhì)量的I. 3倍；過濾所得濾液(磷酸與硫酸的混合酸)全部返回至第一分解槽，逆流洗滌所得洗液返回至第一分解槽和轉(zhuǎn)晶槽。
本實(shí)施例中，磷礦中P2O5的轉(zhuǎn)化率為99. 0%。實(shí)施例3
本實(shí)施例中，磷礦中含P2O5 33. 6%,CaO 44. 5%,MgO O. 5% (質(zhì)量百分?jǐn)?shù))，磷礦的粒度滿足磷礦投料總量的80%通過80目篩網(wǎng)；硫酸的濃度為98 wt%，硫酸的總投料量(質(zhì)量) 為粉體磷礦總投料量中CaO和MgO對硫酸的理論消耗量(質(zhì)量)的99. 1%。工藝步驟如下
(I)磷礦酸解工序
將粉體磷礦總投料量(質(zhì)量)的95%、硫酸總投料量(質(zhì)量)的50%、步驟(5)中第二分離器返回的含P2O5 31. 8 wt%、硫酸10. 7wt%的磷酸與硫酸的混合酸、從洗漆器返回的含 P2O5 24. 8 wt%、硫酸8. 3 wt%的洗液(在流程啟動初期，磷酸與硫酸的混合酸用自配的含P2O5 31. 8 wt%、硫酸10. 7wt %的混合酸，洗液用自配的含P2O5 24. 8 wt%、硫酸8. 3 wt%的洗液) 加入第一反應(yīng)槽中，使第一反應(yīng)槽液相中SO3濃度為O. 026g/ml，液固比為2. 5 :1，在攪拌下于常壓、65°C反應(yīng)I. 5h ；
(2)磷礦深度酸解工序
將步驟(I)磷礦酸解后所得料漿輸入第二反應(yīng)槽中，并加入剩余的粉體磷礦以完全消耗料漿中的硫酸，在攪拌下于常壓、60°C反應(yīng)I. 5h ；
(3)磷酸分離工序
將步驟(2)所得料漿輸入第一分離器中進(jìn)行真空過濾，真空過濾的真空度為 55KPa，當(dāng)分離得到的清液的質(zhì)量達(dá)到步驟(2)所得料漿中液體總質(zhì)量的22. 5 %時停止分離，所分離出的清液即為P2O5濃度為40 wt%，硫酸含量為O. 35 wt%的粗磷酸；
(4)石膏轉(zhuǎn)晶工序
將步驟(3)分離磷酸后的料漿輸入轉(zhuǎn)晶槽中，并向轉(zhuǎn)晶槽中加入剩余的硫酸和從洗滌器返回的含P2O5 24.8 wt%、硫酸8. 3 wt%的洗液(在流程啟動初期，洗液用自配的含 P2O5 24. 8 wt%、硫酸8. 3 wt%的洗液)，使轉(zhuǎn)晶槽中料漿的液固比為2. 8:1，硫酸濃度為10. 7 wt%，在攪拌下于常壓、95°C反應(yīng)Ih ；
(5)石膏的分離、洗滌工序
將步驟(4)所得料漿輸入第二分離器中進(jìn)行過濾，所得濾渣送到洗滌器用90°C的自來水作為洗水逆流洗滌后即得水不溶P2O5含量為O. 21 wt%、結(jié)晶水含量為4. O wt%的半水石膏；所述逆流洗滌的洗水的用量根據(jù)物料平衡計(jì)算得到，為磷礦總投料量質(zhì)量的1.3 倍；過濾所得濾液(磷酸與硫酸的混合酸)全部返回至第一分解槽，逆流洗滌所得洗液返回至第一分解槽和轉(zhuǎn)晶槽。
本實(shí)施例中，磷礦中P2O5的轉(zhuǎn)化率為99. 2%。
實(shí)施例4
本實(shí)施例中，磷礦中含P2O5 27. 7%, CaO 38. 8%, MgO O. 7% (質(zhì)量百分?jǐn)?shù))，磷礦的粒度滿足磷礦投料總量的80%通過80目篩網(wǎng)；硫酸的濃度為85 wt%，硫酸的總投料量(質(zhì)量) 為磷礦總投料量中CaO和MgO對硫酸的理論消耗量(質(zhì)量)的99. 5%。工藝步驟如下
(I)磷礦酸解工序
將磷礦衆(zhòng)總投料量(質(zhì)量)的90%、硫酸總投料量(質(zhì)量)的10%、步驟(5)中第二分離器返回的含P2O5 25.9 wt%、硫酸17 wt%的磷酸與硫酸的混合酸、從洗漆器返回的含P2O5 22. 5 wt%、硫酸15. 3 wt%的洗液(在流程啟動初期，磷酸與硫酸的混合酸用自配的含P2O5 25.9 wt%、硫酸17 七％的，洗液用自配的含P2O5 22. 5被％、硫酸15.3 wt%的洗液)加入第一反應(yīng)槽中，使第一反應(yīng)槽液相中SO3濃度為O. 045g/ml，液固比為2. 6 :1，在攪拌下于常壓、 70°C反應(yīng) 2h ；
(2)磷礦深度酸解工序
將步驟(I)磷礦酸解后所得料漿輸入第二反應(yīng)槽中，并加入剩余的磷礦漿以完全消耗料漿中的硫酸，在攪拌下于常壓、68°C反應(yīng)Ih ；
(3)磷酸分離工序
將步驟(2)所得料漿輸入第一分離器中，在離心強(qiáng)度為200的條件下進(jìn)行離心分離，當(dāng)分離得到的清液的質(zhì)量達(dá)到步驟(2)所得料漿中液體總質(zhì)量的22 %時停止分離，所分離出的清液即為P2O5濃度為34. I wt%，硫酸含量為O. 69 wt%的粗磷酸；
(4)石膏轉(zhuǎn)晶工序
將步驟(3)分離磷酸后的料漿輸入轉(zhuǎn)晶槽中，并向轉(zhuǎn)晶槽中加入剩余的硫酸和從洗滌器返回的含P2O5 22. 5 wt%、硫酸15. 3 wt%的洗液(在流程啟動初期，洗液用自配的含 P2O5 22. 5 wt%、硫酸15. 3 wt%的洗液)，使轉(zhuǎn)晶槽中料漿的液固比為3. 2:1，硫酸濃度為17 wt%，在攪拌下于常壓、92°C反應(yīng)2h ；
(5)石膏的分離、洗滌工序
將步驟(4)所得料漿輸入第二分離器中進(jìn)行過濾，過濾所得濾渣送到洗滌器用 90°C的蒸餾水作為洗水逆流洗滌后即得水不溶P2O5含量為O. 13 wt%、結(jié)晶水含量為O. 53 wt%的潔凈石膏；所述逆流洗滌的洗水的用量根據(jù)物料平衡計(jì)算得到，為磷礦總投料量質(zhì)量的I. 2倍；過濾所得濾液(磷酸與硫酸的混合酸)全部返回至第一分解槽，逆流洗滌所得洗液返回至第一分解槽和轉(zhuǎn)晶槽。
本實(shí)施例中，磷礦中P2O5的轉(zhuǎn)化率為99. 5%。
實(shí)施例5
本實(shí)施例中，磷礦中含P2O5 27. 7%, CaO 38. 8%, MgO O. 7% (質(zhì)量百分?jǐn)?shù))，磷礦的粒度滿足磷礦投料總量的80%通過80目篩網(wǎng)；硫酸的濃度為95 wt%，硫酸的總投料量(質(zhì)量) 為磷礦總投料量中CaO和MgO對硫酸的理論消耗量(質(zhì)量)的100%。工藝步驟如下
(I)磷礦酸解工序
將磷礦衆(zhòng)總投料量(質(zhì)量)的90%、硫酸總投料量(質(zhì)量)的50%、步驟(5)中第二分尚器返回的含P2O5 27.8 wt%、硫酸7 ￥丨％的磷酸與硫酸的混合酸、從洗滌器返回的含P20523. 2 wt%、硫酸5. 8 wt%的洗液(在流程啟動初期，磷酸與硫酸的混合酸用自配的含P2O5 27. 88wt%、硫酸7 wt%的,洗液用自配的含P2O5 23.2 wt%、硫酸5. 8 wt%的洗液)加入第一反應(yīng)槽中，使第一反應(yīng)槽液相中SO3濃度為O. 045g/ml，液固比為2. 8 :1，在攪拌下于常壓、70°C反應(yīng)2h ；
(2)磷礦深度酸解工序
將步驟(I)磷礦酸解后所得料漿輸入第二反應(yīng)槽中，并加入剩余的磷礦漿以完全消耗料漿中的硫酸，在攪拌下于常壓、68°C反應(yīng)Ih ；
(3)磷酸分離工序
將步驟(2)所得料漿輸入第一分離器中，在離心強(qiáng)度為200的條件下進(jìn)行離心分離，當(dāng)分離得到的清液的質(zhì)量達(dá)到步驟(2)所得料漿中液體總質(zhì)量的22 %時停止分離，所分離出的清液即為P2O5濃度為34. 7 wt%，硫酸含量為O. 87 wt%的磷酸；
(4)石膏轉(zhuǎn)晶工序
將步驟(3)分離磷酸后的料漿輸入轉(zhuǎn)晶槽中，并向轉(zhuǎn)晶槽中加入剩余的硫酸和從洗滌器返回的含P20523. 2 wt%、硫酸5. 8 wt%的洗液(在流程啟動初期，洗液用自配的含P2O5 23.2被％、硫酸5.8 wt%的洗液)，使轉(zhuǎn)晶槽中料漿的液固比為3. 5:1，硫酸濃度為7 wt%，在攪拌下于常壓、85°C反應(yīng)2h;
(5)石膏的分離、洗滌工序
將步驟(4)所得料漿輸入第二分離器中進(jìn)行過濾，過濾所得濾渣送到洗滌器用 90°C的自來水作為洗水逆流洗滌后即得水不溶P2O5含量為O. 09 wt%、結(jié)晶水含量為12. 6 wt%的潔凈石膏；所述逆流洗滌的洗水的用量根據(jù)物料平衡計(jì)算得到，為磷礦總投料量質(zhì)量的I. 3倍；過濾所得濾液(磷酸與硫酸的混合酸)全部返回至第一分解槽，逆流洗滌所得洗液返回至第一分解槽和轉(zhuǎn)晶槽。
本實(shí)施例中，磷礦中P2O5的轉(zhuǎn)化率為99. 8%。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)磷酸和潔凈石膏的方法，其特征在于硫酸的總投料量不超過磷礦總投料量中CaO和MgO對硫酸的理論消耗量，工藝步驟如下 (1)磷礦酸解工序 將磷礦總投料量中的一部分、硫酸總投料量中的一部分、步驟(5)中第二分離器返回的磷酸與硫酸的混合酸以及從洗滌器返回的洗液加入第一反應(yīng)槽中，使第一反應(yīng)槽液相中SO3濃度為0. 02 0. 07g/ml，液固比為2. 3 2. 8:1，在攪拌下于常壓、60 85°C反應(yīng)I 2h ； (2)磷礦深度酸解工序 將步驟(I)磷礦酸解后所得料漿輸入第二反應(yīng)槽中，并加入剩余的磷礦以完全消耗料漿中的硫酸，在攪拌下于常壓、60 80°C反應(yīng)I 2h ; (3)磷酸分離工序 將步驟(2)所得料漿輸入第一分離器中，分離出料漿中液體總量的一部分作為粗磷酸； (4)石膏轉(zhuǎn)晶工序 將步驟(3)分離粗磷酸后的料漿輸入轉(zhuǎn)晶槽中，并向轉(zhuǎn)晶槽中加入剩余的硫酸和從步驟(5)中洗滌器返回的洗液，使轉(zhuǎn)晶槽中料漿的液固比為2. 6 3. 5:1，硫酸濃度為5 20wt%，在攪拌下于常壓、85 105°C反應(yīng)0. 5 2h ; (5)石膏的分離、洗滌工序 將步驟(4)所得料漿輸入第二分離器中進(jìn)行固液分離，分離所得濾渣送到洗滌器進(jìn)行洗滌后即得潔凈石膏。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述生產(chǎn)磷酸和潔凈石膏的方法，其特征在于所述硫酸的總投料量為磷礦總投料量中CaO和MgO對硫酸的理論消耗量的99 100%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述生產(chǎn)磷酸和潔凈石膏的方法，其特征在于步驟(I)中磷礦的加入量為磷礦總投料量的80 98%，硫酸的加入量為硫酸總投料量的10 50%。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述生產(chǎn)磷酸和潔凈石膏的方法，其特征在于步驟(3)中分離出的粗磷酸的量為步驟(2)所得料漿中液體總質(zhì)量的2(T30%。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述生產(chǎn)磷酸和潔凈石膏的方法，其特征在于步驟(3)中分離出的粗磷酸的量為步驟(2)所得料漿中液體總質(zhì)量的2(T30%。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述生產(chǎn)磷酸和潔凈石膏的方法，其特征在于所述磷礦為粉體磷礦或磷礦楽；,所述粉體磷礦的粒度應(yīng)滿足粉體磷礦總投料量的80%通過80目篩。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述生產(chǎn)磷酸和潔凈石膏的方法，其特征在于所述磷礦為粉體磷礦或磷礦衆(zhòng)，所述粉體磷礦的粒度應(yīng)滿足粉體磷礦總投料量的80%通過80目篩。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述生產(chǎn)磷酸和潔凈石膏的方法，其特征在于所述磷礦為粉體磷礦或磷礦衆(zhòng)，所述粉體磷礦的粒度應(yīng)滿足粉體磷礦總投料量的80%通過80目篩。
9.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述生產(chǎn)磷酸和潔凈石膏的方法，其特征在于步驟(3)中分離粗磷酸的方法為自然沉降、離心分離或者真空過濾。
10.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述生產(chǎn)磷酸和潔凈石膏的方法，其特征在于所述硫酸的濃度為 80 98 wt%0
全文摘要
本發(fā)明提供了一種生產(chǎn)低硫酸含量的磷酸和潔凈石膏的方法，屬于磷酸及石膏生產(chǎn)方法領(lǐng)域。工藝步驟如下(1)將磷礦總投料量中的一部分、硫酸總投料量中的一部分、第二分離器返回的混合酸以及洗滌器返回的洗液加入第一反應(yīng)槽中，在60～85℃反應(yīng)1～2h；(2)將所得料漿輸入第二反應(yīng)槽中，并加入剩余的磷礦以完全消耗料漿中的硫酸，在60～80℃反應(yīng)1～2h；(3)將所得料漿輸入第一分離器中分離粗磷酸；(4)將分離粗磷酸后的料漿輸入轉(zhuǎn)晶槽中，并向轉(zhuǎn)晶槽中加入剩余的硫酸和洗滌器返回的洗液，在85～105℃反應(yīng)0.5～2h；(5)將所得料漿輸入第二分離器中進(jìn)行固液分離，分離所得濾渣送到洗滌器洗滌后即得潔凈石膏。
文檔編號C01B25/225GK102976299SQ20121054779
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月17日
發(fā)明者李軍, 馬春磊, 金央, 羅建洪, 周堃, 王保明, 賈旭宏 申請人:四川大學(xué)