CN103332664B - 一种半水法湿法磷酸生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种半水湿法磷酸生产工艺，包括以下过程:1)商品级磷矿石粉碎至60%的磷矿粉过100目筛；2）将粉碎过的磷矿石加入到装有质量浓度在50-55%的磷酸中，控制液固比12:1，反应温度60-80℃，进行分解反应60-90分钟；3）将上述反应料浆加入浓硫酸（93-98%）产生快速化学反应生成半水石膏和磷酸；4）将产生的半水石膏经过过滤机过滤，再用热水洗涤，干燥和粉磨得到产品半水建筑石膏粉；5）过滤得到的滤液是另一目标产品湿法磷酸。本发明的工艺解决了半水石膏的过滤和洗涤困难的问题，并且大幅降低了磷石膏资源化应用的成本。

Description

一种半水法湿法磷酸生产工艺
技术领域
    本发明涉及磷酸，具体地说，是一种半水法湿法磷酸生产工艺。
背景技术
    传统的半水法湿法磷酸生产工艺通过提高反应温度、控制硫酸不足等措施而实现半水法湿法磷酸工艺，存在作反应温度高、腐蚀增大、设备投资大的问题，还存在磷的萃取率和洗涤率低，导致磷损失大的问题。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种半水法湿法磷酸生产工艺，采用磷酸萃取磷矿通过提高液固比和控制磷酸浓度增加磷的转化率，同时解决了温度升高导致的设备腐蚀加剧的问题。
实现本发明目的的技术方案是：一种半水法湿法磷酸生产工艺，其工艺流程如下：
   （1）将商品级磷矿石用破碎机粉碎，保证60%以上的磷矿粉过100目筛；
（2）将粉碎过的磷矿石加入到装有质量浓度为50-55%的磷酸中，控制液固比12:1，反应温度60-80℃，进行分解反应60-90分钟；
（3）向上述反应料浆加入质量浓度为93-98%硫酸产生快速化学反应，控制反应时间为30-60分钟，生成半水石膏和磷酸；
（4）将产生的半水石膏用过滤机过滤，趁热再用热水洗涤，经干燥和粉磨得到产品半水建筑石膏粉；
（5）过滤得到的滤液是另一产品湿法磷酸。
上述步骤（1）中的商品级磷矿石的P2O5含量在28-32%，MgO含量在2%以内（均为质量百分含量）。
发明人指出：本发明将原来应用混酸萃取（磷酸+硫酸）的工艺采用分步反应的工艺（先用磷酸萃取，再用硫酸反应），首先用磷酸萃取磷矿，控制工艺条件将磷矿石中的钙元素最大量的以磷酸二氢钙的方式溶解入液相中，然后将反应的料浆按比例加入硫酸，同时控制料浆中的水含量，从而使所产生的石膏为半水石膏（CaSO4·0.5H2O），半水石膏经过过滤、洗涤、干燥、粉磨等步骤，最后得到建筑石膏粉产品外卖。过滤所得到的滤液即为湿法磷酸。本发明实现了在湿法磷酸生产过程中，直接得到了半水石膏产品，彻底解决了传统湿法磷酸工艺所产生的磷石膏——行业最难的大量磷石膏处理难题。
本发明磷酸萃取磷矿产生的料浆，加入硫酸反应得到半水石膏其原理是磷酸二氢钙与硫酸反应产生硫酸钙，在液相水含量不足（控制磷酸质量浓度50-55%）的条件下生成半水石膏，同时液固比较大，可得到长径比达到10:1以上的纤维状半水石膏，解决了半水石膏的过滤和洗涤困难的问题。本发明最大的意义是解决了磷石膏资源化最大的问题——高能耗，从而大幅降低了磷石膏资源化应用的成本。
具体实施方式
   下列实施例是对本发明的进一步解释和说明，对本发明不构成任何限制。
   实施例1
   称取100克磷矿石，经圆盘粉磨机粉磨至60% 的磷矿粉过100目筛，其成分为:P2O5 30%  CaO 48% MgO 1.3%  F 2.9%  SiO2 8%  倍半氧化物2.4%；
配制浓度为50%的磷酸溶液1100克，加入到1000ML容量的反应器中，用恒温加热装置（温度设定在85℃）加热搅拌 搅拌速度210rmp，当温度达到80℃时，加入上述磷矿粉，进行反应60分钟，反应结束后静停60分钟。
   将浓度为93%的硫酸缓慢加入到上述的反应料浆中，控制硫酸加入时间为30，加料完毕后，继续反应30分钟结束。
   将反应所产生的料浆用过滤机快速过滤，并加入60℃的热水洗涤滤饼，直到石膏洗水的pH值到6以上时，结束洗涤，将滤饼放入干燥风箱进行干燥，干燥温度100℃，干燥时间60分钟，滤饼经分析其全水含量6.8%，对照半水石膏的理论水含量为6.2%，从而判断所得的石膏为半水石膏。
对所得到的滤液进行化学分析，其浓度是：P2O5 39%。
   实施例2
      称取200克磷矿石，经圆盘粉磨机粉磨至60% 的磷矿粉过100目筛，其成分为:P2O5 30%  CaO 48% MgO 1.3%  F 2.9%  SiO2 8%  倍半氧化物2.4%；
配制浓度为50%的磷酸溶液2200克，加入到2000ML容量的反应器中，用恒温加热装置（温度设定在85℃）加热搅拌 搅拌速度210rmp，当温度达到80℃时，加入上述磷矿粉，进行反应60分钟，反应结束后静停60分钟。
   将浓度为93%的硫酸缓慢加入到上述的反应料浆中，控制硫酸加入时间为30，加料完毕后，继续反应30分钟结束。
   将反应所产生的料浆用过滤机快速过滤，并加入60℃的热水洗涤滤饼，直到石膏洗水的PH值到6以上时，结束洗涤，将滤饼放入干燥风箱进行干燥，干燥温度100℃，干燥时间60分钟，滤饼经分析其全水含量7.2%，对照半水石膏的理论水含量为6.2%，从而判断所得的石膏为半水石膏。
对所得到的滤液进行化学分析，其浓度是：P2O5 39%。
实施例3
   称取100克磷矿石，经圆盘粉磨机粉磨至60% 的磷矿粉过100目筛，，其成分为:P2O5 30%  CaO 48% MgO 1.3%  F 2.9%  SiO2 8%  倍半氧化物2.4%；
配制浓度为55%的磷酸溶液1100克，加入到1000ML容量的反应器中，用恒温加热装置（温度设定在80℃）加热搅拌 搅拌速度210rmp，当温度达到80℃时，加入上述磷矿粉，进行反应90分钟，反应结束后静停60分钟。
   将浓度为93%的硫酸缓慢加入到上述的反应料浆中，控制硫酸加入时间为30，加料完毕后，继续反应30分钟结束。
   将反应所产生的料浆用过滤机快速过滤，并加入60℃的热水洗涤滤饼，直到石膏洗水的PH值到6以上时，结束洗涤，将滤饼放入干燥风箱进行干燥，干燥温度100℃，干燥时间60分钟，滤饼经分析其全水含量7.0%，对照半水石膏的理论水含量为6.2%，从而判断所得的石膏为半水石膏。
对所得到的滤液进行化学分析，其浓度是：P2O5  42.9%。
实施例4
   称取100克磷矿石，经圆盘粉磨机粉磨至60% 的磷矿粉过100目筛，其成分为:P2O5 30%  CaO 48% MgO 1.3%  F 2.9%  SiO2 8%  倍半氧化物2.4%；
配制浓度为50%的磷酸溶液1100克，加入到1000ML容量的反应器中，用恒温加热装置（温度设定在90℃）加热搅拌 搅拌速度210rmp，当温度达到80℃时，加入上述磷矿粉，进行反应60分钟，反应结束后静停60分钟。
   将浓度为93%的硫酸缓慢加入到上述的反应料浆中，控制硫酸加入时间为30，加料完毕后，继续反应30分钟结束。
   将反应所产生的料浆用过滤机快速过滤，并加入60℃的热水洗涤滤饼，直到石膏洗水的PH值到6以上时，结束洗涤，将滤饼放入干燥风箱进行干燥，干燥温度100℃，干燥时间60分钟，滤饼经分析其全水含量6.7%，对照半水石膏的理论水含量为6.2%，从而判断所得的石膏为半水石膏。
对所得到的滤液进行化学分析，其浓度是：P2O5 39%。

Claims (1)

1.一种半水法湿法磷酸生产工艺，其特征是它包括以下步骤：
   （1）将商品级磷矿石用破碎机粉碎，保证60%以上的磷矿粉过100目筛；
（2）将粉碎过的磷矿石加入到装有浓度50-55%的磷酸中，控制液固比12:1，反应温度60-80℃，进行分解反应60-90分钟；
（3）将上述反应料浆加入93-98%硫酸产生快速化学反应30-60分钟，生成半水石膏和磷酸；
（4）将产生的半水石膏用过滤机过滤，趁热再用热水洗涤，经干燥和粉磨得到产品半水建筑石膏粉产品外卖；
（5）过滤得到的滤液是另一目标产品湿法磷酸；
    步骤（1）中所述商品级磷矿石的P2O5含量在28-32%，MgO含量在2%以内，水分控制在5%以内；上述浓度均为质量百分浓度。
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