CN103466583A - 一种磷铁氧化渣制取磷酸铁的方法 - Google Patents

一种磷铁氧化渣制取磷酸铁的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种磷铁生产磷酸后的氧化渣制取磷酸铁的方法，是以磷铁高温熔化后鼓入氧气或空气不断氧化燃烧制取磷酸后的磷铁氧化渣为原料，制取磷酸铁的工艺方法，其特征在于：按余渣中铁总重量的(2.64～3.0)倍加入硫酸进行溶萃反应，反应完成后过滤，滤渣作农肥利用，向滤液中补加磷酸，控制其中的铁、磷重量比为：(1∶0.56～0.6)，然后用碳酸氢铵或氨水，调pH值：(6～8)，升温到90～100℃，反应30～60分钟，再次过滤，滤液经浓缩、冷却结晶得硫铵肥料，滤渣经去离子水洗、烘干、得磷酸铁结晶产品，经煅烧，粉碎获得无水磷酸铁产品；本发明方法具有能耗低、资源利率高、工艺水全循环利用、生产成本低、产品副加值高、质量稳定可靠、经济效益显著的特点。

Description

一种磷铁氧化渣制取磷酸铁的方法
(一)技术领域：
本发明涉及化工技术领域，特别是涉及一种磷铁制取磷酸余渣(含磷酸亚铁、氧化铁废渣)的利用方法。
(二)背景技术：
一种利用工业生产次磷酸钠的含磷废渣制取磷烷的方法，专利号：200810053719；该专利方法包括以下步骤：将含磷废渣经预干燥破碎后加入五氧化二磷并搅拌均匀；在以氮气作为载气及保护气的条件下煅烧，制得含有磷酸钙盐颗粒的磷烷与氮气混合气体的粗产品；将磷酸钙盐颗粒分离后，采用低温冷冻分离方式，将混合气体产品中的氮气等杂质分离后，即可获得磷烷产品。本发明的优点是：生产方法简单实用、能耗低、无污染；制得的优质磷烷，纯度可达95％，可直接作为保鲜气使用或作为高温分解制取高纯黄磷的原料气；作为副产品同时制得的优质磷酸盐动物饲料添加剂中，磷含量高达18％以上。该专利方法所用废渣的主要化学成分是磷化钙，与发明方法所用废渣的化学成分氧化铁、磷酸亚铁完全不同。
本发明是在实施(专利申请号：201210305807.7，发明人和申请人与本发明相同)利用磷铁制取生铁及磷酸的方法中产生的本发明。在前专利方法实施的过程中，不可避免要产生一定量的含磷酸亚铁、氧化亚铁、三氧化二铁等的含磷、铁元素为主的废渣，其中含磷量：10-18％，含铁：30-40％，每生产一吨磷酸，要产生这种废渣300kg左右，按年产1万的小厂计，一年产生3千吨的废渣量。这些渣如不处理利用，将对环境产生违害，也浪费了宝贵的磷、铁资源。本发明的目的就是利用该余渣生产磷酸铁，以完善(专利申请号：201210305807.7)的专利技术，变废为宝，允分利用资源，达到保护环境、提高经济效益的目的。
(三)发明内容：
一种磷铁氧化渣制取磷酸铁的方法，是以磷铁高温熔化后鼓入氧气或空气不断氧化燃烧制取磷酸后的磷铁氧化渣为原料，按磷铁氧化渣中铁总重量(2.64～3.0)倍量加入硫酸(硫酸含量按100％计)进行溶萃反应，硫酸使用浓度为(25～60％)，反应温为：(60～120℃)，反应时间(2～5)小时，反应完成后过滤，滤渣主要是硅钙杂质，作农肥利用，向滤液中补加磷酸，控制其中的铁、磷重量比为：(1∶0.56～0.6)，然后用碳酸氢铵或氨水，调PH值：(6～8)，升温到90～100℃，反应30～60分钟，再次过滤，滤液经浓缩、冷却结晶得硫铵肥料，滤渣经去离子水洗、烘干、煅烧，粉碎获得无水磷酸铁产品；主要化学反应：Fe2O3+3H2SO4→Fe2(SO4)3+3H2O；Fe3(PO4)2+3H2SO4→2H3PO4+3FeSO4；H3PO4+FeSO4+2NH3·H2O→FePO4↓+(NH4)2SO4。
其具体工艺步骤如下：
1.按一定数量余渣中铁总重量的(2.64～3.0)倍量加入硫酸(硫酸含量按100％计)进行溶萃反应，硫酸使用浓度为(25～60％)，反应温为：(60～120℃)，反应时间(2～5)小时，溶萃反应完成后过滤，滤渣主要是硅钙杂质，作农肥利用。
2.向滤液中补加磷酸，磷酸用量以控制其中的铁、磷重量比为：(1∶0.56～0.6)为准，然后用碳酸氢铵或氨水，调PH值：(6～8)，升温到90～100℃，反应30～60分钟，再次过滤，滤液经浓缩、冷却结晶得硫铵肥料。
3.将上述滤渣用去离子水洗洗涤、脱水、烘干得磷酸铁产品，再经煅烧，粉碎获得无水磷酸铁产品；主要化学反应：Fe2O3+3H2SO4→Fe2(SO4)3+3H2O；Fe3(PO4)2+3H2SO4→2H3PO4+3FeSO4；H3PO4+FeSO4+2NH3·H2O→FePO4↓+(NH4)2SO4。
本发明方法具有能耗低、资源利率高、工艺水全循环利用、产品副加值高、质量稳定可靠、经济效益显著的特点。
(四)具体实施方式：
实施例一.
1.化验渣中的磷含量；铁含量。如：渣中的磷含量17.58％；渣中铁含量34.65％。
2.以5000升塘瓷反应罐为反应设备为例，准备好已化验的余渣1000kg。硫酸用量计算：1000kg×铁含量34.65％=346.5kg×2.8倍=970.2kg(100％含量硫酸)，商品硫酸浓度按92％计，应用商品硫酸量：1054.56kg，用水量：按硫酸浓度30％计，970.2kg÷0.3-1054.56kg=2179.44kg应加水量。取2179.44kg水，向水中加浓度92％的硫酸1054.56kg，得到30％浓度稀硫酸液3234kg。
3.向塘瓷反应罐中加入30％浓度稀硫酸液3234kg kg，搅拌下向塘瓷反应罐中加入已化验的余渣1000kg，分多次加入。控制反应温为：80℃左右，加完渣后可升温至100℃，反应2小时即泵入压滤机进行过滤。滤渣经水洗后作肥料。
4.根据化验渣中的磷含量17.58％；渣中铁含量34.65％，计算产补加的磷酸量：总铁量346.5kg，渣中磷175.8kg，按铁、磷重量比为：1∶0.56计，需总磷194.04kg，应补加磷量：194.04kg-渣中磷175.8kg=18.24kg，含量85％的磷酸含磷量按26.87％计，应补加含量85％的磷酸量：67.88kg。向滤液中加入含量85％的磷酸67.88kg，边加边搅拌，控制反应温度60～90℃。添加磷酸过程中，应取反应液和反应沉淀物分别化验其中的铁、磷含量并计算铁、磷重量比是否符合规定要求，采取有效措施，严格控制铁、磷重量比在(1∶0.56～0.6)的范围之内。加完磷酸后，搅拌反应20分钟。再向反应液中添加碳酸氢铵，至PH值：6-8范围，升温到95℃以上再反应30分钟，冷却到室温条件下过滤。滤液回收硫酸铵，滤渣用去离子水进行洗净可溶性硫铵、滤渣烘干得磷酸铁结晶产品，经煅烧，粉碎获得无水磷酸铁产品。
实施例二.
1.化验另一批渣中的磷含量；铁含量。如：渣中的磷含量14.85％；渣中铁含量38.66％。
2.以5000升塘瓷反应罐为反应设备为例，准备好已化验的余渣1000kg。硫酸用量计算：1000kg×铁含量38.66％=386.6kg×2.9倍＝1121.14kg(100％含量硫酸)，商品硫酸浓度按92％计，应用商品硫酸量：1218.63kg，用水量：按硫酸浓度30％计，1121.14kg÷0.3-1218.63kg=2518.5kg应加水量。取2518.5kg水，向水中加浓度92％的硫酸1218.63kg，得到30％浓度稀硫酸液3737.13kg。
3.向塘瓷反应罐中加入30％浓度稀硫酸液3737.13kg，搅拌下向塘瓷反应罐中加入已化验的余渣1000kg，分多次加入。控制反应温为：60℃左右，加完渣后可升温至100℃，反应4小时即泵入压滤机进行过滤。滤渣经水洗后作肥料。
4.根据化验渣中的磷含量14.85％；渣中铁含量38.66％，计算应补加的磷酸量：总铁量386.6kg，渣中磷148.5kg，按铁、磷重量比为：1∶0.6计，需总磷231.96kg，应补加磷量：231.96kg-渣中磷148.5kg=83.46kg，含量85％的磷酸含磷量按26.87％计，应补加含量85％的磷酸量：310.6kg。向滤液中加入含量85％的磷酸310.6kg，边加边搅拌，控制反应温度80～90℃。添加磷酸过程中，应取反应液和反应沉淀物分别化验其中的铁、磷含量并计算铁、磷重量比是否符合规定要求，采取有效措施，严格控制铁、磷重量比在(1∶0.56～0.6)的范围之内。加完磷酸后，搅拌反应20分钟。再向反应液中添加氨水有，至PH值：6-8范围，升温至95℃，再反应30分钟后冷却至室温下过滤。滤液回收硫酸铵，滤渣用去离子水进行洗净可溶性硫铵，滤渣烘干得磷酸铁结晶产品，经煅烧，粉碎获得无水磷酸铁产品。

Claims (1)

1.一种磷铁氧化渣制取磷酸铁的方法，是以磷铁高温熔化后鼓入氧气或空气不断氧化燃烧制取磷酸后的磷铁氧化渣为原料，制取磷酸铁的工艺方法，其特征在于：按余渣中铁总重量(2.64～3.0)倍量加入硫酸(硫酸含量按100％计)进行溶萃反应，硫酸使用浓度为(25～60％)，反应温为：(60～120℃)，反应时间(2～5)小时，反应完成后过滤，滤渣主要是硅钙杂质，作农肥利用，向滤液中补加磷酸，控制其中的铁、磷重量比为：(1∶0.56～0.6)，然后用碳酸氢铵或氨水，调PH值：(6～8)，升温到90～100℃，反应30～60分钟，再次过滤，滤液经浓缩、冷却结晶得硫铵肥料，滤渣经去离子水洗、烘干、煅烧，粉碎获得无水磷酸铁产品；主要化学反应：Fe2O3+3H2SO4→Fe2(SO4)3+3H2O；Fe3(PO4)2+3H2SO4→2H3PO4+3FeSO4；H3PO4+FeSO4+2NH3·H2O→FePO4↓+(NH4)2SO4。
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