CN103359699A - 一种湿法磷酸溶矿工艺 - Google Patents

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本发明公开了一种湿法磷酸溶矿工艺，其特征在于包括以下工艺步骤：首先将过量的磷酸溶液与磷矿粉混合，加热并搅拌发生反应，生成Ca(HPO4)2溶解于溶液中形成混合溶液；然后将磷矿粉中未溶解的固体滤出，并用水对滤渣进行洗涤，洗涤液与滤液混合形成酸解液；再向酸解液中加入过量的硫酸，搅拌反应，得到固液混合物，然后通过过滤得到滤液和滤渣，用水洗涤滤渣，再将滤渣烘干粉碎后得到纯度大于96%的磷石膏成品。本发明一种湿法磷酸溶矿工艺，操作简单方便，制备得到的磷石膏杂质含量少，能够重复利用，不会产生堆积问题，不污染环境，且生产得到的磷酸中杂质的含量得到减低，有利于磷酸的净化。

Description

一种湿法磷酸溶矿工艺
技术领域
本发明属于磷石膏生产技术领域，具体的说，涉及一种湿法磷酸溶矿工艺。
背景技术
通常所称的“湿法磷酸”实际上是指硫酸法湿法磷酸，即用硫酸分解磷矿生产得到的磷酸。硫酸法的特点是矿石分解后的产物磷酸为液相，副产物硫酸钙是溶解度很小的固相。两者的分离是简单的液固分离，具有其他工艺方法无可比拟的优越性。因此，硫酸法生产磷酸工艺在湿法磷酸生产中处于主导地位，硫酸法生产磷酸工艺实质为与磷矿石中的Ca5F(PO4)3与H2SO4反应生成CaSO4.2H2O、磷酸和HF的过程，但是在磷矿石被分解的同时，磷矿石中的其他无机物杂质也被硫酸分解，发生各种副反应，导致磷酸中杂质含量较多。如：
CaCO3+H2SO4+H2O—CaSO4·2H2O↓+CO2↑；
MgCO3+H2SO4—MgSO4·+CO2↑+H2O。
同时磷矿石中的杂质也较多，不易发生反应分解，从而导致硫酸法生产磷酸工艺最后得到的大量磷石膏废渣中含有的杂质也较多，而我国每年排放磷石膏多达5000多吨，而其有效利用的不足10%，主要原因也就是磷石膏品质差、杂质多。湿法磷酸产生的磷石膏绝大部分都以堆存的形式放置于堆场，对环境造成不可逆转的负面影响。
但由于磷石膏堆存面临巨大的环境风险，寻找一种经济上可行又环保的磷石膏堆存方式成为国内企业的当务之急。然而，堆存技术再先进，终究土地资源是有限的。终极的解决方案还是要靠综合利用，减少生产产生的磷石膏中杂质的含量，提高磷石膏品质。
现有技术缺点：硫酸法生产的磷酸不够纯，同时生产得到的磷石膏含有许多杂质，对磷石膏不能有效的利用，从而产生堆积，浪费土地资源，污染环境。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明的目的在于提供一种在硫酸法生产磷酸工艺中提高所得磷石膏品质，减少磷酸中杂质的湿法磷酸溶矿工艺。
本发明的目的是这样实现的：一种湿法磷酸溶矿工艺，其关键在于包括以下工艺步骤：首先将过量的磷酸溶液与磷矿粉混合，加热并搅拌发生反应，生成Ca(H2PO4)2溶解于溶液中形成混合溶液；然后将磷矿粉中未溶解的固体滤出，并用水对滤渣进行洗涤，洗涤液与滤液混合形成酸解液；再向酸解液中边搅拌边加入过量的硫酸，静置反应，得到固液混合物，然后通过过滤得到滤液和滤渣，用水洗涤滤渣，再将滤渣烘干粉碎后得到纯度大于96%的磷石膏成品。
上述一种湿法磷酸溶矿工艺，具体操作方法为：
（1）将重量份数为1-10份的磷矿粉与体积份数为80-120份的质量分数为20-40%的磷酸溶液混合，然后水浴加热至70-90℃并搅拌，转速为300-450r/min，反应1-2h，所述磷矿粉中含有的Ca5F(PO4)3与磷酸发生反应，生成Ca(H2PO4)2溶解于溶液中形成混合溶液；所述磷矿粉与磷酸发生的反应为：
Ca5F(PO4)3+7H3PO4—5Ca(H2PO4)2+HF；
（2）将步骤（1）形成的混合物进行真空过滤，再用体积份数4-7份的水洗涤滤渣，将洗涤水混入滤液中形成酸解液；
（3）在萃取槽中加入所述步骤（2）形成的酸解液，水浴加热至50-70℃并搅拌，转速为100-250r/min，再在10-30分钟内匀速加入体积份数6-9份的体积分数为98%的浓硫酸，再停止搅拌，静置反应0.5-2h，得到固液混合物，反应方程式为：
5Ca(H2PO4)2+5H2SO4+10H2O—10H3PO4+5CaSO4·2H2O↓；
（4）将步骤（3）所述得固液混合物进行真空过滤得到滤液和滤渣，并用体积份数15-25份的水洗涤滤渣，然后将滤渣烘干粉碎后得到纯度大于96%的磷石膏成品。
上述一种湿法磷酸溶矿工艺，称取所述步骤（2）中滤渣的重量，计算得到磷矿中P2O5溶出率为94-98%。
上述步骤（4）所得滤液为磷酸溶液，其酸浓为22-45%，该滤液的80-90%和步骤（4）所得的洗涤水作为步骤（1）中的磷酸进行循环利用，剩余的所述滤液则进入净化工序制成成品磷酸。
上述磷矿粉中P2O5收率为92-94%。
有益效果：
本发明一种湿法磷酸溶矿工艺，操作简单方便，制备得到的磷石膏杂质含量少，能够重复利用，不会产生堆积问题，不污染环境，且生产得到的磷酸中杂质的含量得到减低，有利于磷酸的净化。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
实施:1：
一种磷铵生产节酸降氨方法，其步骤为：
（1）将1kg磷矿粉与80L的质量分数为35%的磷酸溶液混合，然后水浴加热至90℃并搅拌，转速为300r/min，反应2h，所述磷矿粉中含有的Ca5F(PO4)3与磷酸发生反应，生成Ca(H2PO4)2溶解于溶液中形成混合溶液；所述磷矿粉与磷酸发生的反应为：
Ca5F(PO4)3+7H3PO4—5Ca(H2PO4)2+HF；
（2）将步骤（1）形成的混合物进行真空过滤，再用4L的水洗涤滤渣，将洗涤水混入滤液中形成酸解液；并称取得到滤渣重量为60g，计算得到P2O5溶出率为94%。
（3）在萃取槽中加入所述步骤（2）形成的酸解液，水浴加热至70℃并搅拌，转速为250r/min，再在10分钟内匀速加入6L的体积分数为98%的浓硫酸并搅拌，然后停止搅拌，静置反应2h，得到固液混合物，反应方程式为：
5Ca(H2PO4)2+5H2SO4+10H2O—10H3PO4+5CaSO4·2H2O↓；
（4）将步骤（3）所述得固液混合物进行真空过滤得到滤液和滤渣，并用25L的水洗涤滤渣，然后将滤渣烘干粉碎后得到纯度97%的磷石膏成品，磷矿粉中P2O5收率为94%；将步骤（4）所得滤液的80%和洗涤水作为步骤（1）中的磷酸进行循环利用，剩余的滤液则进入净化工序制成成品磷酸。
实施例2：
一种磷铵生产节酸降氨方法，其步骤为：
（1）将10kg磷矿粉与120L质量分数为20%的磷酸溶液混合，然后水浴加热至70℃并搅拌，转速为450r/min，反应1h，所述磷矿粉中含有的Ca5F(PO4)3与磷酸发生反应，生成Ca(H2PO4)2溶解于溶液中形成混合溶液；所述磷矿粉与磷酸发生的反应为：
Ca5F(PO4)3+7H3PO4—5Ca(H2PO4)2+HF；
（2）将步骤（1）形成的混合物进行真空过滤，再用7L的水洗涤滤渣，将洗涤水混入滤液中形成酸解液；并称取滤渣重量为400g，得到P2O5溶出率为96%。
（3）在萃取槽中加入所述步骤（2）形成的酸解液，水浴加热至50℃并搅拌，转速为100r/min，再在30分钟内匀速加入9L的体积分数为98%的浓硫酸并搅拌，然后停止搅拌，静置反应0.5h，得到固液混合物，反应方程式为：
5Ca(H2PO4)2+5H2SO4+10H2O—10H3PO4+5CaSO4·2H2O↓；
（4）将步骤（3）所述得固液混合物进行真空过滤得到滤液和滤渣，并用15L的水洗涤滤渣，然后将滤渣烘干粉碎后得到纯度98%的磷石膏成品，磷矿粉中P2O5收率为92%；将步骤（4）所得滤液的90%和洗涤水作为步骤（1）中的磷酸进行循环利用，剩余的滤液则进入净化工序制成成品磷酸。
实施例3：
一种磷铵生产节酸降氨方法，其步骤为：
（1）将5kg磷矿粉与100L质量分数为40%的磷酸溶液混合，然后水浴加热至80℃并搅拌，转速为400r/min，反应1.5h，所述磷矿粉中含有的Ca5F(PO4)3与磷酸发生反应，生成Ca(H2PO4)2溶解于溶液中形成混合溶液；所述磷矿粉与磷酸发生的反应为：
Ca5F(PO4)3+7H3PO4—5Ca(H2PO4)2+HF；
（2）将步骤（1）形成的混合物进行真空过滤，再用5L的水洗涤滤渣，将洗涤水混入滤液中形成酸解液。然后称取滤渣重量为100g，得到P2O5溶出率为98%；
（3）在萃取槽中加入所述步骤（2）形成的酸解液，水浴加热至60℃并搅拌，转速为200r/min，再在20分钟内匀速加入7L的体积分数为98%的浓硫酸并搅拌，然后停止搅拌，静置反应1h，得到固液混合物，反应方程式为：
5Ca(H2PO4)2+5H2SO4+10H2O—10H3PO4+5CaSO4·2H2O↓；
（4）将步骤（3）所述得固液混合物进行真空过滤得到滤液和滤渣，并用20L的水洗涤滤渣，然后将滤渣烘干粉碎后得到纯度97.5%的磷石膏成品，磷矿粉中P2O5收率为93%；将步骤（4）所得滤液的85%和洗涤水作为步骤（1）中的磷酸进行循环利用，剩余的滤液则进入净化工序制成成品磷酸。

Claims (5)

1.一种湿法磷酸溶矿工艺，其特征在于包括以下工艺步骤：首先将过量的磷酸溶液与磷矿粉混合，加热并搅拌发生反应，生成Ca(H2PO4)2溶解于溶液中形成混合溶液；然后将磷矿粉中未溶解的固体滤出，并用水对滤渣进行洗涤，洗涤液与滤液混合形成酸解液；再向酸解液中边搅拌边加入过量的硫酸，静置反应，得到固液混合物，然后通过过滤得到滤液和滤渣，用水洗涤滤渣，再将滤渣烘干粉碎后得到纯度大于96%的磷石膏成品。
2.根据权利要求1所述一种湿法磷酸溶矿工艺，其特征在于具体操作方法为：
（1）将重量份数为1-10份的磷矿粉与体积份数为80-120份的质量分数为20-40%的磷酸溶液混合，然后水浴加热至70-90℃并搅拌，转速为300-450r/min，反应1-2h，所述磷矿粉中含有的Ca5F(PO4)3与磷酸发生反应，生成Ca(H2PO4)2溶解于溶液中形成混合溶液；所述磷矿粉与磷酸发生的反应为：
Ca5F(PO4)3+7H3PO4—5Ca(H2PO4)2+HF；
（2）将步骤（1）形成的混合物进行真空过滤，再用体积份数为4-7份的水洗涤滤渣，将洗涤水混入滤液中形成酸解液；
（3）在萃取槽中加入所述步骤（2）形成的酸解液，水浴加热至50-70℃并搅拌，转速为100-250r/min，再在10-30分钟内匀速加入体积份数为6-9份的体积分数为98%的浓硫酸，再停止搅拌，静置反应0.5-2h，得到固液混合物，反应方程式为：
5Ca(H2PO4)2+5H2SO4+10H2O—10H3PO4+5CaSO4·2H2O↓；
（4）将步骤（3）所述得固液混合物进行真空过滤得到滤液和滤渣，并用体积份数15-25份的水洗涤滤渣，然后将滤渣烘干粉碎后得到纯度大于96%的磷石膏成品。
3.根据权利要求2所述一种湿法磷酸溶矿工艺，其特征在于：称取步骤（2）中滤渣的重量，计算得到磷矿中P2O5溶出率为94-98%。
4.根据权利要求2所述一种湿法磷酸溶矿工艺，其特征在于：所述步骤（4）所得滤液为磷酸溶液，其酸浓为22-45%，该滤液的80-90%和步骤（4）所得的洗涤水作为步骤（1）中的磷酸进行循环利用，剩余的所述滤液则进入净化工序制成成品磷酸。
5.根据权利要求2所述一种湿法磷酸溶矿工艺，其特征在于：所述磷矿粉中P2O5收率为92-94%。
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