專利名稱：濕法磷酸的一種新工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于濕法磷酸的一種新工藝，特別適用于生產(chǎn)飼料級(jí)磷酸氫鈣、磷酸鈉鹽和銨鹽產(chǎn)品。
國(guó)內(nèi)外，長(zhǎng)期以來(lái)一直以硫酸分解磷礦的二水物工藝(以下稱“傳統(tǒng)工藝”)為濕法磷酸的主要生產(chǎn)方法。該傳統(tǒng)工藝的化學(xué)理論的主要化學(xué)反應(yīng)式如下主反應(yīng)式副反應(yīng)式
詳見(jiàn)《磷酸》(〖美〗A·V·斯拉克編，1968年；廣東化工學(xué)院無(wú)機(jī)物工學(xué)教研組譯，石油化工出版社1976年2月第1版，上冊(cè)“第二章 濕法磷酸生產(chǎn)的化學(xué)”)《濕法磷酸》(吳佩芝編，化學(xué)工業(yè)出版社1991年9月北京第二次印刷，“第二章 磷礦的分解過(guò)程”)該傳統(tǒng)工藝中，由于氟的副反應(yīng)及其催化加速了其他副反應(yīng)，使磷礦中的硅酸鹽等雜質(zhì)礦物被溶解，從而磷酸中富含F(xiàn)-、Al22-、Fe2+、Mg2+、Na+、K+等有害離子，致使磷酸性質(zhì)不穩(wěn)定、質(zhì)量低劣，無(wú)法直接用于生產(chǎn)飼料級(jí)磷酸氫鈣等產(chǎn)品，同時(shí)氟腐蝕和污染環(huán)境比較嚴(yán)重。這些缺點(diǎn)是長(zhǎng)期以來(lái)眾所周知的。
本發(fā)明的目的，在于尋求濕法磷酸的一種新工藝，該新工藝能抑制傳統(tǒng)工藝中氟副反應(yīng)，消除氟危害，顯著地改善磷酸性質(zhì)，提高磷酸質(zhì)量，不污染環(huán)境。
本發(fā)明的內(nèi)容和實(shí)施方法如下1.以水或循環(huán)母液(稀硫酸)、磷礦粉(-100目即100％通過(guò)孔徑為1mm的篩)按3-5∶1(重量比)配制成礦漿并添加1#助劑(活性硅酸鹽如水玻璃或固體Na2SiO3、K2SiO3、(NH4)2SiO3等，加入量為計(jì)算量的100-136％)；在攪拌條件下緩慢地加入濃度93-98％硫酸(加入量為計(jì)算量的100-105％)進(jìn)行萃取反應(yīng)，反應(yīng)溫度70-90℃，反應(yīng)時(shí)間3-5小時(shí)；過(guò)濾，濾渣通常稱為磷石膏，濾液稱為濾酸(I)。主要化學(xué)反應(yīng)式如下
2.在攪拌條件下，向?yàn)V酸(I)中加入2#助劑(鈉鹽或鉀鹽、鋇鹽，主要有NaCl、Na2SO4、NaOH、KCl、K2SO4、K2CO3、KOH、BaCl2、BaCO3、Ba(OH)2·nH2O等，加入量為計(jì)算量的50-100％)進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)溫度40-60℃，反應(yīng)時(shí)間10-30分鐘，反應(yīng)后的濾酸(I)變成懸浮液狀態(tài)稱為濾酸(II)。主要化學(xué)反應(yīng)式如下
或
3.也可以將不含氯根的2#助劑與1*助劑一起加入礦漿中，其作用相同，經(jīng)萃取反應(yīng)后過(guò)濾分離直接得到濾酸(II)。
4.如果有必要為了減少濾酸(I)中的SO3殘余量，可在萃取反應(yīng)的后期(過(guò)濾前10-30分鐘)加入含鈣物料(如CaCO3或CaO、Ca(OH)2、磷礦粉等，-100目，按計(jì)算量加入)?；瘜W(xué)反應(yīng)式如下
或
5.將濾酸(II)冷卻至≤20℃靜置陳化20-40小時(shí)，澄清液即為優(yōu)質(zhì)磷酸，沉淀物為氟鹽副產(chǎn)品。
發(fā)明的過(guò)程示意圖，詳見(jiàn)附圖。


如下
方框?yàn)橹饕a(chǎn)工序；實(shí)線表示加入的物料；虛線表示各工序產(chǎn)出的物料。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，主要優(yōu)點(diǎn)是它使從磷礦中分解產(chǎn)生的HF立即與活潑的SiO32-反應(yīng)生成穩(wěn)定的SiF62-，從而抑制了HF與硅酸鹽等雜質(zhì)礦物的副反應(yīng)，消除了氟副反應(yīng)對(duì)工藝的干擾及各種危害，實(shí)現(xiàn)了選擇性化學(xué)反應(yīng)；磷酸性質(zhì)穩(wěn)定，質(zhì)量顯著提高，磷酸含有害雜質(zhì)大大降低，含氟量平均降低了92.57％，含F(xiàn)e2O3+Al2O3量平均降低了47.36％，P2O5F≥230，可以一步中和產(chǎn)出飼料級(jí)磷酸氫鈣產(chǎn)率100％，也可以生產(chǎn)其他磷酸鹽產(chǎn)品；新工藝過(guò)程中無(wú)含氟廢氣和含氟廢水形成，不污染環(huán)境；新工藝生產(chǎn)裝置可以省去傳統(tǒng)工藝中的含氟廢氣廢水的處理工序，同時(shí)新工藝的設(shè)備和管道可以選用比較廉價(jià)的材料。
實(shí)施例如下用貴州甕福磷礦石為原料，按照本發(fā)明的內(nèi)容和方法操作，其結(jié)果及技術(shù)指標(biāo)如下投入磷礦粉100g(-100目，化學(xué)組分見(jiàn)下表)，循環(huán)母液460g(投入前和產(chǎn)出后化學(xué)組分不變)，1*助劑Na2SiO35g，2#助劑K2SO43g，濃度98％的硫酸83g。
產(chǎn)出的各種物料和投入的磷礦粉、傳統(tǒng)工藝磷酸(對(duì)照樣)的化學(xué)組分如下表
<p>用宜昌磷礦石和開(kāi)陽(yáng)磷礦石為原料，可以實(shí)現(xiàn)與甕福磷礦石同等水平的指標(biāo)。
主要技術(shù)指標(biāo)P2O5轉(zhuǎn)化率達(dá)到97.73％；新工藝產(chǎn)出的磷酸比傳統(tǒng)工藝磷酸含氟量降低了92.57％，F(xiàn)e2O3+Al2O3量降低47.36％；新工藝磷酸P2O5∶F＝238.92，傳統(tǒng)工藝磷酸P2O5∶F＝13.96，脫氟率達(dá)到94.15％。
權(quán)利要求
1.濕法磷酸的一種新工藝，該工藝采用硫酸分解磷礦，其特征在于以下步驟1.1.用水或循環(huán)母液(稀磷酸)、磷礦粉(-100目即100％通過(guò)孔徑為1mm的篩)按重量比3-5∶1配制成礦漿并添加1#助劑(活性硅酸鹽如水玻璃或固體Na2SiO3、K2SiO3、(NH4)2SiO3、等，加入量按磷礦含氟量計(jì)算量的100-136％)，在常壓和攪拌條件下緩慢地向礦漿中加入濃度93-98％、重量為計(jì)算量的100-105％的硫酸進(jìn)行萃取反應(yīng)，反應(yīng)溫度70-90℃，反應(yīng)時(shí)間3-5小時(shí)，過(guò)濾分離得到濾酸(I)；1.2.濾酸(I)在常壓和40-60℃下，加入2#助劑(鈉鹽或鉀鹽、鋇鹽，主要有NaCI、Na2SO4、Na2CO3、NaOH、KCI、K2CO3、KOH、BaCI2、BaCO3、Ba(OH)2、nH2O等，加入量按濾酸(I)含氟量計(jì)算量的50-100％)，攪拌進(jìn)行10-30分鐘反應(yīng)后濾酸(I)變化成懸浮液狀態(tài)的濾酸(II)；1.3.亦可將不含氯根的2#助劑與1#助劑一起添加至礦漿中，作用相同，經(jīng)萃取反應(yīng)后過(guò)濾分離直接得到濾酸(II)；1.4.濾酸(II)在常壓和冷卻至≤20℃條件下，靜置陳化20-40小時(shí)，澄清液即為優(yōu)質(zhì)磷酸，沉淀物為氟鹽副產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1.1方法，其特征為如果需要減少濾酸(I)中SO3殘余量，可以在萃取反應(yīng)后期(過(guò)濾前10-30分鐘)加入含鈣物料(如CaCO3、CaO、Ca(OH)2、磷礦粉等，-100目，加入量為計(jì)算量的100％)。
全文摘要
濕法磷酸的一種新工藝,用水或循環(huán)母液和磷礦粉并添加助劑配制成礦漿,加入硫酸進(jìn)行反應(yīng)得到濾酸,經(jīng)凈化和陳化得到優(yōu)質(zhì)磷酸和氟副產(chǎn)品。由于添加助劑抑制了氟副反應(yīng),消除了氟的各種危害,磷酸質(zhì)量顯著提高,P
文檔編號(hào)C01B25/00GK1174167SQ97115189
公開(kāi)日1998年2月25日 申請(qǐng)日期1997年7月31日 優(yōu)先權(quán)日1997年7月31日
發(fā)明者路文興, 楊定民, 翟金生 申請(qǐng)人:路文興