CN114835094B - 一种磷矿酸解原位萃磷制备湿法磷酸和硫酸钙的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种磷矿酸解原位萃磷制备湿法磷酸和硫酸钙的方法，在磷矿酸解过程中加入萃取剂，磷酸萃取过程与磷矿酸解过程同时进行，在磷酸浸出的同时实现磷酸的原位萃取分离；萃取剂包括磷酸酯类物质、醇类物质、酮类物质和磺化煤油，磷酸酯类物质、醇类物质以及酮类物质均对磷具有较好的萃取效果以及萃取选择性；且缩短了工艺流程，降低了成本。
Description
技术领域
本发明属于溶剂萃取法湿法磷酸领域，具体涉及一种磷矿酸解原位萃磷制备湿法磷酸和硫酸钙的方法。
背景技术
磷酸是一种重要的化工基础原料，广泛应用于农业、化工、冶金、国防、食品、医药、电子等领域。磷酸的工业生产方法有活法和湿法两种方式。活法磷酸纯度高，主要用于化学工业和食品医药方面。传统湿法磷酸产量大、效率高，磷矿酸解后过滤得到稀磷酸和磷石膏，但是酸相中的杂质含量远高于国家标准水平，酸相中的磷含量低，需要经过多次萃取过程，且得到的产品不能直接投入使用，需经后端浓缩萃取得到浓磷酸，流程复杂，成本高，磷石膏在酸液中易夹杂磷酸结晶效果差，且磷石膏中水溶磷含量高，难以利用，需经水洗等后端除磷再利用，流程复杂、能耗大等缺点。而且当前的萃磷萃取剂萃取效果不佳以及净化方法大多是得到粗质磷酸后运输到净化装置进行萃取净化，这样的净化方式不仅耗费了大量的人力、物力、空间等成本，而且不利于连续生产降低生产效率，严重影响我国湿法磷酸的产能。
CN206152398U公开了一种溶剂再生的湿法磷酸萃取系统，包括用于萃取磷酸的萃取塔，还包括用于蒸发溶剂的蒸发罐、用于凝结溶剂蒸汽的冷凝罐；所述萃取塔、蒸发罐、冷凝罐利用管道相互连接；所述萃取塔与蒸发罐之间安装有过滤装置；所述过滤装置包括竖直安装的筒体，筒体顶部设置有进口，底部设置有出口；筒体内设置有横向的隔板；隔板上开有安装孔，安装孔上安装有圆筒状的滤芯；所述滤芯一端开口一端封闭，并且其开口端与安装孔连接。具有上述结构的萃取系统，首先对溶剂进行过滤，然后进行蒸发，最后冷凝收集后重复利用，去除了萃取后溶剂中的杂质，使得溶剂可反复利用，并且不影响溶剂的萃取效果。
CN112408346A提供一种磷矿可控酸解同步萃取制备低杂湿法磷酸与硫酸钙的方法，所述方法包括：(1)混合磷矿、混酸溶液与有机萃取剂，同时进行酸解反应与萃取反应，得到第一三相产物；(2)混合硫酸溶液与步骤(1)所得第一三相产物，进行结晶反应，得到第二三相产物；(3)将步骤(2)所得第二三相产物进行三相分离，分别得到有机液相、湿法磷酸与硫酸钙；(4)将步骤(3)所得有机液相进行反萃处理，得到循环萃取剂，用于步骤(1)；该方法在湿法磷酸的酸解过程耦合杂质脱除相关系统，提升了磷酸与硫酸钙品质，简化了工艺流程，降低了处理难度。
但是，CN206152398U未考虑磷石膏中磷的处理以及萃取湿法磷酸过程中的传质以及萃取效率问题，CN112408346A没有考虑整个湿法磷酸过程杂质含量高难以同步除净以及磷的萃取率低的问题，不利于得到杂质含量低的磷石膏且以及不利于萃取剂的充分利用。
因此，有必要提供一种新的制备湿法磷酸的方法，既能减少磷石膏中的杂质，又具有较高的萃取效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种磷矿酸解原位萃磷制备湿法磷酸和硫酸钙的方法，在磷矿酸解过程中加入萃取剂，磷酸萃取过程与磷矿酸解过程同时进行，在磷酸浸出的同时实现磷酸的原位萃取分离；萃取剂包括磷酸酯类物质、醇类物质、酮类物质和磺化煤油，磷酸酯类物质、醇类物质以及酮类物质均对磷具有较好的萃取效果以及萃取选择性。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的目的在于提供一种磷矿酸解原位萃磷制备湿法磷酸和硫酸钙的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)将磷矿与第一酸溶液混合后进行溶解，得到反应浆液；
(2)将第二酸溶液、萃取剂与步骤(1)所述反应浆液混合后，同时进行酸解和三相萃取，得到萃取相与萃余相；
其中，所述萃取剂包括磷酸酯类物质、醇类物质、酮类物质和磺化煤油；
(3)步骤(2)所述萃余相依次经过结晶和固液分离，得到混酸溶液和硫酸钙产品；步骤(2)所述萃取相经过反萃，得到萃取剂和湿法磷酸。
本发明采用原位磷萃取方法，在磷矿酸解过程中加入萃取剂，磷酸萃取过程与磷矿酸解过程同时进行，在磷酸浸出的同时实现磷酸的原位萃取分离，缩短了工艺流程、降低成本，硫酸钙产品中夹带的磷含量也大大降低。
值得说明的是，本发明所述萃取剂包括磷酸酯类物质、醇类物质、酮类物质和磺化煤油，磷酸酯类物质中包含的磷氧双键、醇类物质中的羟基官能团以及酮类物质的羰基官能团均对磷具有较好的萃取效果，尤其是正丁醇对磷的萃取是通过羟基的变化完成的；此萃取剂对镁、铝、铁等杂质的单极萃取效果差，但对磷的萃取效果较好，对磷具有较好的萃取选择性且磺化煤油具有较低的黏度可以作为良好的稀释剂使用。
值得说明的是，用硫酸、硝酸或盐酸分解磷矿制得的磷酸统称为湿法磷酸。作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述磷矿中P2O5的含量为10-40wt％，例如可以是10wt％，13wt％，15wt％，18wt％，20wt％，23wt％，25wt％，27wt％，30wt％，32wt％，35wt％，38wt％，40wt％等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述磷矿的粒度为50-120μm，例如可以是50μm，60μm，70μm，80μm，90μm，100μm，110μm，120μm等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)中，所述磷矿与所述第一酸溶液的质量比为1:(0.5-1.5)，例如可以是1:0.5，1:0.6，1:0.7，1:0.8，1:0.9，1:1，1:1.1，1:1.2，1:1.3，1:1.4，1:1.5等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述第一酸溶液的溶质包括硫酸和磷酸。
优选地，步骤(1)所述第一酸溶液的溶剂包括水。
优选地，步骤(1)所述第一酸溶液中硫酸的含量为1-10wt％，例如可以是1wt％，2wt％，3wt％，4wt％，5wt％，6wt％，7wt％，8wt％，9wt％，10wt％等，磷酸的含量为10-50wt％，例如可以是10wt％，15wt％，20wt％，25wt％，30wt％，35wt％，40wt％，45wt％，50wt％等，其余为水。
作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述溶解的温度为40-90℃，例如可以是40℃，45℃，50℃，55℃，60℃，65℃，70℃，75℃，80℃，85℃，90℃等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述溶解的时间为0.5-5h，例如可以是0.5h，1h，1.5h，2h，2.5h，3h，3.5h，4h，4.5h，5h等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述溶解时的搅拌转速为300-800rpm，例如可以是300rpm，350rpm，400rpm，450rpm，500rpm，550rpm，600rpm，650rpm，700rpm，750rpm，800rpm等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述第二酸溶液的溶质为硫酸。
优选地，步骤(2)所述第二酸溶液的溶剂包括水。
优选地，步骤(2)所述第二酸溶液中硫酸的浓度为40-98wt％，例如可以是40wt％，45wt％，50wt％，55wt％，60wt％，65wt％，70wt％，75wt％，80wt％，85wt％，90wt％，95wt％，98wt％等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述第二酸溶液中硫酸与步骤(1)所述磷矿的质量比为(0.5-1.5):1，例如可以是0.5:1，0.6:1，0.7:1，0.8:1，0.9:1，1:1，1.1:1，1.2:1，1.3:1，1.4:1，1.5:1等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述酸解和所述三相萃取的温度为60-110℃，例如可以是60℃，65℃，70℃，75℃，80℃，85℃，90℃，95℃，100℃，105℃，110℃等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
值得说明的是，本发明中同时进行酸解和三相萃取的温度为60-110℃，若低于60℃，则会导致磷矿酸解过程酸解不完全，从而导致磷转化率降低；若高于110℃，则会导致萃取剂的萃取效率降低。
优选地，步骤(2)所述酸解和所述三相萃取的时间为1-10h，例如可以是1h，2h，3h，4h，5h，6h，7h，8h，9h，10h等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述酸解和所述三相萃取时的搅拌转速为100-500rpm，例如可以是100rpm，150rpm，200rpm，250rpm，300rpm，350rpm，400rpm，450rpm，500rpm等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述萃取剂中磷酸酯类物质、醇类物质、酮类物质和磺化煤油的体积比为(2-5):(1-5):(1-6):1，例如可以是2:1:1:1，2:1:6:1，2:5:1:1，2:5:6:1，5:3:1:1，3:5:5:1，2:5:3:1，2:1:3:1，5:2:4:1，3:2:2:1，4:3:2:1，5:4:5:1等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述醇类物质包括C4-C8的一元脂肪醇和/或C4-C8的二元脂肪醇。
优选地，所述酮类物质包括C2-C6的脂肪酮。
优选地，步骤(2)所述三相萃取的时间为10-50min，例如可以是10min，15min，20min，25min，30min，35min，40min，45min，50min等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述方法还包括：将步骤(3)所得混酸溶液循环回用至步骤(1)作为第一酸溶液进行溶解。
作为本发明优选的技术方案，步骤(3)所述结晶的温度为40-110℃，例如可以是40℃，45℃，50℃，55℃，60℃，65℃，70℃，75℃，80℃，85℃，90℃，95℃，100℃，105℃，110℃等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(3)所述结晶的时间为3-8h，例如可以是3h，4h，5h，6h，7h，8h等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(3)所述结晶时的搅拌转速为50-300rpm，例如可以是50rpm，100rpm，120rpm，150rpm，180rpm，200rpm，230rpm，250rpm，270rpm，300rpm等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，步骤(3)所述反萃使用的反萃剂包括去离子水和/或草酸。
优选地，所述方法还包括：将步骤(3)所得萃取剂循环回用至步骤(2)进行三相萃取。
作为本发明优选的技术方案，所述方法包括如下步骤：
(1)按质量比1:(0.5-1.5)将磷矿与第一酸溶液混合后，在40-90℃、300-800rpm溶解0.5-5h，得到反应浆液；
其中，磷矿中P2O5的含量为10-40wt％，磷矿的粒度为50-120μm；第一酸溶液中硫酸的含量为1-10wt％，磷酸的含量为10-50wt％，其余为水；
(2)将浓度为40-98wt％的硫酸溶液、萃取剂与步骤(1)所述反应浆液混合，控制硫酸溶液中硫酸与步骤(1)中磷矿的质量比为(0.5-1.5):1、萃取剂与反应浆液的体积比为(1-5):1，在60-110℃、100-500rpm同时酸解并三相萃取1-10h，得到萃取相与萃余相；
其中，萃取剂中磷酸酯类物质、醇类物质、酮类物质和磺化煤油的体积比为(2-5):(1-5):(1-6):1；醇类物质包括C4-C8的一元脂肪醇和/或C4-C8的二元脂肪醇，酮类物质包括C2-C6的脂肪酮；
(3)步骤(2)所述萃余相在40-110℃、50-300rpm结晶3-8h，经过固液分离，得到混酸溶液和硫酸钙产品，并将所得混酸溶液循环回用至步骤(1)作为第一酸溶液进行溶解；
使用去离子水和/或草酸对步骤(2)所得萃取相进行反萃，得到萃取剂和湿法磷酸，将所得萃取剂循环回用至步骤(2)进行三相萃取。
本发明所述的数值范围不仅包括上述例举的点值，还包括没有例举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明所述磷矿酸解原位萃磷制备湿法磷酸和硫酸钙的方法在磷矿酸解过程中加入萃取剂，磷酸萃取过程与磷矿酸解过程同时进行，在磷酸浸出的同时实现磷酸的原位萃取分离，能减少硫酸钙产品中的杂质，具有较高的萃取效率，缩短了工艺流程，降低了成本。
附图说明
图1为本发明所述磷矿酸解原位萃磷制备湿法磷酸和硫酸钙的方法的流程图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
值得说明的是，本发明所述磷矿酸解原位萃磷制备湿法磷酸和硫酸钙的方法的流程图如图1所示，包括如下步骤：
(1)将磷矿与第一酸溶液混合后进行溶解，得到反应浆液；
(2)将第二酸溶液、萃取剂与步骤(1)所述反应浆液混合后，同时进行酸解和三相萃取，得到萃取相与萃余相；
其中，所述萃取剂包括磷酸酯类物质、醇类物质、酮类物质和磺化煤油；
(3)步骤(2)所述萃余相依次经过结晶和固液分离，得到混酸溶液和硫酸钙产品，并将所得混酸溶液循环回用至步骤(1)作为第一酸溶液进行溶解；步骤(2)所述萃取相经过反萃，得到萃取剂和湿法磷酸，将所得萃取剂循环回用至步骤(2)进行三相萃取。
实施例1
本实施例提供了一种磷矿酸解原位萃磷制备湿法磷酸和硫酸钙的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)按质量比1:0.5将磷矿与第一酸溶液混合后，在90℃、300rpm溶解0.5h，得到反应浆液；
其中，磷矿中P2O5的含量为10wt％，磷矿的粒度为50μm；第一酸溶液中硫酸的含量为10wt％，磷酸的含量为10wt％，其余为水；
(2)将浓度为40wt％的硫酸溶液与步骤(1)所述反应浆液混合，控制硫酸溶液中硫酸与步骤(1)中磷矿的质量比为0.5:1、萃取剂与反应浆液的体积比为1:1，在60℃、200rpm同时酸解并三相萃取10h，得到萃取相与萃余相；
其中，萃取剂中磷酸三丁酯、异戊醇、甲基异丙基酮和磺化煤油的体积比为2:1:1:1；
(3)步骤(2)所述萃余相在110℃、100rpm结晶3h，经过固液分离，得到混酸溶液和硫酸钙产品，并将所得混酸溶液循环回用至步骤(1)作为第一酸溶液进行溶解；
使用去离子水对步骤(2)所得萃取相进行反萃，得到萃取剂和湿法磷酸，将所得萃取剂循环回用至步骤(2)进行三相萃取。
实施例2
本实施例提供了一种磷矿酸解原位萃磷制备湿法磷酸和硫酸钙的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)按质量比1:1.5将磷矿与第一酸溶液混合后，在40℃、800rpm溶解2h，得到反应浆液；
其中，磷矿中P2O5的含量为40wt％，磷矿的粒度为120μm；第一酸溶液中硫酸的含量为5wt％，磷酸的含量为20wt％，其余为水；
(2)将浓度为60wt％的硫酸溶液与步骤(1)所述反应浆液混合，控制硫酸溶液中硫酸与步骤(1)中磷矿的质量比为1.5:1、萃取剂与反应浆液的体积比为5:1，在110℃、100rpm同时酸解并三相萃取1h，得到萃取相与萃余相；
其中，萃取剂中磷酸三丁酯、异戊醇、甲基异丙基酮和磺化煤油的体积比为5:5:6:1；
(3)步骤(2)所述萃余相在40℃、300rpm结晶8h，经过固液分离，得到混酸溶液和硫酸钙产品，并将所得混酸溶液循环回用至步骤(1)作为第一酸溶液进行溶解；
使用草酸对步骤(2)所得萃取相进行反萃，得到萃取剂和湿法磷酸，将所得萃取剂循环回用至步骤(2)进行三相萃取。
实施例3
本实施例提供了一种磷矿酸解原位萃磷制备湿法磷酸和硫酸钙的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)按质量比1:1将磷矿与第一酸溶液混合后，在60℃、500rpm溶解5h，得到反应浆液；
其中，磷矿中P2O5的含量为30wt％，磷矿的粒度为80μm；第一酸溶液中硫酸的含量为1wt％，磷酸的含量为50wt％，其余为水；
(2)将浓度为98wt％的硫酸溶液与步骤(1)所述反应浆液混合，控制硫酸溶液中硫酸与步骤(1)中磷矿的质量比为1:1、萃取剂与反应浆液的体积比为3:1，在80℃、500rpm同时酸解并三相萃取5h，得到萃取相与萃余相；
其中，萃取剂中磷酸三丁酯、异戊醇、甲基异丙基酮和磺化煤油的体积比为3:2:3:1；
(3)步骤(2)所述萃余相在80℃、50rpm结晶5h，经过固液分离，得到混酸溶液和硫酸钙产品，并将所得混酸溶液循环回用至步骤(1)作为第一酸溶液进行溶解；
使用去离子水对步骤(2)所得萃取相进行反萃，得到萃取剂和湿法磷酸，将所得萃取剂循环回用至步骤(2)进行三相萃取。
实施例4
本实施例提供了一种磷矿酸解原位萃磷制备湿法磷酸和硫酸钙的方法，参照实施例1所述的方法，区别仅在于：步骤(2)所述酸解和所述三相萃取的温度为50℃。
实施例5
本实施例提供了一种磷矿酸解原位萃磷制备湿法磷酸和硫酸钙的方法，参照实施例1所述的方法，区别仅在于：步骤(2)所述酸解和所述三相萃取的温度为130℃。
对比例1
本对比例提供了一种磷矿酸解原位萃磷制备湿法磷酸和硫酸钙的方法，参照实施例1所述的方法，区别仅在于：步骤(2)所述萃取剂仅包括磷酸三丁酯和磺化煤油，且磷酸三丁酯和磺化煤油的体积比为2:1。
对比例2
本对比例提供了一种磷矿酸解原位萃磷制备湿法磷酸和硫酸钙的方法，参照实施例1所述的方法，区别仅在于：步骤(2)所述萃取剂仅包括异戊醇和磺化煤油，且异戊醇和磺化煤油的体积比为2:1。
对比例3
本对比例提供了一种磷矿酸解原位萃磷制备湿法磷酸和硫酸钙的方法，参照实施例1所述的方法，区别仅在于：步骤(2)所述萃取剂仅包括甲基异丙基酮和磺化煤油，且甲基异丙基酮和磺化煤油的体积比为2:1。
对比例4
本对比例提供了一种磷矿酸解原位萃磷制备湿法磷酸和硫酸钙的方法，参照实施例1所述的方法，区别仅在于：步骤(2)中不加入萃取剂。
将上述实施例与对比例所得湿法磷酸和硫酸钙产品进行表征，方法如下：
萃余相中磷含量：采用国标《GBT2091-2008工业磷酸》喹钼柠酮重量法测定方法，具体方法如下：
配制试验溶液：称取约1g试样，精确至0.0002g，置于100mL烧杯中，加5mL盐酸与1mL水，盖上表面皿，煮沸10min，冷却后移入500mL容量瓶中，加10mL盐酸，用水稀释至刻度，摇匀；
配制空白溶液：除不加试样外，其他加入的试剂量与试验溶液的制备完全相同；
用移液管移取10mL的试验溶液和空白溶液分别置于250mL烧杯中，加水至总体积约100mL，加35mL喹钼柠酮溶液，盖上表面皿，于水浴中加热至杯内物温度达750±5℃,保持30s后，冷却至室温，冷却过程中搅拌3次；用预先在180±5℃干燥至质量恒定的玻璃砂坩埚抽滤上层清液，用倾析法洗涤沉淀5次,每次用水约20mL；将沉淀转移至玻璃砂坩埚中，继续用水洗涤3次。将玻璃砂坩埚置于180±5℃的电热干燥箱中，烘45min取出，置于干燥器中冷却至室温，称量，精确至0.0002g；萃余相中磷含量的计算公式如下：
ω2＝221.4×(m1-m2)/m
式中：
ω2——萃余相中磷含量，％；
m1——试验溶液中生成沉淀的质量，g；
m2——空白溶液中生成沉淀的质量，g；
m——试样的质量，g。
硫酸钙产品中磷含量：硫酸钙产品粉末中磷的含量采用XRF设备进行定量检测，XRF设备为PANalytical B.V.AXIOS，操作条件为50KV、60mA。
萃取率：
E＝(M1×ω1)/(M1×ω1+M2×ω2+M3×ω3)×100％
式中：
M1——萃取相的质量，g；
ω1——萃取相中磷含量，％；
M2——萃余相的质量，g；
ω2——萃余相中磷含量，％；
M3——硫酸钙产品的质量，g；
ω3——硫酸钙产品中磷含量，％。
将上述实施例与对比例的表征结果列于表1。
表1
由表1可以得出以下几点：
(1)由实施例1-3可以看出，本发明所述磷矿酸解原位萃磷制备湿法磷酸与硫酸钙的方法可以达到较好的磷的转化率与萃取率，磷的萃取率可达到88％以上；
(2)将实施例1与实施例4、5进行比较，可以看出，由于实施例4中步骤(2)所述酸解和所述三相萃取的温度为50℃，低于本发明优选的60-110℃，导致磷矿酸解过程酸解不完全，从而导致磷转化率降低，硫酸钙产品中磷含量高；由于实施例5中步骤(2)所述酸解和所述三相萃取的温度为120℃，超出本发明优选的60-110℃，导致萃取剂的萃取效率降低，萃余相中磷含量较高；
(3)将实施例1与对比例1-3进行比较，可以看出，对比例1中萃取剂仅包括磷酸三丁酯和磺化煤油，对比例2中萃取剂仅包括异戊醇和磺化煤油，对比例3中萃取剂仅包括甲基异丙基酮和磺化煤油，由于萃取剂组成的改变，导致萃取效率降低，萃余相中磷含量较高；
(4)将实施例1与对比例4进行比较，可以看出，对比例4不使用萃取剂进行磷的原位萃取，无法成功得到湿法磷酸，会导致磷全部残留在硫酸钙产品中，磷含量极高。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (18)
1.一种磷萃取率在88.95%以上的磷矿酸解原位萃磷制备湿法磷酸和硫酸钙的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
（1）将磷矿与第一酸溶液混合后进行溶解，得到反应浆液；
（2）将第二酸溶液、萃取剂与步骤（1）所述反应浆液混合后，同时进行酸解和三相萃取，得到萃取相与萃余相；
其中，所述萃取剂包括体积比为(2-5):(1-5):(1-6):1的磷酸三丁酯、异戊醇、甲基异丙基酮和磺化煤油，所述酸解和所述三相萃取的温度为60-110℃；
（3）步骤（2）所述萃余相依次经过结晶和固液分离，得到混酸溶液和硫酸钙产品；步骤（2）所述萃取相经过反萃，得到萃取剂和湿法磷酸；
其中，步骤（1）所述磷矿与所述第一酸溶液的质量比为1:(0.5-1.5)；
步骤（1）所述溶解的温度为40-90℃；
步骤（1）所述溶解的时间为0.5-5h；
步骤（2）所述第二酸溶液的溶质为硫酸；
步骤（2）所述第二酸溶液中硫酸与步骤（1）所述磷矿的质量比为(0.5-1.5):1；
步骤（1）所述磷矿中P2O5的含量为10-40wt%。
2.根据权利要求1所述磷矿酸解原位萃磷制备湿法磷酸和硫酸钙的方法，其特征在于，步骤（1）所述磷矿的粒度为50-120μm。
3.根据权利要求1所述磷矿酸解原位萃磷制备湿法磷酸和硫酸钙的方法，其特征在于，步骤（1）所述第一酸溶液的溶质包括硫酸和磷酸。
4.根据权利要求1所述磷矿酸解原位萃磷制备湿法磷酸和硫酸钙的方法，其特征在于，步骤（1）所述第一酸溶液的溶剂包括水。
5.根据权利要求3所述磷矿酸解原位萃磷制备湿法磷酸和硫酸钙的方法，其特征在于，步骤（1）所述第一酸溶液中硫酸的含量为1-10wt%，磷酸的含量为10-50wt%，其余为水。
6.根据权利要求1所述磷矿酸解原位萃磷制备湿法磷酸和硫酸钙的方法，其特征在于，步骤（1）所述溶解时的搅拌转速为300-800rpm。
7.根据权利要求1所述磷矿酸解原位萃磷制备湿法磷酸和硫酸钙的方法，其特征在于，步骤（2）所述第二酸溶液的溶剂包括水。
8.根据权利要求1所述磷矿酸解原位萃磷制备湿法磷酸和硫酸钙的方法，其特征在于，步骤（2）所述第二酸溶液中硫酸的浓度为40-98wt%。
9.根据权利要求1所述磷矿酸解原位萃磷制备湿法磷酸和硫酸钙的方法，其特征在于，步骤（2）所述酸解和所述三相萃取的时间为1-10h。
10.根据权利要求1所述磷矿酸解原位萃磷制备湿法磷酸和硫酸钙的方法，其特征在于，步骤（2）所述酸解和所述三相萃取时的搅拌转速为100-500rpm。
11.根据权利要求1所述磷矿酸解原位萃磷制备湿法磷酸和硫酸钙的方法，其特征在于，步骤（2）所述萃取剂与所述反应浆液的体积比为(1-5):1。
12.根据权利要求1所述磷矿酸解原位萃磷制备湿法磷酸和硫酸钙的方法，其特征在于，所述方法还包括：将步骤（3）所得混酸溶液循环回用至步骤（1）作为第一酸溶液进行溶解。
13.根据权利要求1所述磷矿酸解原位萃磷制备湿法磷酸和硫酸钙的方法，其特征在于，步骤（3）所述结晶的温度为40-110℃。
14.根据权利要求1所述磷矿酸解原位萃磷制备湿法磷酸和硫酸钙的方法，其特征在于，步骤（3）所述结晶的时间为3-8h。
15.根据权利要求1所述磷矿酸解原位萃磷制备湿法磷酸和硫酸钙的方法，其特征在于，步骤（3）所述结晶时的搅拌转速为50-300rpm。
16.根据权利要求1所述磷矿酸解原位萃磷制备湿法磷酸和硫酸钙的方法，其特征在于，步骤（3）所述反萃使用的反萃剂包括去离子水和/或草酸。
17.根据权利要求1所述磷矿酸解原位萃磷制备湿法磷酸和硫酸钙的方法，其特征在于，所述方法还包括：将步骤（3）所得萃取剂循环回用至步骤（2）进行三相萃取。
18.根据权利要求1所述磷矿酸解原位萃磷制备湿法磷酸和硫酸钙的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
（1）按质量比1:(0.5-1.5)将磷矿与第一酸溶液混合后，在40-90℃、300-800rpm溶解0.5-5h，得到反应浆液；
其中，磷矿中P2O5的含量为10-40wt%，磷矿的粒度为50-120μm；第一酸溶液中硫酸的含量为1-10wt%，磷酸的含量为10-50wt%，其余为水；
（2）将浓度为40-98wt%的硫酸溶液、萃取剂与步骤（1）所述反应浆液混合，控制硫酸溶液中硫酸与步骤（1）中磷矿的质量比为(0.5-1.5):1、萃取剂与反应浆液的体积比为(1-5):1，在60-110℃、100-500rpm同时酸解并三相萃取1-10h，得到萃取相与萃余相；
其中，萃取剂中磷酸三丁酯、异戊醇、甲基异丙基酮和磺化煤油的体积比为(2-5):(1-5):(1-6):1；
（3）步骤（2）所述萃余相在40-110℃、50-300rpm结晶3-8h，经过固液分离，得到混酸溶液和硫酸钙产品，并将所得混酸溶液循环回用至步骤（1）作为第一酸溶液进行溶解；
使用去离子水和/或草酸对步骤（2）所得萃取相进行反萃，得到萃取剂和湿法磷酸，将所得萃取剂循环回用至步骤（2）进行三相萃取。
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