CN108622868A - 一种针对中低品位磷矿的萃取槽 - Google Patents
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Abstract
本发明属于磷矿石制磷酸技术领域，具体涉及一种针对中低品位磷矿的萃取槽，包括主萃取区、辅助萃取区、养晶区三个反应区，所述主萃取区、辅助萃取区、养晶区通过连接管顺序连接；主萃取区由料浆槽、若干个主萃取槽、回浆槽通过连接管顺序连接，并且回浆槽与料浆槽通过连接管连接；养晶区分别由若干个养晶槽组成，各养晶槽之间通过连接管顺序连接，辅助萃取区辅助萃取槽剩余40~50%料浆依次通过所有养晶槽，最末端养晶槽料浆进入过滤机，滤液为磷酸溶液，滤饼为硫酸钙。本发明实现了中低品位磷矿的高效萃取，且获得了过滤性能良好的硫酸钙结晶，萃取率达到97%，洗涤率达到98.5%。
Description
技术领域
本发明属于磷矿石制磷酸技术领域，具体涉及一种针对中低品位磷矿的萃取槽。
背景技术
磷酸主要用于制药、食品、肥料等工业，包括作为防锈剂，食品添加剂，牙科和矫形外科，EDIC腐蚀剂，电解质，助焊剂，分散剂，工业腐蚀剂，肥料的原料和组件家居清洁产品，具有广阔的应用市场。磷酸生产主要分为热法磷酸、湿法磷酸，湿法磷酸就是磷矿石与强酸在一定指标环境下发生萃取反应，由强酸制得弱酸的过程，简称萃取。我国磷资源总量近170亿吨，但不能直接利用的中低品位胶磷矿高达110亿吨，约占磷资源总量的65%。近40年来，由于国内大部分矿山企业实行“采富弃贫”的开采心态，造成了磷矿资源的巨大浪费。造成我国作为世界上磷矿石第一大需求国，剩余富矿仅能维持十多年开采。为了合理利用资源，实现可持续发展，研究开发中低品位磷矿萃取磷酸技术是当下迫在眉睫的事情。针对中低品位磷矿的萃取，原有的针对高品位矿浆的萃取槽存在产量低，产品不达标的情况，因此急需一种针对中低品位磷矿的萃取槽，有效的实现用磷矿石萃取制得磷酸。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种针对中低品位磷矿的萃取槽，有效的
实现用磷矿石萃取制得磷酸，萃取率高。
技术方案为：一种针对中低品位磷矿的萃取槽，包括主萃取区、辅助萃取区、养晶区三个反应区，所述主萃取区、辅助萃取区、养晶区通过连接管顺序连接；
主萃取区由料浆槽、若干个主萃取槽、回浆槽通过连接管顺序连接，并且回浆槽与料浆槽通过连接管连接，磷矿浆加入料浆槽，硫酸加入主萃取槽，物料依次通过料浆槽、主萃取槽、回浆槽，回浆槽料浆60~70%返回料浆槽，30~40%进入辅助萃取区；
辅助萃取区由若干个补酸槽和若干个辅助萃取槽通过连接管顺序连接，并且最后一个辅助萃取槽与第一个补酸槽通过连接管连接，主萃取区回浆槽剩余30~40%料浆进入辅助萃取区的第一个补酸槽，在补酸槽补加硫酸，物料依次通过补酸槽和辅助萃取槽，辅助萃取槽料浆50~60%返回补酸槽，40~50%进入养晶区；
养晶区分别由若干个养晶槽组成，各养晶槽之间通过连接管顺序连接，辅助萃取区辅助萃取槽剩余40~50%料浆依次通过所有养晶槽，最末端养晶槽料浆进入过滤机，滤液为磷酸溶液，滤饼为硫酸钙。
进一步，所述主萃取区容积占总反应区域容积40~50%，所述辅助萃取区容积占总反应区域容积20~30%，所述养晶区容积占总反应区域容积20~30%。
进一步，所述主萃取槽数目为2~4个，所述补酸槽为2~3个，所述辅助萃取槽为3~8个。
进一步，所述主萃取槽和补酸槽加入的硫酸浓度为80~90%。
进一步，所述料浆槽中加入磷矿浆的浓度为20~30%。
进一步，所述料浆槽、主萃取槽、回浆槽、补酸槽、辅助萃取槽、养晶槽内均设置有搅拌装置。
进一步主萃取区、辅助萃取区、养晶区的高度一次降低，以便于主萃取区、辅助萃取区、养晶区的液体能够顺利流动，达到良好的反应效果。
本发明的有益效果：中低品位磷矿普遍存在反应活性低、杂质含量高，造成副反应多、料浆粘度大，结晶细小、磷矿颗粒容易出现包裹。通过本专利实现了中低品位磷矿的高效萃取，且获得了过滤性能良好的硫酸钙结晶，萃取率达到97%，洗涤率达到98.5%。
附图说明
图1为本新型的示意图
1-料浆槽，2-主萃取槽I，3-主萃取槽II ，4-回浆槽，5-补酸槽I，6-补酸槽II ，7-辅助萃取槽I 、8-辅助萃取槽II ，9-辅助萃取槽III，10-辅助萃取槽V，11-养晶槽I，12-养晶槽II ，13-养晶槽III，14-养晶槽V，15-养晶槽Ⅵ，16-养晶槽Ⅶ。
具体实施方式
如图1所示，由1个料浆槽、2个主萃取槽、2补酸槽、4个辅助萃取槽、6个养晶槽组成的萃取槽为例，具体介绍其运行过程，各个槽中均设置有搅拌装置。
实施例1
主萃取区容积占总反应区域容积40%，主萃取区由料浆槽1、主萃取槽2、主萃取槽3、回浆槽4组成，料浆槽1、主萃取槽I2、主萃取槽II3、回浆槽4通过连接管顺序首尾连接（也就是1、2、3、4顺序连接，4和1连接），浓度为20%的磷矿浆加入料浆槽1,浓度为80%的硫酸加入主萃取槽I2和主萃取槽II3，物料依次通过1、2、3、4，回浆槽4中的料浆60%返回料浆槽1，40%进入补酸槽I5；
辅助萃取区容积占总反应区域容积30%，辅助萃取区由补酸槽I5、补酸槽II6、辅助萃取槽I7、辅助萃取槽II8、辅助萃取槽III9、辅助萃取槽V10组成，补酸槽I5、补酸槽II6、辅助萃取槽I7、辅助萃取槽II8、辅助萃取槽III9、辅助萃取槽V10通过连接管顺序首尾连接（补酸槽I5、补酸槽II6、辅助萃取槽I7、辅助萃取槽II8、辅助萃取槽III9、辅助萃取槽V10通过连接管顺序连接，辅助萃取槽V10和补酸槽I5通过连接管连接），在5和6适量补加浓度为80%的硫酸，物料依次通过5、6、7、8、9、10，辅助萃取槽V10料浆50%返回补酸槽I5，50%进入养晶槽11；
养晶区容积占总反应区域容积30%，养晶区由养晶槽I1、养晶槽II12、养晶槽III13、养晶槽V14、养晶槽Ⅵ15和养晶槽Ⅵ16组成，养晶槽11、12、13、14、15和16通过连接管顺序连接（养晶槽11、12、13、14、15、16通过连接管顺序相连，但是养晶槽11和16首尾不相连），物料依次通过养晶槽11、12、13、14、15、16，养晶槽Ⅵ16料浆进入过滤机，滤液为磷酸溶液，滤饼为硫酸钙。
实施例2
主萃取区容积占总反应区域容积50%，主萃取区由料浆槽1、主萃取槽2、主萃取槽3、回浆槽4组成，料浆槽1、主萃取槽I2、主萃取槽II3、回浆槽4通过连接管顺序首尾连接（也就是1、2、3、4顺序连接，4和1连接），浓度为20%的磷矿浆加入料浆槽1,浓度为80%的硫酸加入主萃取槽I2和主萃取槽II3，物料依次通过1、2、3、4，回浆槽4中的料浆60%返回料浆槽1，40%进入补酸槽I5；
辅助萃取区容积占总反应区域容积25%，辅助萃取区由补酸槽I5、补酸槽II6、辅助萃取槽I7、辅助萃取槽II8、辅助萃取槽III9、辅助萃取槽V10组成，补酸槽I5、补酸槽II6、辅助萃取槽I7、辅助萃取槽II8、辅助萃取槽III9、辅助萃取槽V10通过连接管顺序首尾连接（补酸槽I5、补酸槽II6、辅助萃取槽I7、辅助萃取槽II8、辅助萃取槽III9、辅助萃取槽V10通过连接管顺序连接，辅助萃取槽V10和补酸槽I5通过连接管连接），在5和6适量补加浓度为80%的硫酸，物料依次通过5、6、7、8、9、10，辅助萃取槽V10料浆50%返回补酸槽I5，50%进入养晶槽11；
养晶区容积占总反应区域容积25%，养晶区由养晶槽I1、养晶槽II12、养晶槽III13、养晶槽V14、养晶槽Ⅵ15和养晶槽Ⅵ16组成，养晶槽11、12、13、14、15和16通过连接管顺序连接（养晶槽11、12、13、14、15、16通过连接管顺序相连，但是养晶槽11和16首尾不相连），物料依次通过养晶槽11、12、13、14、15、16，养晶槽Ⅵ16料浆进入过滤机，滤液为磷酸溶液，滤饼为硫酸钙。
本发明的基本原理：
湿法磷酸是使用硫酸或者其他强酸分解磷矿所制得磷酸的方法，也称萃取。主萃取区搅拌强度大、返浆量大，有利于尽快分散物料降低过饱和度，提高萃取率；辅助萃取区搅拌强度较大、有返浆量，有利于降低晶体表面过饱和度，促进晶体成长；养晶区搅拌强度较小、没有返浆，有利于减少破碎晶核的产生，进一步减少晶体表面过饱和度，促进晶体成长，提高过滤强度。
1区加入磷矿浆与70%的返回料浆混合是为了充分利用返回料浆中的氢离子对磷矿颗粒进行分解，使磷矿中的钙离子进入溶液中，同时大量的返浆降低系统的过饱和度，减少晶核的产生、避免磷矿颗粒产生包裹现象；2、3区为了利用硫酸根结合钙离子形成硫酸钙（石膏）沉淀，同时进一步分解磷矿，分别加入硫酸是为了降低系统的过饱和度，减少晶核的产生、避免磷矿颗粒产生包裹现象；4区料浆一部分进入5区继续进行萃取，另一部分返回1区调节工艺指标。
辅助萃取区:分为6个反应区，根据工艺要求，在5-6区适量补加硫酸，物料依次通过5-6-7-8-9-10区反应槽，10区反应槽料浆一部分返回5区，另一部分进入5区反应槽；
5、6区为了利用硫酸根结合钙离子形成硫酸钙（石膏），同时进一步分解磷矿，分别加入硫酸是为了降低系统的过饱和度，减少晶核的产生、避免磷矿颗粒产生包裹现象；7、8、9、10区进一步消除料浆过饱和度，进一步分解磷矿。料浆进入11区继续进行养晶。
养晶区:分为6个反应区，物料依次通过11-12-13-14-15-16区反应槽，16区反应槽料浆进入过滤机。
11-16区的作用主要是在温和反应（低搅拌强度）条件下，逐步将料浆中的细小晶体溶解到液相中，同时将液相中的硫酸根离子和钙离子转移到石膏晶体表面，消除过饱和度，促进晶体进一步长大。
本专利实现了中低品位磷矿的高效萃取，且获得了过滤性能良好的硫酸钙结晶，萃取率达到97%，洗涤率达到98.5%。
中低品位磷矿普遍存在反应活性低、杂质含量高，造成副反应多、料浆粘度大，结晶细小、磷矿颗粒容易出现包裹。通过本专利工艺的方法，在前期加大搅拌和返浆量，采用分区加料，充分降低过饱和度，充分更新反应表面，极大的提高了萃取率。在中后期采取逐步减小搅拌强度、适度返浆、增加停留时间，使萃取反应充分进行，同时将细小结晶溶解，促进石膏晶体进一步长大，不但提高了萃取率，同时因为结晶粗大，过滤强度和洗涤率也大大提高。
所述料浆槽、主萃取槽、回浆槽、补酸槽、辅助萃取槽、养晶槽之间的区别是，槽体构成材料和结构基本一样，就是在生产过程中的作用不同。
系统多余热量采用抽放冷却，萃取尾气经三级洗涤达标后经烟囱排空。
Claims (6)
1.一种针对中低品位磷矿的萃取槽，其特征在于，包括主萃取区、辅助萃取区、养晶区三个反应区，所述主萃取区、辅助萃取区、养晶区通过连接管顺序连接；
主萃取区由料浆槽、若干个主萃取槽、回浆槽通过连接管顺序连接，并且回浆槽与料浆槽通过连接管连接，磷矿浆加入料浆槽，硫酸加入主萃取槽，物料依次通过料浆槽、主萃取槽、回浆槽，回浆槽料浆60~70%返回料浆槽，30~40%进入辅助萃取区；
辅助萃取区由若干个补酸槽和若干个辅助萃取槽通过连接管顺序连接，并且最后一个辅助萃取槽与第一个补酸槽通过连接管连接，主萃取区回浆槽剩余30~40%料浆进入辅助萃取区的第一个补酸槽，在补酸槽补加硫酸，物料依次通过补酸槽和辅助萃取槽，辅助萃取槽料浆50~60%返回补酸槽，40~50%进入养晶区；
养晶区分别由若干个养晶槽组成，各养晶槽之间通过连接管顺序连接，辅助萃取区辅助萃取槽剩余40~50%料浆依次通过所有养晶槽，最末端养晶槽料浆进入过滤机，滤液为磷酸溶液，滤饼为硫酸钙。
2.如权利要求1所述的一种针对中低品位磷矿的萃取槽，其特征在于，所述主萃取区容积占总反应区域容积40~50%，所述辅助萃取区容积占总反应区域容积20~30%，所述养晶区容积占总反应区域容积20~30%。
3.如权利要求1所述的一种针对中低品位磷矿的萃取槽，其特征在于，
所述主萃取槽数目为2~4个，所述补酸槽为2~3个，所述辅助萃取槽为3~8个。
4.如权利要求1所述的一种针对中低品位磷矿的萃取工艺，其特征在于，所述主萃取槽和补酸槽加入的硫酸浓度为80~90%。
5.如权利要求1所述的一种针对中低品位磷矿的萃取工艺，其特征在于，所述料浆槽中加入磷矿浆的浓度为20~30%。
6.如权利要求1所述的一种针对中低品位磷矿的萃取工艺，其特征在于，所述料浆槽、主萃取槽、回浆槽、补酸槽、辅助萃取槽、养晶槽内均设置有搅拌装置。
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