CN102431981A - 降低稀磷酸中so3浓度的方法 - Google Patents
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Abstract
降低稀磷酸中SO3浓度的方法，该方法是在湿法磷酸的磷酸萃取槽与稀磷酸储槽之间增设脱硫槽，矿浆储槽用管道接入脱硫槽，磷酸萃取槽萃取并过滤得到的稀磷酸有管道连接脱硫槽，脱硫槽又有管道连接稀磷酸储槽；磷酸萃取槽萃取并过滤得到的稀磷酸用泵送入脱硫槽，同时矿浆也用泵送入脱硫槽；稀磷酸与矿浆在脱硫槽中进行反应，以降低稀磷酸中的游离硫酸含量；经过脱硫的稀磷酸用泵送去稀磷酸储槽。本发明解决了磷矿石的质量波动影响磷铵生产的问题，优点有：(1)磷铵产品质量稳定：降低磷酸中1％的SO3，生产的磷酸一铵产品总养分提高约1.0％，生产的磷酸二铵产品总养分提高约0.6％；（2）节约萃取工序成本的同时降低浓缩工序成本。
Description
技术领域
本发明涉及磷的组合物，具体来说，涉及磷酸，尤其涉及用硫酸分解磷矿石制取的稀磷酸。
背景技术
在湿法磷酸的生产工艺中，为了获得粗大、均匀、易于过滤和洗涤的二水硫酸钙结晶，降低磷损失，所用的硫酸通常过量3％～4％；当磷矿石杂质含量增多时甚至需要过量8％，显然，这将使萃取磷酸的硫酸消耗增加，而且产品质量难以达到标准；尤其是在不选矿直接生产磷酸的情况下，磷矿石的质量波动较大，氧化镁、倍半氧化物、酸不溶物等杂质含量增加，为确保萃取转化率、石膏结晶和过滤吸干效果，必须加大硫酸的使用量，更使磷酸中游离硫酸含量增加，导致磷铵产品养分下降，质量不合格。一些厂家萃取加入热法磷酸来降低物料中的游离硫酸，也有一些企业通过选矿工艺去除杂质，无疑都导致生产成本增加。目前，中国专利数据库中，尚无涉及降低湿法磷酸中游离硫酸含量的申请件。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种降低稀磷酸中SO3浓度的方法，以解决因矿石杂质含量波动对磷铵产品质量的影响，稳定磷铵产品质量。
为实现上述目的，发明人经过探索与研究，采用将磷矿浆或磷矿粉与磷酸混合的方法，利用游离硫酸及磷酸的H+活化能分解磷矿，将矿浆或矿粉中不溶的P2O5 转化为可溶性有效P2O5，发生的化学反应如下：
Ca5F(PO4)3+5H2SO4+10H2O =3H3PO4+5CaSO4·2H2O+HF↑
提供的具体方法是：在湿法磷酸的磷酸萃取槽与稀磷酸储槽之间增设脱硫槽，矿浆储槽用管道接入脱硫槽，磷酸萃取槽萃取并过滤得到的稀磷酸有管道连接脱硫槽，脱硫槽又有管道连接稀磷酸储槽；磷酸萃取槽萃取并过滤得到的稀磷酸用泵送入脱硫槽，同时矿浆也用泵送入脱硫槽；稀磷酸与矿浆在脱硫槽中进行反应，以降低稀磷酸中的游离硫酸含量；经过脱硫的稀磷酸用泵送去稀磷酸储槽，用于下游的工序；所述矿浆的加入质量V 矿浆按照以下的计算式求出：
0.7×稀磷酸比重×稀磷酸中的SO3质量分数
V 矿浆＝稀磷酸加入量×—————————————————————
矿浆比重×矿浆中的CaO质量分数
式中的0.7是CaO和SO3 的摩尔质量之比。
上述磷酸萃取槽与稀磷酸储槽之间有副线管道。
上述脱硫槽是带有搅拌器的反应设备。
上述计算式中的稀磷酸比重、矿浆比重以及过滤的稀磷酸SO3质量分数是在现场取样、分析得到的，矿浆中的CaO质量分数则取一周以来矿浆样中CaO平均含量，再按矿浆中CaO与稀磷酸中SO3的摩尔比(0.8～1)∶1确定配料。
上述脱硫反应的其他工艺条件是根据磷酸的性质和操作实际选定的：反应温度即过滤稀磷酸出酸温度控制在50℃～70℃、搅拌强度由萃取槽搅拌桨转速确定在50～80r/min。
发明人指出：如果用矿粉代替矿浆，需要将矿粉折合为含相同质量矿粉的矿浆，从而计算矿粉的加入质量。
发明人还指出：由于稀磷酸中SO3浓度、比重以及矿浆中CaO的平均含量不确定，需要根据具体的酸矿比例调整工艺指标。
本发明应用于不选矿的湿法磷酸生产工艺，可以解决磷矿石的质量波动较大影响磷铵生产的问题，具体优点如下：（1）磷铵产品质量得到稳定：脱硫稀磷酸生产磷酸一铵产品，每降低磷酸中1％的SO3，产品的总养分提高约1.0％；脱硫稀磷酸生产磷酸二铵，每降低磷酸中1％的SO3，产品的总养分提高约0.6％。（2）节约生产成本：降低萃取硫酸消耗和浓缩的电力能耗，每生产1吨浓磷酸可节电4kW·h，节约萃取工序成本的同时也降低浓缩工序成本。
附图说明
附图1为本发明的稀磷酸脱硫工艺流程框图。萃取稀磷酸打入虚线部分的脱硫反应槽，与矿浆进行脱硫反应，然后再打进稀磷酸储槽。
具体实施方式
实施例：
贵州开磷（集团）有限责任公司规模为年产萃取磷酸700kt100％P2O5，如附图1，在磷酸萃取槽与稀磷酸储槽之间增设脱硫槽，其容积为460m3，附带搅拌桨9台、双层桨叶、转速69r/min、电机功率45kW。
将过滤稀磷酸通过出酸管按100m3/h稳定加入脱硫槽，同时矿浆也用泵送入脱硫槽；投料前对过滤稀磷酸和矿浆进行分析，其中稀磷酸SO3浓度3.3%、比重为1.31、酸温60℃，矿浆CaO含量46.12%、比重为1.85。则根据计算式求得矿浆的加入量为3.55m3/h，即生产工艺的酸矿比约为28∶1。其他工艺条件根据磷酸的性质和操作实际选定：反应温度即过滤稀磷酸温度60℃、搅拌强度由萃取槽搅拌桨转速确定为69r/min。稀磷酸与矿浆在脱硫槽中进行反应，降低稀磷酸中的游离硫酸含量。经过脱硫的稀磷酸用泵送去稀磷酸储槽。
实施效果如下：每年节约硫酸约42kt，按硫酸均价450元/t，每年节约成本1890万元；按当地蒸汽价150元/t计算，每年节约蒸汽成本3360万元；按当地电价0.42元/度计算，节约电费287万元。直接经济效益为5358万元/年。
Claims (5)
1.降低稀磷酸中SO3浓度的方法，其特征在于在湿法磷酸的磷酸萃取槽与稀磷酸储槽之间增设脱硫槽，矿浆储槽用管道接入脱硫槽，磷酸萃取槽萃取并过滤得到的稀磷酸有管道连接脱硫槽，脱硫槽又有管道连接稀磷酸储槽；磷酸萃取槽萃取并过滤得到的稀磷酸用泵送入脱硫槽，同时矿浆也用泵送入脱硫槽；稀磷酸与矿浆在脱硫槽中进行反应，以降低稀磷酸中的游离硫酸含量；经过脱硫的稀磷酸用泵送去稀磷酸储槽，用于下游的工序；所述矿浆的加入质量V 矿浆按照以下的计算式求出：
0.7×稀磷酸比重×稀磷酸中的SO3质量分数
V 矿浆＝稀磷酸加入量×————————————————————
矿浆比重×矿浆中的CaO质量分数
式中的0.7是CaO和SO3 的摩尔质量之比。
2. 按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述磷酸萃取槽与稀磷酸储槽之间有副线管道。
3. 按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述脱硫槽是带有搅拌器的反应设备。
4. 按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述计算式中的稀磷酸比重、矿浆比重以及过滤的稀磷酸SO3质量分数是在现场取样分析得到的，矿浆中的CaO质量分数则取一周以来矿浆样中CaO平均含量，再按矿浆中CaO与稀磷酸中SO3的摩尔比(0.8～1)∶1确定配料。
5. 按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述脱硫反应的工艺条件是根据磷酸的性质和操作实际选定的：反应温度即过滤稀磷酸出酸温度控制在50℃～70℃、搅拌强度由萃取槽搅拌桨转速确定在50～80r/min。
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