[發明專利]一種濕法磷酸工藝中大粒徑二水硫酸鈣的制備方法

有效

• 申請號: 201610744752.8
• 申請日: 2016-08-29
• 公開（公告）號: CN106395879B
• 公開（公告）日: 2017-11-10
• 發明（設計）人: 崔鵬;方羊;竇焰;鄭凌志;孫祥斌;沈浩;劉榮;鄭之銀;彭克榮
• 申請（專利權）人: 安徽六國化工股份有限公司;合肥工業大學
• 主分類號: C01F11/46
• 分類號: C01F11/46
• 代理公司: 合肥金安專利事務所34114
• 代理人: 金惠貞

技術領域

本發明屬于濕法磷酸生產技術領域，具體涉及濕法磷酸生產的工藝方法。

技術背景

在現有的濕法磷酸生產工藝下，生成的二水石膏顆粒較小，尺寸分布較寬，形貌多為片狀、碎葉狀、針狀等。因此帶來的負面影響就是過濾速率很慢，不利于洗滌，石膏的殘磷率較高，磷的回收率降低。

大量研究表明過濾速率主要取決于二水硫酸鈣濾餅的性能，包括二水硫酸鈣的結晶顆粒大小、尺寸分布和晶體形貌。因此在濕法磷酸工藝下制備尺寸分布均勻的大粒徑二水硫酸鈣能加快過濾速率和提高磷的回收率。

現有技術公開了一種用于濕法磷酸過濾系統的阻垢分散劑，其組成成分為有機膦酸5%~15%，含膦聚合物40%~65%，磺酸共聚物25%~40%，鋁鹽0.05%~0.5%, 水4~10%。此類分散劑主要作用在實際生產中易集結在泵殼體、閥門等處K⁺、Na⁺、Ca²⁺等金屬離子與SiF₆^2-、SO₄^2-形成的沉積物，但是對最終的二水石膏的過濾速率基本無影響。

另外一種使用過濾后的磷酸制備石膏過濾絮凝劑的方法，該方法將有效量的絮凝劑直接引入到磷酸中，使有效量的絮凝劑與磷酸混合，產生了絮凝劑-酸物質，然后將絮凝劑-酸物質添加到磷酸制備工藝中，以促進磷酸的過濾。所述絮凝劑選自：含乙烯基的官能單體、含苯乙烯的官能單體、含環氧乙烷的官能單體、及其組合的均聚物、共聚物、三元共聚物的物質構成。但是高分子構象受溶液組成的影響非常大，將絮凝劑-酸物質添加到磷酸制備工藝中，低pH的溶液會一定程度上影響絮凝劑的效果。

再有一種用于濕法磷酸生產的硫酸鈣結晶裝置并配合加入一定量誘導晶種增大晶體顆粒度和純度。但是采用該工藝須在原有工藝路線上加入所述的新型硫酸鈣結晶裝置，投入成本過大，操作過程復雜。

綜上所述，現有濕法磷酸生產，通過優化工藝生產磷酸的同時制備出大粒徑易過濾的二水硫酸鈣石膏難度較大，而且改變工藝后可能會對現有生產設備進行改造，對磷酸產率有所影響，投入成本較大且不可控因素較多。

發明內容

為了解決濕法磷酸過程中磷石膏（二水硫酸鈣）顆粒較小、過濾速率慢的問題，本發明提供一種濕法磷酸工藝中大粒徑二水硫酸鈣的制備方法。

本發明的具體技術方案如下：

提高二水硫酸鈣過濾速率的濕法磷酸工藝，常規反應槽制酸工藝分為快速反應階段、穩定反應階段和二水硫酸鈣的養晶階段；

在不改變常規制酸工藝條件的前提下，在具有磷礦石原料和其它初始原料的反應槽中一步加入或分步加入復合添加劑，復合添加劑的加入量為磷礦石原料質量分數的0.005~3%；

所述復合添加劑由調節劑、緩沖劑、分散劑和助劑組成；

調節劑的含量為復合添加劑質量分數的60~70%、緩沖劑的含量≤復合添加劑質量分數的25%、分散劑的含量≤復合添加劑質量分數的10%，助劑的含量≤復合添加劑質量分數的5%；

所述調節劑為磺酸類化合物，所述緩沖劑為有機弱酸或銨鹽，所述分散劑為水溶性高分子聚合物，所述助劑為水；

常規反應結束，固液分離，最終得到棒狀的二水硫酸鈣；

二水硫酸鈣的過濾速率大于0.05cm/s，二水硫酸鈣的殘磷率小于2.3%。

進一步限定的技術方案如下：

所述調節劑為氨基磺酸、甲磺酸、苯磺酸、對氨基苯磺酸、間氨基苯磺酸、十二烷基磺酸、十二烷基苯磺酸中的一種以上。

所述緩沖劑為檸檬酸、檸檬酸銨、酒石酸、酒石酸銨、乳酸、蘋果酸、十六烷基溴化銨、乙二酸二銨、草酸、草酸銨中的一種以上。

所述分散劑為聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚羧酸鹽中的一種以上。

所述分步加入復合添加劑為分三步加入復合添加劑，具體操作如下：

（1）在≤10min的快速反應階段，加入按復合添加劑總量50~65%的復合添加劑；

（2）在10~120min的穩定反應階段，加入按復合添加劑總量20~30%的復合添加劑；

（3）在120~240min養晶反應階段，加入按復合添加劑總量5~30%的復合添加劑。

所述棒狀的二水硫酸鈣的長度為50～600μm，寬度為10～80μm。

本發明的有益技術效果體現在以下方面：