CN104310364B - 一种磷酸淤渣的综合利用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种磷酸淤渣的综合利用方法，该方法采用盐酸溶液浸取磷酸淤渣，浸出液用四氯化钛溶液沉淀，经分离、洗涤和干燥得到磷酸钛产品；滤液加浓硫酸沉钙，得到优质硫酸钙，沉钙滤液在常压下蒸发浓缩至FeCl3含量大于38%后得到氯化铁溶液产品；本发明方法可有效利用磷酸淤渣中含有的有价成分，制取具有高附加值磷酸钛、硫酸钙和三氯化铁产品，实现资源的二次利用，该法具有工艺流程简单，设备要求简单，操作容易、安全等特点。
Description
技术领域
本发明属化工行业中二次资源利用的研究领域，具体为涉及湿法磷酸生产过程中产生的磷酸淤渣的综合利用。
背景技术
磷酸淤渣是湿法磷酸生产过程中，由于蒸发浓缩和湿法磷酸陈化、澄清、贮存等过程中产生的继沉淀盐的混合物，主要成分为磷、钙、铁、镁、铝的氧化物或磷酸盐等，其中含35～45％P2O5、15～20%Fe2O3、8～13%CaO、5％左右SO4 2－、3～5％F及3～5%K2O和Na2O等，是一种很好的二次资源，可用于提取磷、钙、铁等有价元素，生成具有较高附加值的化工产品。
在湿法磷酸的生产系统中，淤渣的存在使湿法磷酸生产消耗上升，高品质湿法磷酸的产出量下降等。目前湿法磷酸生产企业主要将磷酸淤渣及带有的磷酸一起返回生产系统实行封闭循环运行，但会导致磷酸料浆过滤困难，液相磷酸粘度偏高，过滤系统结垢堵塞等问题；其次是用于生产PMAP，但会导致产品太颗粒(≥1mm)含量大幅增加，产品颜色不均匀等问题；或用于生产过磷酸钙，但会导致过磷酸钙转化率低等问题。
本发明的目的就是开发一条将磷酸淤渣从湿法磷酸系统中分离后，直接利用磷酸淤渣生产具有较高附加值的化工产品，达到直接利用磷酸淤渣，从而减少磷酸淤渣对湿法磷酸生产系统和湿法磷酸利用的影响，提高湿法磷酸利用效率、降低成本的目的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种磷酸淤渣的综合利用方法，该方法综合利用磷肥工业副产物生产具有高附加值产品的工艺路线，达到资源综合利用，实现循环经济、节能减排目的。
本发明采用下列步骤来实现：
A、将含有湿法磷酸的酸渣混合物采用板框压滤机压滤分离，得到磷酸淤渣滤饼，滤液作为湿法磷酸使用；
B、对于A步骤得到的磷酸淤渣滤饼，在搅拌速度为400rpm，室温的条件下加入到预先已加入水的反应器中，保持固（滤饼）液质量体积比1:2～1:4，然后加入4～6mol/l的盐酸溶液，于自然温度条件下反应2～4小时，控制反应终点PH≤1.0，反应结束后真空过滤分离得到浸出液；
C、对于B步骤得到的浸出液，在搅拌速度200～500rpm、室温的条件下加入四氯化钛溶液，使体系中的Ti4+和PO4 3－的摩尔数比为3:4，反应2～4小时，促进磷酸钛沉淀的生成；
D.对于C步骤得到的混合物料，采用真空过滤分离固体物料，过滤后滤渣用固体物料体积2倍的水洗涤5次，然后于120℃干燥6小时得到磷酸钛产品；
E. 对于D步骤得到的滤液，在搅拌速度200～400rpm，自然温度条件下加入浓硫酸沉钙，使体系中的Ca2+和SO4 2－的摩尔数比为1:1，搅拌反应0.5～1.0小时后真空过滤，滤饼用水洗涤至PH为6～7，于100℃干燥4小时得到优质硫酸钙产品；
F.对于E步骤得到的滤液，在常压下蒸发浓缩，至溶液中FeCl3含量大于38%时，停止蒸发，冷却得到氯化铁溶液产品。
所述D步骤和E步骤中洗涤后洗液集中汇聚到洗涤槽中混合后，一部分直接返回浸出工序用于浸出液的配制，一部分经石灰中和处理至中性后返回洗涤过程循环使用。
本发明具有下列优点和效果：采用上述方案，可有效利用磷酸淤渣中含有的有价成分，制取具有高附加值磷酸钛、硫酸钙和三氯化铁产品，实现资源的二次利用。该法具有工艺流程简单，设备要求简单，操作容易、安全等特点。
附图说明
图1为本发明工艺流程图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围不局限于所述内容。
实施例1：将含有湿法磷酸的酸渣混合物采用板框压滤机压滤分离，得到磷酸淤渣滤饼，滤液作为湿法磷酸使用；对于磷酸淤渣滤饼，在搅拌速度为400rpm、室温的条件下加入到预先已加入水的反应器中，保持固（滤饼）液质量体积总比1:2，再加入5.0mol/l的盐酸溶液，于自然温度条件下反应2小时，控制反应终点PH≤1.0，反应结束后真空过滤分离得到浸出液；在搅拌速度200rpm、室温的条件下在浸出液中加入四氯化钛溶液，使体系中的Ti4+和PO4 3－的摩尔数比为3:4，反应4小时，促进磷酸钛沉淀的生成，然后采用真空过滤分离固体物料，过滤后滤渣用滤渣体积2倍的水洗涤5次，于120℃干燥6小时得到磷酸钛产品。过滤得到的滤液，在搅拌速度200rpm，自然温度条件下加入浓硫酸沉钙，使体系中的Ca2+和SO4 2－的摩尔数比为1:1，搅拌反应0.5小时后真空过滤，滤饼用水洗涤至pH为6～7，于100℃干燥4小时得到优质硫酸钙产品。分离硫酸钙得到的滤液，在常压下蒸发浓缩，至溶液中FeCl3含量大于38%时，停止蒸发，冷却得到氯化铁溶液产品（见图1）。
样品经分析：磷酸钛为非晶态产品，含Ti27.18%，P23.55%；硫酸钙产品含量CaSO4·2H2O达到98.62%，白度为96.54%；氯化铁溶液含FeCl3 41.53%。
实施例2：将含有湿法磷酸的酸渣混合物采用板框压滤机压滤分离，得到磷酸淤渣滤饼，滤液作为湿法磷酸使用；对于磷酸淤渣滤饼，在搅拌速度为400rpm、室温的条件下加入到预先已加入水的反应器中，保持固（滤饼）液质量体积总比1:4，再加入4.0mol/l的盐酸溶液，于自然温度条件下反应4小时，控制反应终点PH≤1.0，反应结束后真空过滤分离得到浸出液；在搅拌速度500rpm、室温的条件下在浸出液中加入四氯化钛溶液，使体系中的Ti4+和PO4 3－的摩尔数比为3:4，反应2小时，促进磷酸钛沉淀的生成，然后采用真空过滤分离固体物料，过滤后滤渣用滤渣体积2倍的水洗涤5次，于120℃干燥6小时得到磷酸钛产品；过滤得到的滤液，在搅拌速度400rpm，自然温度条件下加入浓硫酸沉钙，使体系中的Ca2+和SO4 2－的摩尔数比为1:1，搅拌反应1.0小时后真空过滤，滤饼用水洗涤至PH为6～7，于100℃干燥4小时得到优质硫酸钙产品。分离硫酸钙得到的滤液，在常压下蒸发浓缩，至溶液中FeCl3含量大于38%时，停止蒸发，冷却得到氯化铁溶液产品。
样品经分析：磷酸钛为非晶态产品，含Ti27.16%，P23.50%，硫酸钙产品含量CaSO4·2H2O达到99.12%，白度为97.33%；氯化铁溶液含FeCl3 38.76%。
实施例3：将含有湿法磷酸的酸渣混合物采用板框压滤机压滤分离，得到磷酸淤渣滤饼，滤液作为湿法磷酸使用；对于磷酸淤渣滤饼，在搅拌速度为400rpm、室温的条件下加入到预先已加入水的反应器中，保持固（滤饼）液质量体积总比1:3，再加入5.5mol/l的盐酸溶液，于自然温度条件下反应3小时，控制反应终点PH≤1.0，反应结束后真空过滤分离得到浸出液；在搅拌速度300rpm、室温的条件下于浸出液中加入四氯化钛溶液，使体系中的Ti4+和PO4 3－的摩尔数比为3:4，反应3小时，促进磷酸钛沉淀的生成，然后采用真空过滤分离固体物料，过滤后滤渣用滤渣体积2倍的水洗涤5次，于120℃干燥6小时得到磷酸钛产品；过滤得到的滤液，在搅拌速度300rpm，自然温度条件下加入浓硫酸沉钙，使体系中的Ca2+和SO4 2－的摩尔数比为1:1，搅拌反应0.5小时后真空过滤，滤饼用水洗涤至PH为6～7，于100℃干燥4小时得到优质硫酸钙产品。分离硫酸钙得到的滤液，在常压下蒸发浓缩，至溶液中FeCl3含量大于38%时，停止蒸发，冷却得到氯化铁溶液产品。
样品经分析：磷酸钛为非晶态产品，含Ti27.20%，P23.49%，硫酸钙产品含量CaSO4·2H2O达到97.48%，白度为95.68%；氯化铁溶液含FeCl3 40.12%。
实施例4：将含有湿法磷酸的酸渣混合物采用板框压滤机压滤分离，得到磷酸淤渣滤饼，滤液作为湿法磷酸使用；对于磷酸淤渣滤饼，在搅拌速度为400rpm、室温的条件下加入到预先已加入水的反应器中，保持固（滤饼）液质量体积总比1:2，再加入6.0mol/l的盐酸溶液，于自然温度条件下反应4小时，控制反应终点PH≤1.0，反应结束后真空过滤分离得到浸出液；在搅拌速度400rpm、室温的条件下于浸出液中加入四氯化钛溶液，使体系中的Ti4+和PO4 3－的摩尔数比为3:4，反应2小时，促进磷酸钛沉淀的生成，然后采用真空过滤分离固体物料，过滤后滤渣用滤渣体积2倍的水洗涤5次，于120℃干燥6小时得到磷酸钛产品。过滤得到的滤液，在搅拌速度250rpm，自然温度条件下加入浓硫酸沉钙，使体系中的Ca2+和SO4 2－的摩尔数比为1:1，搅拌反应0.75小时后真空过滤，滤饼用水洗涤至PH为6～7，于100℃干燥4小时得到优质硫酸钙产品。分离硫酸钙得到的滤液，在常压下蒸发浓缩，至溶液中FeCl3含量大于38%时，停止蒸发，冷却得到氯化铁溶液产品。
样品经分析：磷酸钛为非晶态产品，含Ti27.25%，P23.51%，硫酸钙产品含量CaSO4·2H2O达到98.85%，白度为97.69%；氯化铁溶液含FeCl3 39.47%。
Claims (1)
1.一种磷酸淤渣的综合利用方法，其特征在于经过下列步骤：
A、将含有湿法磷酸的酸渣混合物采用板框压滤机压滤分离，得到磷酸淤渣滤饼，滤液作为湿法磷酸使用；
B、对于A步骤得到的磷酸淤渣滤饼，在搅拌速度为400rpm、室温的条件下加入到预先已加入水的反应器中，保持固液质量体积比1:2～1:4，然后加入4～6mol/l的盐酸溶液，于自然温度条件下反应2～4小时，控制反应终点pH≤1.0，反应结束后真空过滤分离得到浸出液；
C、对于B步骤得到的浸出液，在搅拌速度200～500rpm、室温的条件下加入四氯化钛溶液，使体系中的Ti4+和PO4 3－的摩尔数比为3:4，反应2～4小时，促进磷酸钛沉淀的生成；
D、对于C步骤得到的混合物料，采用真空过滤分离，过滤后滤渣用滤渣体积2倍的水洗涤5次，然后于120℃干燥6小时得到磷酸钛产品；
E、 对于D步骤得到的滤液，在搅拌速度200～400rpm、自然温度条件下加入浓硫酸沉钙，使体系中的Ca2+和SO4 2－的摩尔数比为1:1，搅拌反应0.5～1.0小时后真空过滤，滤饼用水洗涤至pH为6～7，于100℃干燥4小时得到硫酸钙产品；
F、对于E步骤得到的滤液，在常压下蒸发浓缩，至溶液中FeCl3含量大于38%时，停止蒸发，冷却得到氯化铁溶液产品；
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