CN1174167A

CN1174167A - 湿法磷酸的一种新工艺

Info

Publication number: CN1174167A
Application number: CN 97115189
Authority: CN
Inventors: 路文兴; 杨定民; 翟金生
Original assignee: 路文兴
Priority date: 1997-07-31
Filing date: 1997-07-31
Publication date: 1998-02-25

Abstract

湿法磷酸的一种新工艺,用水或循环母液和磷矿粉并添加助剂配制成矿浆,加入硫酸进行反应得到滤酸,经净化和陈化得到优质磷酸和氟副产品。由于添加助剂抑制了氟副反应,消除了氟的各种危害,磷酸质量显著提高,P₂O₅:F≥230,可以一步中和产出饲料级磷酸氢钙产率100%,也可以生产其他磷酸盐产品。不产生含氟废气和废水,不污染环境,技术经济指标比较先进。

Description

湿法磷酸的一种新工艺

本发明是关于湿法磷酸的一种新工艺，特别适用于生产饲料级磷酸氢钙、磷酸钠盐和铵盐产品。

国内外，长期以来一直以硫酸分解磷矿的二水物工艺(以下称“传统工艺”)为湿法磷酸的主要生产方法。该传统工艺的化学理论的主要化学反应式如下：

主反应式：

副反应式：

详见《磷酸》(〖美〗A·V·斯拉克编，1968年；广东化工学院无机物工学教研组译，石油化工出版社1976年2月第1版，上册“第二章湿法磷酸生产的化学”)《湿法磷酸》(吴佩芝编，化学工业出版社1991年9月北京第二次印刷，“第二章磷矿的分解过程”)

该传统工艺中，由于氟的副反应及其催化加速了其他副反应，使磷矿中的硅酸盐等杂质矿物被溶解，从而磷酸中富含F^-、Al₂ ^2-、Fe²⁺、Mg²⁺、Na⁺、K⁺等有害离子，致使磷酸性质不稳定、质量低劣，无法直接用于生产饲料级磷酸氢钙等产品，同时氟腐蚀和污染环境比较严重。这些缺点是长期以来众所周知的。

本发明的目的，在于寻求湿法磷酸的一种新工艺，该新工艺能抑制传统工艺中氟副反应，消除氟危害，显著地改善磷酸性质，提高磷酸质量，不污染环境。

本发明的内容和实施方法如下：

1.以水或循环母液(稀硫酸)、磷矿粉(-100目即100％通过孔径为1mm的筛)按3-5∶1(重量比)配制成矿浆并添加1^#助剂(活性硅酸盐如水玻璃或固体Na₂SiO₃、K₂SiO₃、(NH₄)₂SiO₃等，加入量为计算量的100-136％)；在搅拌条件下缓慢地加入浓度93-98％硫酸(加入量为计算量的100-105％)进行萃取反应，反应温度70-90℃，反应时间3-5小时；过滤，滤渣通常称为磷石膏，滤液称为滤酸(I)。主要化学反应式如下：

2.在搅拌条件下，向滤酸(I)中加入2^#助剂(钠盐或钾盐、钡盐，主要有NaCl、Na₂SO₄、NaOH、KCl、K₂SO₄、K₂CO₃、KOH、BaCl₂、BaCO₃、Ba(OH)₂·nH₂O等，加入量为计算量的50-100％)进行反应，反应温度40-60℃，反应时间10-30分钟，反应后的滤酸(I)变成悬浮液状态称为滤酸(II)。主要化学反应式如下：

或

3.也可以将不含氯根的2^#助剂与1^*助剂一起加入矿浆中，其作用相同，经萃取反应后过滤分离直接得到滤酸(II)。

4.如果有必要为了减少滤酸(I)中的SO₃残余量，可在萃取反应的后期(过滤前10-30分钟)加入含钙物料(如CaCO₃或CaO、Ca(OH)₂、磷矿粉等，-100目，按计算量加入)。化学反应式如下：

或

5.将滤酸(II)冷却至≤20℃静置陈化20-40小时，澄清液即为优质磷酸，沉淀物为氟盐副产品。

发明的过程示意图，详见附图。附图说明如下：

方框为主要生产工序；

实线表示加入的物料；

虚线表示各工序产出的物料。

本发明与现有技术相比较，主要优点是它使从磷矿中分解产生的HF立即与活泼的SiO₃ ^2-反应生成稳定的SiF6^2-，从而抑制了HF与硅酸盐等杂质矿物的副反应，消除了氟副反应对工艺的干扰及各种危害，实现了选择性化学反应；磷酸性质稳定，质量显著提高，磷酸含有害杂质大大降低，含氟量平均降低了92.57％，含Fe₂O₃+Al₂O₃量平均降低了47.36％，P₂O₅：F≥230，可以一步中和产出饲料级磷酸氢钙产率100％，也可以生产其他磷酸盐产品；新工艺过程中无含氟废气和含氟废水形成，不污染环境；新工艺生产装置可以省去传统工艺中的含氟废气废水的处理工序，同时新工艺的设备和管道可以选用比较廉价的材料。

实施例如下：

用贵州瓮福磷矿石为原料，按照本发明的内容和方法操作，其结果及技术指标如下：

投入磷矿粉100g(-100目，化学组分见下表)，循环母液460g(投入前和产出后化学组分不变)，1^*助剂Na₂SiO₃5g，2^#助剂K₂SO₄3g，浓度98％的硫酸83g。

产出的各种物料和投入的磷矿粉、传统工艺磷酸(对照样)的化学组分如下表：

物料名称	重量(g)	主要化学组分 (％)
		主要化学组分 (％)							P₂O₅	CaO	MgO	Fe₂O₃	Al₂O₃	F	SiO₂
		投入磷矿粉	100	33.08	44.42	0.86	1.77	0.74	P₂O₅	CaO	MgO	Fe₂O₃	Al₂O₃	F	SiO₂	3.31	6.71
传统工艺磷酸	132.5	投入磷矿粉	100	33.08	44.42	0.86	1.77	0.74	24.43		0.52	l.23	0.48	1.75		3.31	6.71
传统工艺磷酸	132.5	新工艺磷酸	104	31.06		0.48	0.58	0.32	24.43		0.52	l.23	0.48	1.75		0.13
新工艺氟盐	4.2	新工艺磷酸	104	31.06		0.48	0.58	0.32	0.77		0.81	0.67	0.51	48.67	32.36	0.13
新工艺氟盐	4.2	新工艺磷石膏	146	0.51	30.02	0.23	0.79	0.27	0.77		0.81	0.67	0.51	48.67	32.36	0.77	5.49

用宜昌磷矿石和开阳磷矿石为原料，可以实现与瓮福磷矿石同等水平的指标。

主要技术指标P₂O₅转化率达到97.73％；新工艺产出的磷酸比传统工艺磷酸含氟量降低了92.57％，Fe₂O₃+Al₂O₃量降低47.36％；新工艺磷酸P₂O₅∶F＝238.92，传统工艺磷酸P₂O₅∶F＝13.96，脱氟率达到94.15％。

Claims

1.湿法磷酸的一种新工艺，该工艺采用硫酸分解磷矿，其特征在于：以下步骤

1.1.用水或循环母液(稀磷酸)、磷矿粉(-100目即100％通过

孔径为1mm的筛)按重量比3-5∶1配制成矿浆并添加1^#

助剂(活性硅酸盐如水玻璃或固体Na₂SiO₃、K₂SiO₃、

(NH₄)₂SiO₃、等，加入量按磷矿含氟量计算量的100-

136％)，在常压和搅拌条件下缓慢地向矿浆中加入浓度93-

98％、重量为计算量的100-105％的硫酸进行萃取反应，反应

温度70-90℃，反应时间3-5小时，过滤分离得到滤酸(I)；

1.2.滤酸(I)在常压和40-60℃下，加入2^#助剂(钠盐或钾盐、

钡盐，主要有NaCI、Na₂SO₄、Na₂CO₃、NaOH、

KCI、K₂CO₃、KOH、BaCI₂、BaCO₃、Ba(OH)₂

、nH₂O等，加入量按滤酸(I)含氟量计算量的50-

100％)，搅拌进行10-30分钟反应后滤酸(I)变化成悬浮

液状态的滤酸(II)；

1.3.亦可将不含氯根的2^#助剂与1^#助剂一起添加至矿浆中，作用相

同，经萃取反应后过滤分离直接得到滤酸(II)；

1.4.滤酸(II)在常压和冷却至≤20℃条件下，静置陈化20-40

小时，澄清液即为优质磷酸，沉淀物为氟盐副产品。

2.根据权利要求1.1方法，其特征为：如果需要减少滤酸(I)中SO₃残余量，可以在萃取反应后期(过滤前10-30分钟)加入含钙物料(如CaCO₃、CaO、Ca(OH)₂、磷矿粉等，-100目，加入量为计算量的100％)。