[發明專利]濕法磷酸生產的梯度工藝方法

有效

• 申請號: 201610815891.5
• 申請日: 2016-09-09
• 公開（公告）號: CN106395774B
• 公開（公告）日: 2018-06-08
• 發明（設計）人: 崔鵬;鄭凌志;竇焰;方羊;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: C01B25/225
• 分類號: C01B25/225
• 代理公司: 合肥金安專利事務所 34114
• 代理人: 金惠貞

本發明涉及濕法磷酸生產的梯度工藝方法。磷礦石酸解浸提存在三個階段，第一個階段為快速反應階段，第二個階段為穩定反應階段，第三個階段為固體養晶階段；在快速反應階段加入磷酸與硫酸的摩爾比為1:0.5～1:1的高磷混酸溶液；在穩定反應階段加入磷酸與硫酸的摩爾比為0:1～0.5:1的高硫混酸溶液；養晶階段，降低結晶槽溫度，促進磷石膏中二水硫酸鈣晶體形成大粒徑顆粒；磷石膏中殘磷含量小于1.9%。本發明方法降低磷礦粉浸提時間50%，所得磷石膏中殘磷含量可降低20％以上，過濾速率可提高30%以上。

技術領域

本發明屬于濕法磷酸浸提制酸生產技術領域，具體涉及一種濕法磷酸工藝中提高磷石膏品質的方法。

技術背景

磷酸的生產方法主要有熱法和濕法，與使用電爐還原的熱法磷酸相比，濕法磷酸因能耗低具有明顯的成本優勢和更小的環境影響。濕法磷酸利用無機酸主要是硫酸分解磷礦石得到的粗磷酸以及以硫酸鈣為主要成分的磷石膏。在生產過程中，其主要方法是一步法生產磷酸。其酸解率雖然較好，但是酸解時間長，產品殘磷含量較高，并且分離磷酸與磷石膏的效率過低，磷石膏難以過濾等問題極大的影響磷酸的生產效率。

傳統濕法磷酸工藝流程圖。它的酸浸提工藝為一步法反應，即磷酸、硫酸、磷礦一次性加入至反應槽中進行反應。該種工藝的缺陷有以下幾個方面：1.反應時間較長，傳統濕法磷酸浸提工藝的反應時間可達八個小時，生產效率較低；2.容易導致磷礦包覆，反應效果差或反應終止等問題；3.過濾速率較慢，能耗較高；4.磷石膏中殘磷含量較高等問題。

提高濕法磷酸品質的方法主要是在前端增加了磷礦預處理工序，其工序較為復雜，處理成本較高。

發明內容

為了解決磷酸浸提時間長，磷石膏殘磷含量高以及過濾效果較差的問題，提高生產經濟效益，本發明提供一種濕法磷酸生產的梯度工藝方法。

本發明的具體技術方案如下：

濕法磷酸生產的磷礦石酸解浸提存在三個階段，第一個階段為快速反應階段，第二個階段為穩定反應階段，第三個階段為固體養晶階段；

在快速反應階段加入磷酸與硫酸的摩爾比為1:0.5～1:1的高磷混酸溶液；在穩定反應階段加入磷酸與硫酸的摩爾比為0:1～0.5:1的高硫混酸溶液；

硫酸總加入量與磷礦中的氧化鈣摩爾比例在1:1(±5％)之間，磷酸總加入量與硫酸加入量摩爾比1:0.5～1:1.3之間；

養晶階段，降低結晶槽溫度，促進磷石膏中二水硫酸鈣晶體形成大粒徑顆粒；

磷石膏中殘磷含量小于1.9％。

進一步限定的技術方案如下：

在快速反應階段的初始10min內加入磷酸與硫酸的摩爾比為1:0.5～1:1的高磷混酸溶液。

在穩定反應階段的初始10min內加入磷酸與硫酸的摩爾比為0:1～0.5:1的高磷混酸溶液。

養晶階段的工藝條件，結晶槽溫度為50～80℃，養晶時間為1～3小時。

本發明原理及分析如下：

研究發現，磷礦石酸解浸提存在三個階段。第一個階段，當固體產物硫酸鈣晶體未完全包覆磷礦石顆粒時，其浸提反應速率較快，為快速反應階段。第二個階段，當硫酸鈣晶體完全包覆磷礦石顆粒后，浸提反應速率減慢并趨于穩定，為穩定反應階段。第三個階段，當磷礦石晶體完成，硫酸鈣晶體開始生長，即固體養晶階段。

參見圖1，其中傳統工藝其快速反應階段為0～10min，而梯度式工藝的快速反應階段為0～30min。說明梯度工藝可以有效延長快速反應階段時間，縮短整個浸提過程所需時間，提高磷酸生產的效率。

(1)快速反應階段為圖1中0～30min，高磷混酸的目的是為了提高反應效率，其主要的反應式為：