CN1789117A

CN1789117A - 盐酸法生产磷酸二氢钾联产石膏的方法

Info

Publication number: CN1789117A
Application number: CN 200410081475
Authority: CN
Inventors: 王兆华; 高健; 陈欣; 王旭东; 詹远鸿
Original assignee: Honghe Chemical Industry Co Ltd Zigong
Current assignee: Honghe Chemical Industry Co Ltd Zigong
Priority date: 2004-12-14
Filing date: 2004-12-14
Publication date: 2006-06-21

Abstract

该发明属于盐酸法生产磷酸二氢钾联产石膏的方法。包括磷矿粉预处理及配制矿浆，酸解及沉降分离，过滤，中和除杂，石膏合成，过滤、合成磷酸二氢钾，回收盐酸，蒸馏结晶，洗涤、干燥。该发明采用盐酸法工艺流程，以磷矿粉、硫酸和氯化钾为原料，利用盐酸酸解磷矿粉并回收循环利用、富余盐酸可作商品销售，副产优良石膏可作建筑材料等用。而具有产品质量好、P₂O₅及钾收率高，石膏为优良级、用途广、利用价值高、盐酸回收利用，生产成本仅为背景技术的30～80％并可节约大量的环保处理费用等特点。克服了背景技术生产成本高，环保处理工作量大、费用高以及或原料成本高并产生大量的焦磷酸盐；或产品和副产石膏质量差、石膏用途局限大等弊病。

Description

盐酸法生产磷酸二氢钾联产石膏的方法

技术领域

本发明属于化工生产中，采用盐酸法生产磷酸二氢钾并联产石膏的方法。

背景技术

磷酸二氢钾是一种高浓度的、不含氯的水溶性速效磷钾复合肥，其营养成份高达80％，其盐指数要低于其它肥料，并具有吸湿性小、不结块、易溶于水、自由流动性良好、施用量少，能广泛用于浸种、浸根、药物拌种、浇灌和叶面喷施，适合作为各种作物、尤其是对氯敏感作物的理想肥料。在申请号为CN85102898的专利文献中，公开了一种采用磷矿粉、硫酸和硫酸钾为原料，第一步用硫酸萃取磷矿粉得到Ca(H₂PO₄)₂溶液和磷石膏，第二步采用K₂SO₄与溶液进行复分解反应得到石膏和KH₂PO₄及磷酸的混合液，第三步再用K₂CO₃调混合液的PH值，经过滤、滤液浓缩、结晶、干燥即可得KH₂PO₄。该技虽然具有较常规方法的酸耗量低三分之一的特点，但却存在产品质量差、P2O5的收率低而生产成本较高，副产石膏均为低质量石膏，工业利用困难，而排放又需进行环保处理等弊病。在申请号为01107208的专利文献中公开了《一种磷酸二氢钾的生产方法》，该方法包括采用磷酸与氯化钾进行复分解反应，产生焦磷酸二氢钾和HCl气体，再将焦磷酸二氢钾进行水解而得到磷酸二氢钾。该方法虽然具产品质量较好等特点；但却存在需采用硫酸法的湿法磷酸作原料，使用前还需将磷酸净化除去其中的杂质、使磷酸的使用成本增高，高温分离HCl又将产生大量的焦磷酸盐，且稀盐酸的出路较困难及产品生产成本高等弊病。

发明内容

本发明的目的是针对背景技术存在的弊病，研究设计一种采用盐酸法生产磷酸二氢钾联产石膏的方法。以达到提高磷酸二氢钾及副产石膏的质量和P₂O₅的收率，实现盐酸回收并循环利用，降低生产成本和环境污染等目的。

本发明的解决方案是采用盐酸法的基本工艺流程，而利用磷矿粉、硫酸、氯化钾为原料，生产磷酸二氢钾并副产石膏。即首先通过用生产过程返回的稀盐酸处理矿粉以除去镁等酸可溶杂质及配矿浆，再用盐酸酸解矿粉、净化酸解液，然后加入硫酸反应得到优质磷酸、盐酸混合酸和石膏，分离后在混合酸液中加入氯化钾、蒸馏回收盐酸、分离晶浆及干燥处理便得到最终目的物磷酸二氢钾产品；从而实现其目的。因此，本发明方法包括：

A、磷矿粉预处理及配制矿浆：采用H工序截溜的浓度为0.5～1.0wt％稀盐酸与磷矿粉混合，常温搅拌反应1～2小时，以加入的盐酸量控制反应终点的PH值为3～3.5，过滤后，含杂滤液排除，滤饼再用稀盐酸配制成矿粉浓度为50～70wt％的矿浆；

B、酸解及沉降分离：所得矿浆在搅拌下缓慢加入按磷矿粉中CaO量计摩尔比为1∶1.8～1.9的盐酸，反应30～90分钟后，依次加入中和除杂处理后的沉降浓缩液及硫化钠水溶液，混合搅拌反应2～10分钟，再加入浓度为0.5～1.5wt％的絮凝剂聚丙烯酰胺水溶液，搅拌混合均匀后静置以沉降分离酸解液；所加入的硫化钠为磷矿粉重量的0.03～0.1％、而加入的聚丙稀酰胺溶液以其固含量计为磷矿粉重量的0.01～0.025％；

C、过滤：将经沉降处理后的上层清液抽入中和处理槽、下层浓缩液过滤，滤渣采用由H工序截溜的浓度为1.5～2.5wt％稀盐酸洗涤、稀盐酸用量为矿粉总重量的30～60％；滤液和洗涤液与上层清液混合，滤渣排放；

D、中和除杂：在搅拌状态下向由C所得混合液中缓慢加入以CaO计浓度为5～20wt％的石灰乳、中和处理1.0～1.5小时后、静置沉降，沉降后的上层清液抽入石膏合成槽、下层浓缩液返回B工序继续反应；中和液终点PH值1.5～2.3，中和处理温度不超过60℃；

E、石膏合成：将经中和除杂后的清液在搅拌状态下缓慢加入浓度为98％的硫酸反应30～120分钟后，养晶不低于0.5小时，以合成石膏；硫酸的加入量以与清液中钙离子量的摩尔比为1∶0.8～0.9，其加入速度以料浆反应温度不超过90℃为准；

F、石膏过滤洗涤：将E工序所得料浆过滤，再用滤得物重量的0.3～1倍水洗涤后，在135～150℃温度下干燥后即得到β-石膏，滤液为磷酸、盐酸混合酸用于合成磷酸二氢钾；

G、合成磷酸二氢钾：向混合酸加入氯化钾、搅拌至反应平衡以合成磷酸二氢钾，氯化钾的加入量按混合酸中磷与钾含量的摩尔比1∶0.95～1.0计量；

H、回收盐酸：将混合酸在蒸发器中截溜蒸馏出盐酸，在100～102℃温度段截溜成浓度为0.5～1.0wt％和1.5～2.5wt％两部份稀盐酸、分别用于处理磷矿粉和配制矿浆，在103～130℃温度段截溜浓度为10～20wt％盐酸用于酸解磷矿粉，当截溜出的盐酸总体积为理论溜出体积量的60～70％时停止截溜；所得母液进入下一工序；

I、蒸馏结晶：将J工序分离所得混合液加入母液中在130～150℃下蒸馏至料浆中含水率10～15％止，然后通入水蒸汽脱氯处理10～60分钟，所得晶浆冷却；馏出液并入H工序用于酸解矿粉；

J、洗涤、干燥：将晶浆过滤后，再用滤得物重量0.5～1倍的水洗涤，滤液及洗涤混合液返回I工序；滤得的晶体经80～150℃干燥处理即得磷酸二氢钾产品。

上述向酸解液中缓慢加入盐酸，其加入速度以确保料液中的磷氟比在50～80范围内为准；而所述加入的絮凝剂聚丙烯酰胺的分子量为5～7万。在中和除杂中的中和剂还包括磷酸氢钙或碳酸钙。当中和除杂中采用石灰乳时，其加入速度以使料液的反应温度不超过60℃为准。所述通入水蒸汽脱氯处理，其水蒸汽的温度为105～150℃。

本发明磷酸二氢钾质量好、P₂O₅及钾的收率高，石膏从背景技术的废料、提升到可广泛用于建筑等行业的优良级，大大节约了环保处理费用，盐酸不但可循利用、而且回收的富余的浓度达20Wt％的盐酸还可作为工业盐酸出售，生产成本仅为背景技术的30～80％等特点。克服了背景技术生产成本高，环保处理工作量大以及或原料成本高并产生大量的焦磷酸盐或磷酸二氢钾和副产石膏质量差，石膏为废料，后处理成本高等弊病。

实施例

本实施例以实验室操作为例：

A、磷矿粉除镁及配制矿浆：首先将浓度为0.7wt％的稀盐酸(用H工序回收的稀盐酸)100g与P₂O₅含量为33wt％的磷矿粉100g、搅拌反应60分钟后过滤，含酸可溶性杂质的滤液排出，滤饼再用浓度为1.7wt％的稀盐酸将其调制成固含量为60％的矿浆；

B、酸解及沉降分离：将上述矿浆在搅拌状态下、用30分钟滴加完浓度为20wt％盐酸240g，加完酸后再搅拌反应30分钟，反应终点温度32℃；然后将中和除杂所得沉降浓缩液70ml及浓度为2wt％的硫化钠水溶液1ml加入，搅拌反应5分钟后，再加入浓度为0.5wt％、分子量为6万的聚丙烯酰胺的水溶液5ml，搅拌混合均匀后，静置沉降分离酸解液；

C、过滤：将上述沉降分离后的酸解液上层清液抽入中和处理槽，下层浓缩液过滤，滤渣用浓度为1.7wt％稀盐酸50ml洗涤，滤液和洗涤液亦送入中和槽与上层清液混合，滤渣排放；

D、中和除杂：在搅拌状态下向中和槽内间断喷入浓度为150gCaO/L的石灰乳、石灰乳添加时间为30分钟，添加量至料液终点PH2.0止(本实施例约耗60ml石灰乳)，加完后再搅拌反应30分钟，然后沉降，沉降后的上层清液用于石膏合成，下层浓缩液返回B进一步反应；

E、石膏合成：在搅拌条件下向经中和除杂后的清液中滴加105g浓度为98％的硫酸、40分钟滴加完，然后再搅拌反应30分钟后、养晶30分钟；

F、石膏过滤、洗涤：将E工序所得石膏合成料浆过滤，滤饼经200g清水洗涤后，在140℃温度下干燥3小时，即得β-石膏130g，该石膏含：CaSO₄95.71％、F 0.002％，重金属(以pb)6.0ppm；滤液为磷酸、盐酸混合酸用于合成磷酸二氢钾；

G、合成磷酸二氢钾：向上述所得滤液中加入纯度为93％氯化钾，充分搅拌至反应平衡，以合成磷酸二氢钾。

H、回收盐酸：将上述料液采用分段截溜蒸馏，在100～102℃分别溜出浓度为0.7wt％的稀盐酸100ml(用于A步骤除镁)、浓度为1.7wt％的稀盐酸250ml(用于配制矿浆和C工序洗涤滤渣)，在103～150℃温度溜出浓度为15wt％的盐酸250ml，用于B工序酸解磷矿粉，母液转入下工序；

I、蒸馏结晶：将上一循环J工序所得滤液及洗涤混合液加入母液中，在135℃下蒸馏、得溜出物浓度为20wt％的盐酸250ml；再向合成罐内通入105℃的水蒸汽进行脱氯处理10分钟后，冷却晶浆；

J、洗涤、干燥：将所得晶浆过滤后，滤得物晶体用50ml清水洗涤得130ml滤液、洗涤的混合液；晶体经110℃干燥即得60g磷酸二氢钾产品，该产品含：P₂O₅ 51.1％、K₂O 33.5％、Cl^- 0.1％、SO^2- ₄ 0.2％、Fe 0.003％、重金属(以Pb计)5ppm。

Claims

1、一种盐酸法生产磷酸二氢钾联产石膏的方法，其特征在于该方法包括：

C、过滤：将沉降处理后的上层清液抽入中和处理槽、下层浓缩液过滤，滤渣采用由H工序截溜的浓度为1.5～2.5wt％稀盐酸洗涤、稀盐酸用量为矿粉总重量的30～60％；滤液和洗涤液与上层清液混合，滤渣排放；

G、合成磷酸二氧钾：在混合酸中加入氯化钾、搅拌至反应平衡以合成磷酸二氢钾，氯化钾加入量按混合酸中磷与钾含量的摩尔比1∶0.95～1.0计量；

H、回收盐酸：将混合酸在蒸发器中截溜蒸馏回收盐酸，在100～102℃温度段截溜成浓度为0.5～1.0wt％和1.5～2.5wt％两部份稀盐酸、分别用于处理磷矿粉和配制矿浆，在103～130℃温度段截溜浓度为10～20wt％盐酸用于酸解磷矿粉，当截溜出的盐酸总体积为理论溜出体积量的60～70％时停止截溜；所得母液进入下一工序；

2、按权利要求1所述盐酸法生产磷酸二氢钾联产石膏的方法；其特征在于向酸解液中缓慢加入盐酸，其加入速度以确保料液中的磷氟比在50～80范围内；而所述加入的絮凝剂聚丙烯酰胺的分子量为5～7万。

3、按权利要求1所述盐酸法生产磷酸二氢钾联产石膏的方法；其特征在于在中和除杂中的中和剂还包括磷酸氢钙或碳酸钙。

4、按权利要求1所述盐酸法生产磷酸二氢钾联产石膏的方法；其特征在于在中和除杂处理中，石灰乳的加入速度以使料液的反应温度不超过60℃为准。

5、按权利要求1所述盐酸法生产磷酸二氢钾联产石膏的方法；其特征在于所述通入水蒸汽脱氯处理，其水蒸汽的温度为105～150℃。