CN112919520A - 一种磷石膏深度脱磷的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种磷石膏深度脱磷的方法，属于磷石膏脱磷的技术领域。一种磷石膏深度脱磷的方法，包括以下步骤：(1)磷石膏酸化；(2)磷酸盐沉积；(3)有机质絮凝；(4)制备二水石膏。本发明的脱磷方法可有效地将磷石膏中的磷酸根进行去除，经过多批试验测试结果可以看出，本发明的脱磷方法可将磷石膏中磷酸根的含量由2％左右降低至0.15％以下。并且在制备二水石膏结束后剩余的母液，可进行浓缩作为无机复合肥料使用，真正的做到了物尽其用。

Description

一种磷石膏深度脱磷的方法
技术领域
本发明属于磷石膏脱磷的技术领域，具体涉及一种磷石膏深度脱磷的方法。
背景技术
磷石膏是湿法制磷酸工艺中产生的固体废弃物，其组分主要是硫酸钙，还有未完全分解的磷矿、残余的磷酸、氟化物、酸不溶物、有机质等。采用湿法工艺生产磷酸，每生产1吨磷酸，就会产生4.5～5吨磷石膏。磷石膏中存在可溶性磷杂质，可溶性磷杂质的主要成分为可溶磷、游离的磷酸以及Ca(H2PO4)2。可溶性磷一般存在于磷石膏的表面上，部分磷酸，磷酸容易随雨水渗透至土壤中污染环境。因此对磷石膏进行脱磷处理是非常重要的。
现有的磷石膏脱磷处理有以下几种方法：
1、水洗法：水洗法是目前采用较多的脱磷方法，一般通过水洗的方法可以去除大部分杂质。但是水洗法存在着耗水量大、能耗相对较多、洗涤水容易造成二次污染等问题。
2、酸洗法：酸洗法是一种较为常见的化学除杂方法，其多使用硫酸作为浸取液，在经过洗涤后可溶解磷石膏中所含的不溶性磷、铁、铝、镁等化合物，能够获得较好的除杂效果。但是由于磷石膏自身成本较低，使用酸洗法无疑会增加其成本。
3、煅烧法：煅烧法是将磷石膏置于高温下进行煅烧使其失水，通常用于粘度大的磷石膏，煅烧后的磷石膏会转化成磷酸盐。但是由于煅烧温度较高，通常会在750℃下进行煅烧，能耗相对较大，并且煅烧后的产物一般只作为建筑原料，这无疑缩小了其应用范围。
上述的磷石膏脱磷的常用处理方法，均不能够达到完全脱磷的要求，因此，需要寻找一种可以完全脱磷的工艺。
发明内容
针对现有技术中磷石膏无法完全脱磷以及脱磷成本高、易造成再次污染等问题，本发明提供一种磷石膏深度脱磷的方法，以解决上述问题。本发明使用了化学脱磷的方法，通过控制脱磷工艺中的投料比以及pH，达到了深度脱磷的效果。
本发明的技术方案为：
一种磷石膏深度脱磷的方法，包括以下步骤：(1)磷石膏酸化；(2)磷酸盐沉积；(3)有机质絮凝；(4)制备二水石膏。具体步骤如下：
(1)取磷石膏，粉碎后加入硝酸溶液，控制反应温度55～60℃，搅拌反应至反应液中无明显颗粒物质，得酸化反应液。
(2)取步骤(1)的酸化反应液，先加入明矾，搅拌溶解后，加入氢氧化钾，控制反应液pH至1～2，静置，将反应液降温至10～15℃。在本步骤中须先加入明矾，使得反应液中生成磷酸铝的晶种，在后续调节pH时，磷酸铝会逐渐析出。如果先加入氢氧化钾调节反应液pH，则反应液中极易生成溶解度更小的氢氧化钙，从而会影响后续磷酸铝的生成。静置后过滤，得过滤液。
(3)向步骤(2)的过滤液中加入氢氧化钾调节过滤液的pH至3.7～4.7，搅拌1h后静置。调节pH的原因是将过滤液中多余的铝沉降，同时生成的氢氧化铝凝胶可以吸附净化过滤液中微小的有机质。对静置后的过滤液进行过滤，得净化液。
(4)控温55～60℃，向步骤(3)制备的净化液中加入硫酸盐，慢速搅拌，反应1.5～2.0h，生成半水石膏；然后控制半水石膏混合液的温度为40～50℃，加入二水石膏晶种，反应4～5h后，过滤，水洗得二水石膏。滤液中主要离子为SO4 2-、NH4 +、K+、NO3 -，滤液经浓缩、析晶后，所得产物可用于制备无机复合肥料。
优选的，所述步骤(1)中，粉碎后磷石膏的粒度≤1mm。
优选的，所述步骤(1)中，硝酸浓度为40～50％。
优选的，所述步骤(1)中，硝酸的用量为以磷石膏投料量计1.5～2.2mL/g。
优选的，所述步骤(2)中，明矾的加入量为以磷石膏投料量计0.10～0.12g/g。
优选的，所述步骤(4)中，硫酸盐的加入量为以磷石膏投料量计3～3.5g/g。
优选的，所述步骤(4)中，硫酸盐为硫酸铵或硫酸钾中的一种。
优选的，所述步骤(4)中，二水石膏晶种的加入量为以磷石膏投料量计0.5～1.0g/g。
本发明的有益效果为：
本发明的脱磷方法可有效地将磷石膏中的磷酸根进行去除，经过多批试验测试结果可以看出，本发明的脱磷方法可将磷石膏中磷酸根的含量由2％左右降低至0.15％以下。并且在制备二水石膏结束后剩余的母液，可进行浓缩作为无机复合肥料使用，真正的做到了物尽其用。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
一种磷石膏深度脱磷的方法，具体步骤如下：
(1)磷石膏酸化：取磷石膏500g(磷石膏取自山东三奇矿业，经含量测定P2O5为2.1％)，粉碎至粒度≤1mm后加入800mL 50％的硝酸溶液，控制反应温度55～60℃，搅拌反应至反应液中无明显颗粒物质，得酸化反应液。
(2)磷酸盐沉积：取步骤(1)的酸化反应液，先加入明矾50g，搅拌溶解后，加入氢氧化钾，控制反应液pH＝1，静置，将反应液降温至10～15℃；静置后过滤，得过滤液。
(3)有机质絮凝：向步骤(2)的过滤液中加入氢氧化钾调节过滤液的pH＝4.7，搅拌1h后静置。对静置后的过滤液进行过滤，得净化液。
(4)制备二水石膏：控温55～60℃，向步骤(3)制备的净化液中加入硫酸铵1500g，慢速搅拌，反应1.5h，生成半水石膏；然后控制半水石膏混合液的温度为40～50℃，加入二水石膏晶种300g，反应4h后，过滤，水洗得二水石膏。检测二水石膏中磷酸根含量为0.11％。
实施例2
一种磷石膏深度脱磷的方法，具体步骤如下：
(1)磷石膏酸化：取磷石膏1000g(磷石膏取自山东三奇矿业，经含量测定P2O5为2.1％)，粉碎至粒度≤1mm后加入2000mL 45％的硝酸溶液，控制反应温度55～60℃，搅拌反应至反应液中无明显颗粒物质，得酸化反应液。
(2)磷酸盐沉积：取步骤(1)的酸化反应液，先加入明矾105g，搅拌溶解后，加入氢氧化钾，控制反应液pH＝1，静置，将反应液降温至10～15℃；静置后过滤，得过滤液。
(3)有机质絮凝：向步骤(2)的过滤液中加入氢氧化钾调节过滤液的pH＝4.4，搅拌1h后静置。对静置后的过滤液进行过滤，得净化液。
(4)制备二水石膏：控温55～60℃，向步骤(3)制备的净化液中加入硫酸铵3000g，慢速搅拌，反应2h，生成半水石膏；然后控制半水石膏混合液的温度为40～50℃，加入二水石膏晶种650g，反应4.5h后，过滤，水洗得二水石膏。检测二水石膏中磷酸根含量为0.13％。
实施例3
一种磷石膏深度脱磷的方法，具体步骤如下：
(1)磷石膏酸化：取磷石膏1000g(磷石膏取自山东三奇矿业，经含量测定P2O5为2.4％)，粉碎至粒度≤1mm后加入2000mL 45％的硝酸溶液，控制反应温度55～60℃，搅拌反应至反应液中无明显颗粒物质，得酸化反应液。
(2)磷酸盐沉积：取步骤(1)的酸化反应液，先加入明矾100g，搅拌溶解后，加入氢氧化钾，控制反应液pH＝1，静置，将反应液降温至10～15℃；静置后过滤，得过滤液。
(3)有机质絮凝：向步骤(2)的过滤液中加入氢氧化钾调节过滤液的pH＝4.5，搅拌1h后静置。对静置后的过滤液进行过滤，得净化液。
(4)制备二水石膏：控温55～60℃，向步骤(3)制备的净化液中加入硫酸铵3200g，慢速搅拌，反应2h，生成半水石膏；然后控制半水石膏混合液的温度为40～50℃，加入二水石膏晶种700g，反应5h后，过滤，水洗得二水石膏。检测二水石膏中磷酸根含量为0.14％。
尽管通过优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求所述的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种磷石膏深度脱磷的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)磷石膏酸化；(2)磷酸盐沉积；(3)有机质絮凝；(4)制备二水石膏。
2.如权利要求1所述的磷石膏深度脱磷方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)取磷石膏，粉碎后加入硝酸溶液，控制反应温度55～60℃，搅拌反应至反应液中无明显颗粒物质，得酸化反应液；
(2)取步骤(1)的酸化反应液，先加入明矾，搅拌溶解后，加入氢氧化钾，控制反应液pH至1～2，静置，将反应液降温至10～15℃；静置后过滤，得过滤液；
(3)向步骤(2)的过滤液中加入氢氧化钾调节过滤液的pH至3.7～4.7，搅拌1h后静置；对静置后的过滤液进行过滤，得净化液；
(4)控温55～60℃，向步骤(3)制备的净化液中加入硫酸盐，慢速搅拌，反应1.5～2.0h，生成半水石膏；然后控制半水石膏混合液的温度为40～50℃，加入二水石膏晶种，反应4～5h后，过滤，水洗得二水石膏。
3.如权利要求2所述的磷石膏深度脱磷方法，其特征在于，所述步骤(1)中，粉碎后磷石膏的粒度≤1mm。
4.如权利要求2所述的磷石膏深度脱磷方法，其特征在于，所述步骤(1)中，硝酸浓度为40～50％。
5.如权利要求2所述的磷石膏深度脱磷方法，其特征在于，所述步骤(1)中，硝酸的用量为以磷石膏投料量计1.5～2.2mL/g。
6.如权利要求2所述的磷石膏深度脱磷方法，其特征在于，所述步骤(2)中，明矾的加入量为以磷石膏投料量计0.10～0.12g/g。
7.如权利要求2所述的磷石膏深度脱磷方法，其特征在于，所述步骤(4)中，硫酸盐的加入量为以磷石膏投料量计3～3.5g/g。
8.如权利要求2所述的磷石膏深度脱磷方法，其特征在于，所述步骤(4)中，硫酸盐为硫酸铵或硫酸钾中的一种。
9.如权利要求2所述的磷石膏深度脱磷方法，其特征在于，所述步骤(4)中，二水石膏晶种的加入量为以磷石膏投料量计0.5～1.0g/g。
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