CN102352528A - 一种利用硝酸萃取磷矿联产石膏晶须的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用硝酸萃取磷矿联产石膏晶须的方法，包括：取质量百分比浓度为50-60%硝酸溶液为原料浸取磷矿粉，硝酸与磷矿粉质量比为0.9-1.31。在50-55℃条件下反应50-70分钟，搅拌速度为350转/分钟，所得混合液经过滤后滤液在-5-0℃冷冻结晶280-300分钟，得产品四水硝酸钙；在四水硝酸钙溶液中加入硫酸溶液以及硫酸镁，控制反应温度为40-90℃，搅拌速度为150-250转/分钟，反应时间为30-60分钟，所得混合液经过滤后，滤渣在60℃下干燥2小时得产品硫酸钙晶须。本发明提高了原料利用率、能耗低、生产成本低、绿色环保。
Description
技术领域
本发明属于化工技术领域，具体来说涉及一种利用硝酸萃取磷矿联产石膏晶须的方法。
背景技术
磷酸的工业生产工艺主要有两种：热法磷酸和湿法磷酸。热法制得的产品为热法磷酸，酸的质量较高，通常用以制造磷酸盐产品或食品级磷酸盐，而湿法磷酸制得的产品质量较差，根据使用的磷矿不同，酸中含有较多的杂质，通常用来生产肥料，或经净化后制造饲料级、食品级磷酸盐产品。湿法磷酸比热法磷酸成本低20-30％，经适当方法净化后，产品纯度可与热法磷酸相媲美，因此湿法磷酸工艺已逐步取代热法磷酸。
湿法磷酸工艺按其所用无机酸的不同可分为硫酸法、硝酸法、盐酸法等。利用硫酸法和盐酸法分解磷矿生产湿法磷酸，存在硫酸钙和氯化钙难以经济回收、造成环境污染的问题。利用硝酸法分解磷矿生产湿法磷酸，分离出来的硝酸钙可以作为一种产品，或者可以用来生产市场上需求较大的硝酸铵钙，基本上解决废弃物污染环境的问题，实现资源的循环利用和最大化利用，但是生产成本较高，钙分离困难。
随着磷肥工业的发展，排放和堆存的磷石膏总量达数亿吨，占用了大量的土地，污染了环境，已引起相关部门的高度重视，解决磷石膏问题势在必行。利用硝酸分解磷矿制备磷酸联产石膏晶须，硝酸作为中间产品在系统中循环利用，不仅提高了原料利用率降低了生产成本，而且制备的石膏晶须应用广、经济价值高，从而从根本上解决了磷石膏污染问题。专利号为ZL201010028159.6 的中国专利公开了“一种硫酸钙晶须与磷酸的联产方法”，所述方法是采用质量浓度15-26%的盐酸或质量浓度30-54%的硝酸为原料浸取磷矿粉，向料浆过滤后所得的滤液加入质量浓度为20-90%的硫酸，于常压、50-90℃进行反应，反应结束后，经过滤分离出硫酸钙晶须，所得滤液经萃取及反萃工艺得到磷酸以及用于磷矿粉酸解的盐酸或者硝酸。该方法采用萃取剂制备磷酸以及回收盐酸或硝酸，增加了生产成本。
发明内容
本发明的目的在于克服上述缺点而提供的一种提高了原料利用率、能耗低、生产成本低、绿色环保的利用硝酸萃取磷矿联产石膏晶须的方法。
本发明的目的及解决其主要技术问题是采用以下技术方案来实现的：
本发明的一种利用硝酸萃取磷矿联产石膏晶须的方法，包括以下步骤：
（1）取质量百分比浓度为50-60%硝酸溶液为原料浸取磷矿粉，硝酸与磷矿粉质量比为0.9-1.31，在50-55℃条件下反应50-70分钟，搅拌速度为350转/分钟，所得混合液经过滤后滤液在-5-0℃冷冻结晶280-300分钟，得产品四水硝酸钙，产品磷酸；
（2）在质量浓度为18%-32%的四水硝酸钙溶液中加入质量百分比浓度为10-40%硫酸溶液以及硫酸镁，其中加入四水硝酸钙与硫酸的质量比为1.85-2.67，加入硫酸镁与四水硝酸钙的质量比为0-0.022，控制反应温度为40-90℃，搅拌速度为150-250转/分钟，反应时间为30-60分钟，所得混合液经过滤后，滤渣在60℃下干燥2小时得产品硫酸钙晶须。
上述的一种利用硝酸萃取磷矿联产石膏晶须的方法，其中：第（2）步中分离了滤渣的滤液为硝酸，硝酸返回分解磷矿。
本发明与现有技术相比，具有明显的有益效果，由以上技术方案可知：采用硝酸分解磷矿，过滤出酸不溶物后的萃取液进行冷冻结晶析出硝酸钙晶体并且得到稀磷酸产品，硝酸钙经重结晶后与硫酸反应生成石膏晶须和硝酸，硝酸返回分解磷矿。解决了单纯利用硝酸分解磷矿成本高、原料利用率低等难题。本发明提高了原料利用率、能耗低、生产成本低、绿色环保。
具体实施方式
实施例1
一种利用硝酸萃取磷矿联产石膏晶须的方法，包括以下步骤：
（1）取277.3g质量百分比浓度为50%硝酸溶液和127g磷矿粉，在50℃条件下反应60分钟，搅拌速度为350转/分钟，所得混合液经过滤后滤液在-5℃冷冻结晶300分钟，得产品四水硝酸钙131g，产品磷酸浓度18.9%；
（2）在265g质量浓度为18.8%的四水硝酸钙溶液中加入90g质量百分比浓度为30%硫酸溶液，控制反应温度为90℃，搅拌速度为220转/分钟，反应时间为30分钟，所得混合液经过滤后，滤渣在60℃下干燥2小时得产品硫酸钙晶须。滤液为硝酸，硝酸返回分解磷矿。
经检测：产品长径比为30～50. 产品色泽好、白度在90%以上，产品晶型为纤维状，硫酸钙纯度≥98%。
实施例2
一种利用硝酸萃取磷矿联产石膏晶须的方法，包括以下步骤：
（1）取277.3g质量百分比浓度为60%硝酸溶液和127g磷矿粉，在50℃条件下反应70分钟，搅拌速度为350转/分钟，所得混合液经过滤后滤液在-5℃冷冻结晶300分钟，得产品四水硝酸钙135g，产品磷酸浓度19.3%；
（2）在210 g质量浓度为28.6%的四水硝酸钙中加入230g质量百分比浓度为10%硫酸溶液以及1.0g硫酸镁，控制反应温度为50℃，搅拌速度为150转/分钟，反应时间为30分钟，所得混合液经过滤后，滤渣在60℃下干燥2小时得产品硫酸钙晶须。滤液为硝酸，硝酸返回分解磷矿。
经检测：产品长径比为30～50。产品色泽好、白度在90%以上，产品晶型为纤维状，硫酸钙纯度≥98%。
实施例3
一种利用硝酸萃取磷矿联产石膏晶须的方法，包括以下步骤：
（1）取230g质量百分比浓度为50%硝酸溶液和127g磷矿粉，在55℃条件下反应50分钟，搅拌速度为350转/分钟，所得混合液经过滤后滤液在-5℃冷冻结晶290分钟，得产品四水硝酸钙124g，产品磷酸浓度18.7%；
（2）在291质量浓度为31.3%的四水硝酸钙和85g质量百分比浓度为40%硫酸溶液以及2.0g硫酸镁，控制反应温度为90℃，搅拌速度为250转/分钟，反应时间为60分钟，所得混合液经过滤后，滤渣在60℃下干燥2小时得产品硫酸钙晶须。滤液为硝酸，硝酸返回分解磷矿。
经检测：产品长径比为10～30。产品色泽好、白度在90%以上，产品晶型为纤维状，硫酸钙纯度≥98%。
实施例4
一种利用硝酸萃取磷矿联产石膏晶须的方法，包括以下步骤：
（1）取252g质量百分比浓度为55%硝酸溶液和127g磷矿粉，在50℃条件下反应70分钟，搅拌速度为350转/分钟，所得混合液经过滤后滤液在0℃冷冻结晶280分钟，得产品四水硝酸钙132g，产品磷酸浓度18.4%；
（2）在210质量浓度为28.57%的四水硝酸钙中加入150g质量百分比浓度为15%硫酸溶液以及0.5g氧化镁，控制反应温度为40℃，搅拌速度为150转/分钟，反应时间为30分钟，所得混合液经过滤后，滤渣在60℃下干燥2小时得产品硫酸钙晶须。滤液为硝酸，硝酸返回分解磷矿。
经检测：产品长径比为30～60。产品色泽好、白度在90%以上，产品晶型为纤维状，硫酸钙纯度≥98%。
本发明所述并不限于具体实施方式中所述的实施例，本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其它的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (2)
1.一种利用硝酸萃取磷矿联产石膏晶须的方法，包括以下步骤：
（1）取质量百分比浓度为50-60%硝酸溶液为原料浸取磷矿粉，硝酸与磷矿粉质量比为0.9-1.31，在50-55℃条件下反应50-70分钟，搅拌速度为350转/分钟，所得混合液经过滤后滤液在-5-0℃冷冻结晶280-300分钟，得产品四水硝酸钙，产品磷酸；
（2）在质量浓度为18%-32%的四水硝酸钙溶液中加入质量百分比浓度为10-40%硫酸溶液以及硫酸镁，其中加入四水硝酸钙与硫酸的质量比为1.85-2.67，加入硫酸镁与四水硝酸钙的质量比为0-0.022，控制反应温度为40-90℃，搅拌速度为150-250转/分钟，反应时间为30-60分钟，所得混合液经过滤后，滤渣在60℃下干燥2小时得产品硫酸钙晶须。
2.如权利要求1所述的一种利用硝酸萃取磷矿联产石膏晶须的方法，其中：第（2）步中分离了滤渣的滤液为硝酸，硝酸返回分解磷矿。
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