CN111732086A - 一种半水-二水法制备磷酸联产高纯石膏工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种半水‑二水法制备磷酸联产高纯石膏工艺,磷矿粉和硫酸在萃取槽中进行半水萃取,料浆经过过滤机I过滤后,滤液I在中和池中与矿粉再次进行萃取反应,澄清后稠浆返回萃取槽中进行再次萃取,清液进入养晶槽中进行回调晶体析出,经过压滤机固液分离,分离晶体经过洗涤后得到高纯石膏,分离、洗涤液体为磷酸和少量硫酸,洗涤液与滤饼I进行反应,料浆经过过滤机II过滤后滤饼II为二水磷石膏,滤液II进入萃取槽中继续进行萃取。本发明用半水制磷酸,得到40%五氧化二磷的磷酸,不用浓缩或者很少的浓缩,节约能源;得到比较清的浓的磷酸和比较高纯度的石膏,直接可以做为商品销售。
Description
技术领域
本发明属于磷酸制备领域,具体涉及一种半水-二水法制备磷酸联产高纯石膏工艺。
背景技术
湿法磷酸生产工艺分半水法、二水法、半水二水法,其中以二水法工艺是最为成熟,半水工艺对磷矿质量要求比较高,否则萃取率不高,矿采用干磨,以矿粉的形式加入。半水—二水工艺与半水工艺一样。磷矿中主要化学成分是Ca5F(PO4)3,当它与硫酸反应时候,生成磷酸和难溶性硫酸钙结晶。其化学反应式如下:
当反应温度,硫酸加入量等条件不同,硫酸钙可以以三种不同 的结晶形态沉淀出来,分别为二水硫酸钙(CaSO4·2H2O),半水硫 酸钙(CaSO4·1/2H2O)和无水硫酸钙(CaSO4)。半水-二水法生产 工艺技术是控制反应条件,先结晶生成半水硫酸钙,同时伴随高浓度 磷酸,再改变反应条件,水合重结晶生成二水硫酸钙,称之为半水-二水法工艺。传统二水法制的磷石膏的磷石膏因为含杂质较高往往作为废料堆弃,造成固体污染,浪费资源。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明提供一种半水-二水法制备磷酸联产高纯石膏工艺,能够得到纯度比较高的石膏。
具体技术方案为:一种半水-二水法制备磷酸联产高纯石膏系统,包括萃取槽、过滤机I、中和池、澄清池、养晶槽、压滤机、转化池、过滤机II,萃取槽上方设置有磷矿粉入口和硫酸入口,萃取槽下端设置有浆料出口,浆料出口与过滤机I连接;过滤机I的滤液出口与中和池连接,中和池上方设置有矿粉入口;中和池下端通过管道与澄清池连接;澄清池的清液出口与养晶槽连接,澄清池的稠浆出口通过管道与萃取槽连接;养晶槽上方设置有硫酸入口,养晶池出口与分离器连接,分离器出口与洗涤池连接,洗涤池出口压滤机连接,压滤机液体出口与转化池连接,过滤机I中的滤饼I进入转化池中;转化池的料浆出口与过滤机II连接,转化池中形成的料浆进入过滤机II中过滤,滤液II出口与萃取槽连接,滤饼II为二水磷石膏,压滤机固体出口为高纯石膏。
其工艺为:磷矿粉和硫酸在萃取槽中进行半水萃取,料浆经过过滤机I过滤后,滤液I在中和池中与矿粉再次进行萃取反应,澄清后稠浆返回萃取槽中进行再次萃取,清液进入养晶槽中进行回调晶体析出,经过分离器分离固体进入洗涤池进行洗涤,洗涤后的混合物经压滤机固液分离,分离晶体经过洗涤后得到高纯石膏,分离、洗涤液体为磷酸和少量硫酸,洗涤液与滤饼I进行反应,料浆经过过滤机II过滤后滤饼II为二水磷石膏,滤液II进入萃取槽中继续进行萃取。
有益效果:
(1)半水制磷酸,得到40%五氧化二磷的磷酸,不用浓缩或者很少的浓缩,节约能源;(2)把得到的磷酸利用矿粉进行预中和,充分利用硫酸根离子和氢离子的浓度,得到比较清的浓的磷酸和比较高纯度的石膏,直接可以做为商品销售。
附图说明
图1为本发明的示意图。
具体实施方式
一种半水-二水法制备磷酸联产高纯石膏系统,包括萃取槽、过滤机I、中和池、澄清池、养晶池、洗涤池、转化池、过滤机II,
萃取槽上方设置有磷矿粉入口和硫酸入口,萃取槽下端设置有浆料出口,浆料出口与过滤机I连接;过滤机I的滤液出口与中和池连接,中和池上方设置有矿粉入口;中和池下端通过管道与澄清池连接;澄清池的清液出口与养晶槽连接,澄清池的稠浆出口通过管道与萃取槽连接;养晶槽上方设置有硫酸入口,养晶池出口与分离器连接,分离器出口与洗涤池连接,洗涤池出口压滤机连接,压滤机液体出口与转化池连接,过滤机I中的滤饼I进入转化池中;转化池的料浆出口与过滤机II连接,转化池中形成的料浆进入过滤机II中过滤,滤液II出口与萃取槽连接,滤饼II为二水磷石膏,压滤机固体出口为高纯石膏。
P2O5含量≥28%的磷矿,加工为-100目≥70%的磷矿粉,检测P2O5含量,经计量后从萃取槽上方设置有磷矿粉入口加入;98%的硫酸经计量后从萃取槽硫酸入口加入;返回稠浆测比重后,经过计量从萃取槽返回稠浆口加入;
磷矿粉在萃取槽中发生反应:Ca5F(PO4)3+5H2SO4+mH2O==3H3PO4+5CaSO4.m/5H2O+HF,该反应实际分两步进行,第一步:Ca5F(PO4)3+7H3PO4==5Ca(H2PO4)2+HF,第二步为5Ca(H2PO4)2+5H2SO4+mH2O==10H3PO4+5CaSO4.m/5H2O,当反应温度,硫酸加入量等条件不同,硫酸钙可以以三种不同 的结晶形态沉淀出来,分别为二水硫酸钙(CaSO4·2H2O),半水硫 酸钙(CaSO4·1/2H2O)和无水硫酸钙(CaSO4)。
通过控制硫酸加入量为总需求量的90%,保持硫酸根离子不足、钙离子过剩;让硫酸钙处于CaSO4-H2SO4-H3PO4-H2O四元平衡体系中的半水介稳定区,形成粗大的半水磷石膏。
过滤区滤液部分进入澄清池,澄清池与磷酸储槽连接,清液作为二水磷酸进入磷酸储槽,供后工序使用或进行浓缩,二水磷酸取酸量由进萃取槽的P2O5量决定,按照P2O5系统收率96%左右进行取酸,保持系统P2O5平衡,当指标有所波动的时候对取酸量进行微调;稠浆作为返酸返回磷酸系统。
洗涤池底部设置有出口,出口通过分离器接转化池,在转化池中加入98%硫酸(有计量装置),调节硫酸加入量,保持料浆中,料浆三氧化硫3-4%,使硫酸根离子过量,钙离子含量不足,通过闪冷系统控制料浆温度在70-80℃之间,让硫酸钙处于CaSO4-H2SO4-H3PO4-H2O四元平衡体系中的二水稳定区,生成粗大的二水磷石膏;
转化池出口连接输送泵,泵出口连接过滤机II,过滤机II得到的滤饼II为可直接作为商品出售的二水磷石膏,滤液进入萃取槽。指标见表1。
Claims (2)
1.一种半水-二水法制备磷酸联产高纯石膏工艺,其特征在于,磷矿粉和硫酸在萃取槽中进行半水萃取,料浆经过过滤机I过滤后,滤液I在中和池中与矿粉再次进行萃取反应,澄清后稠浆返回萃取槽中进行再次萃取,清液进入养晶槽中进行回调晶体析出,经过分离器分离固体进入洗涤池进行洗涤,洗涤后的混合物经压滤机固液分离,分离晶体经过洗涤后得到高纯石膏,分离、洗涤液体为磷酸和少量硫酸,洗涤液与滤饼I进行反应,料浆经过过滤机II过滤后滤饼II为二水磷石膏,滤液II进入萃取槽中继续进行萃取。
2.如权利要求1所述的一种半水-二水法制备磷酸联产高纯石膏工艺,其特征在于,其制备系统为:包括萃取槽、过滤机I、中和池、澄清池、养晶槽、压滤机、转化池、过滤机II,
萃取槽上方设置有磷矿粉入口和硫酸入口,萃取槽下端设置有浆料出口,浆料出口与过滤机I连接;过滤机I的滤液出口与中和池连接,中和池上方设置有矿粉入口;中和池下端通过管道与澄清池连接;澄清池的清液出口与养晶槽连接,澄清池的稠浆出口通过管道与萃取槽连接;养晶槽上方设置有硫酸入口,养晶池出口与分离器连接,分离器出口与洗涤池连接,洗涤池出口压滤机连接,压滤机液体出口与转化池连接,过滤机I中的滤饼I进入转化池中;转化池的料浆出口与过滤机II连接,转化池中形成的料浆进入过滤机II中过滤,滤液II出口与萃取槽连接,滤饼II为二水磷石膏,压滤机固体出口为高纯石膏。
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