CN103086335B - 一种二水-半水湿法磷酸工艺生产磷酸联产a-半水石膏的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种二水-半水湿法磷酸工艺生产磷酸联产a-半水石膏的方法，二水部分的生产工艺为：反应槽温度为70℃-80℃，停留时间1.5h-3h，游离硫酸根浓度为1%-2%，生产出的湿法磷酸浓度ω(P₂O₅)为35%-39%。半水部分的生产工艺为：反应槽温度为86℃-94℃，停留时间1h-2h，游离硫酸根的质量浓度6%-8%。半水工艺生产出的磷酸浓度ω(P₂O₅)为10%-15%，作为二水部分的返酸，联产的半水磷石膏结晶水在5-7%，石膏中游离P₂O₅的质量百分数小于0.4%，其晶型为a-半水磷石膏。本发明相对二水工艺提高了磷酸浓度，磷回收率提高到98%以上，所联产a-半水石膏可以作为建筑石膏产品直接利用，节省能耗。

Description

一种二水-半水湿法磷酸工艺生产磷酸联产a-半水石膏的方法

技术领域

本发明涉及磷酸，具体来说涉及一种二水-半水湿法磷酸工艺生产磷酸联产a-半水磷石膏的方法。

背景技术

磷酸的工业生产方法可分为两大类，一类是热法生产，制得的产品称为热法磷酸，工业用元素磷经氧化、吸收制成磷酸。元素磷一般是由电炉法生产，故又称电热法磷酸。

另一类是湿法生产，制得产品称为湿法磷酸。从广义上讲，如是用强无机酸（如硫酸、盐酸、硝酸、氟硅酸等）分解磷矿而制取的磷酸，都可统称为湿法磷酸。在湿法磷酸生产中，随着反应过程料浆温度、磷酸浓度、硫酸用量等工艺条件的不同，硫酸钙水合物有三种不同形态存在，即二水物、半水物、无水物。按照生成硫酸钙结晶形态的不同，湿法磷酸生产流程有无水物流程、半水物流程、二水物流程、半水-二水物流程和二水-半水物流程。世界上绝大部分的湿法磷酸生产都是采用二水物法工艺。

磷石膏是磷化工生产中最主要的工业副产品，我国湿法萃取磷酸90%以上采用二水法流程，产品磷酸ω(P₂O₅)在24%～28%，副产二水磷石膏，其结晶水在16%～18%、ω(P₂O₅)在0.8%～1.5%。通常生产1tP₂O₅就要排放4.5-5.5t磷石膏，长期以来磷石膏因含有一定磷、氟、有机物等杂质而难以利用，根据不完全统计，迄今全世界58个国家的磷石膏累计排放量已达56亿吨，每年新增1.1～1.5亿吨，磷石膏的资源化综合利用已经成为关系到磷化工可持续发展和环境保护的重大课题。

在世界范围内，磷石膏有超过50种利用途径，应用较成熟的水泥工业，如用磷石膏制硫酸联产水泥、磷石膏做水泥缓凝剂和矿化剂等。磷石膏制硫酸联产水泥工艺二水磷石膏需脱水到半水磷石膏后才能进行配料，然后用于分解、煅烧制成硫酸与水泥，而且要求磷石膏石膏中的ω(P₂O₅)小于0.5%。另外磷石膏在不同的工艺条件下可以制成β型、α型半水石膏粉或无水石膏粉后加入适量的矿物外加剂或化学外加剂制成各种石膏建材产品。煅烧制得多为β型半水石膏，α半水石膏与β半水石膏相比，具有强度高（干燥抗压强度道道25～50MPa）、性价比优越、用途广的特点，成为磷石膏研制新型石膏建材，解决磷石膏问题的一个重要途径。

经查看相关的国内外文献，未看到与本发明相同的生产工艺。

发明内容

本发明的目的是针对二水法磷酸工艺生产的磷酸浓度较低、磷回收率低和二水磷石膏难利用的问题，提供了一种二水-半水湿法磷酸工艺联产a-半水磷石膏的方法。

本发明的目的是采用以下技术方案来实现的：

本发明的一种二水-半水湿法磷酸工艺联产a-半水磷石膏的方法，包括以下步骤：

1.磷精矿浆与浓硫酸加入反应槽进行反应，同时将半水工艺生产出的稀磷酸与部分成品磷酸作为返酸加入反应槽。反应槽温度控制为70℃-80℃，停留时间1.5h-3h。游离硫酸根浓度为1%-2%，在该反应槽内控制反应工艺条件生成粗大、均匀、稳定的二水磷石膏。

2.将二水物料浆进行过滤，不需洗涤，滤液作为成品磷酸，滤饼为二水磷石膏。部分产品磷酸与半水工艺生产出的稀磷酸配制成返酸使用，二水磷石膏送至半水磷石膏转化槽。

3.加硫酸和返酸入半水物转化槽与二水磷石膏进行反应，控制温度86℃-94℃，游离硫酸根的质量浓度为6%-8%，停留时间1h-2h。

4.将半水磷石膏料浆进行过滤，滤饼进行二次洗涤，洗净后半水石膏为a型，可直接作为建材材料，用于磷石膏制磷酸联产水泥原料时，降低脱除磷石膏结晶水的能耗。

5.本发明二水-半水磷酸工艺中，萃取磷酸浓度ω(P₂O₅)为35%-39%，半水工艺生产出的磷酸浓度ω(P₂O₅)为10%-15%，作为二水生产部分的返酸，联产的半水磷石膏结晶水在5-7%，石膏中游离P₂O₅的质量百分数小于0.4%，其晶型为a-半水磷石膏。

与现有技术相比，本发明相对二水工艺提高了磷酸浓度，磷回收率提高到98%以上，所联产a-半水石膏可以作为建筑石膏产品直接利用或者作为磷石膏制磷酸联产水泥原料，节省脱水的能耗，解决磷含量超标的问题。

具体实施方式

一种二水-半水湿法磷酸工艺联产a-半水磷石膏的方法，包括以下步骤：

实施例1：称取磷精矿浆2380g，加入24%的稀磷酸7600g，升温至70℃，加入H₂SO₄（98%）1376g，液固比2.5:1，反应1.5h然后进行过滤，滤液一部分作为成品磷酸，其浓度为35%P₂O₅，一部分用来配制返酸。滤饼进入下一步反应，加入20%稀磷酸6000g，升温至94℃，加入H₂SO₄（98%）900g，液固比2.5:1，反应2h然后进行过滤，滤饼用3000g热水进行洗涤，过滤磷酸与洗涤液用来配制返酸，滤饼经过分析为a-半水磷石膏，含结晶水为5%，石膏中游离P₂O₅的质量百分数为0.4%。

实施例2：称取磷精矿粉2400g，加入24%的稀磷酸7600g，升温至75℃，加入H₂SO₄（98%）1376g，液固比2.5:1，反应2.5h，然后进行过滤，滤液一部分作为成品磷酸，其浓度为37%P₂O₅，一部分用来配制返酸。滤饼进入下一步反应，加入20%稀磷酸6000g，升温至90℃，逐滴加入H₂SO₄（98%）950g，液固比2.5:1，反应1.5h，然后进行过滤，滤饼用3100g热水进行洗涤，过滤磷酸与洗涤液用来配制返酸，滤饼经过分析为a-半水磷石膏，含结晶水为5.8%，石膏中游离P₂O₅的质量百分数为0.36%。

实施例3：称取磷精矿粉2500g，加入24%的稀磷酸7800g，升温至80℃，加入H₂SO₄（98%）1380g，液固比2.5:1，反应3.0h然后进行过滤，滤液一部分作为成品磷酸，其浓度为39%P₂O₅，一部分用来配制返酸。滤饼进入下一步反应，加入20%稀磷酸6100g，升温至86℃，加入H₂SO₄（98%）950g，液固比2.5:1，反应1.0h，然后进行过滤，滤饼用3200g热水进行洗涤，过滤磷酸与洗涤液用来配制返酸，滤饼经过分析为a-半水磷石膏，含结晶水为7%，石膏中游离P₂O₅的质量百分数0.2%。

Claims (1)

1.一种二水-半水法制湿法磷酸联产a-半水石膏的方法，其特征是该方法采用以下步骤：

（1） 磷精矿浆与浓硫酸加入反应槽进行反应，同时将半水工艺生产出的稀磷酸与部分成品磷酸作为返酸加入反应槽；反应槽温度控制为70℃-80℃，停留时间1.5h-3h；游离硫酸根浓度为1%-2%，在该反应槽内控制反应工艺条件生成粗大、均匀、稳定的二水磷石膏；

（2） 将二水物料浆进行过滤，不需洗涤，滤液作为成品磷酸，滤饼为二水磷石膏；部分产品磷酸与半水工艺生产出的稀磷酸配制成返酸使用，二水磷石膏送至半水磷石膏转化槽；

（3） 加硫酸和返酸入半水物转化槽与二水磷石膏进行反应，控制温度86℃-94℃，游离硫酸根浓度6%-8%，停留时间1h-2h；

（4） 将半水磷石膏料浆进行过滤，滤饼进行二次洗涤，洗净后半水石膏为a型，可直接作为建材材料，用于磷石膏制磷酸联产水泥原料时，降低脱除磷石膏结晶水的能耗；

（5） 二水-半水磷酸工艺中，萃取磷酸浓度ωP₂O₅为35%-39%，半水工艺生产出的磷酸浓度ωP₂O₅为10%-15%，作为二水部分的返酸，联产的半水磷石膏结晶水在5%-7%，石膏中游离P₂O₅含量小于0.4%，其晶型为a-半水磷石膏。