一種濕法制備磷酸的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及制備磷酸的方法，具體涉及一種濕法制備磷酸的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]通常所稱的“濕法磷酸”實(shí)際上是指硫酸法濕法磷酸，即用硫酸分解磷礦生產(chǎn)得到的磷酸。硫酸法的特點(diǎn)是礦石分解后的產(chǎn)物磷酸為液相，副產(chǎn)物硫酸鈣是溶解度很小的固相。兩者的分離是簡(jiǎn)單的液固分離，具有其他工藝方法無(wú)可比擬的優(yōu)越性。因此，硫酸法生產(chǎn)磷酸工藝在濕法磷酸生產(chǎn)中處于主導(dǎo)地位。反應(yīng)得到的副產(chǎn)物為CaSO4.ηΗ20，其中η的值取決于硫酸鈣結(jié)晶的形式，可以是0，1/2，2。在不同的反應(yīng)溫度和磷酸濃度下，可以生成無(wú)水硫酸鈣(CaSO4)，半水硫酸鈣(CaSO4.0.5Η20)和二水硫酸鈣(CaSO4.2Η20)。相應(yīng)地，濕法磷酸的生產(chǎn)工藝可分為無(wú)水物法、半水法、二水法及半水-二水法等。
[0003]二水法存在所得磷酸濃度偏低、溫度必須控制在85?90°C。工藝條件控制苛刻，稍有不慎就容易出現(xiàn)結(jié)晶受阻而使得過(guò)濾困難；生產(chǎn)過(guò)程中熱能浪費(fèi)嚴(yán)重(需要表面冷卻及大功率風(fēng)機(jī)降溫以確保萃取槽溫度，而這部分熱量本身可以用于對(duì)磷酸的濃縮)。由于采用較大孔徑濾布過(guò)濾(孔徑太小過(guò)濾能力顯著下降)使得稀酸中含有較多磷石膏，后續(xù)處理繁瑣。尤其對(duì)濃縮段影響很大。對(duì)磷礦品位要求也較高，不能適應(yīng)低品位且鐵、鋁、硅等雜質(zhì)含量高的磷礦(無(wú)法得到滿足過(guò)濾要求的半水石膏)。由于需要養(yǎng)晶，萃取槽的停留時(shí)間必須比實(shí)際反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)，這樣一來(lái)，增加了單位攪拌動(dòng)能消耗。
[0004]半水法對(duì)磷礦品位要求也很高，而且板框式過(guò)濾操作實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、連續(xù)化比較困難，大規(guī)模生產(chǎn)人工成本也難以降低。工藝條件，尤其是含有雜質(zhì)礦貧礦較多時(shí)結(jié)晶依然存在問(wèn)題，影響過(guò)濾效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，結(jié)合半水法二水法工藝各自的優(yōu)點(diǎn)，提供了一種適宜的寬松的生產(chǎn)條件滿足寬范圍的溫度控制范圍以適應(yīng)目前日益貧乏的磷礦資源。
[0006]本發(fā)明目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0007]一種濕法制備磷酸的方法，包括以下步驟:
[0008](I)萃取槽中加入沉淀吸附劑，且控制萃取槽中的濃硫酸與磷礦在多100°C下反應(yīng)I?8h ;
[0009](2)反應(yīng)后料液流至蝸螺離心機(jī)，分離后的清液即為稀磷酸；
[0010](3)分離得到的固相為石膏。
[0011]優(yōu)選，所述沉淀吸附劑為過(guò)硫酸鈉、高錳酸鉀、二氧化錳、錳砂濾料、聚丙烯酰胺中的一種或幾種混合。
[0012]優(yōu)選，所述沉淀吸附劑是在步驟⑴濃硫酸與磷礦反應(yīng)過(guò)程中連續(xù)加入的。
[0013]優(yōu)選，所述沉淀吸附劑的加入總量為稀磷酸的0.01%?0.05% wt。
[0014]本發(fā)明步驟(I)所述在多100°C下反應(yīng)能使水分蒸發(fā)的同時(shí)將有害氣體提前帶出。
[0015]本發(fā)明方法對(duì)所述P2O5含量彡20% wt的磷礦都適用。
[0016]本發(fā)明方法進(jìn)一步還包括將步驟(3)所述石膏送入一段洗滌槽，控制一段洗滌槽內(nèi)P2O5含量2%?5% wt，其上層清液溢流去萃取槽，下層石膏漿送至二段洗滌槽的步驟。
[0017]本發(fā)明方法還包括控制二段洗滌槽內(nèi)P2O5含量小于0.3%?1% wt的步驟。
[0018]本發(fā)明還包括二段洗滌槽流出的上清液流至一段洗滌槽，其下層石膏漿送去石膏渣漿槽，然后送至石膏渣場(chǎng)的步驟。
[0019]本發(fā)明制得的稀磷酸在濃縮到五氧化二磷濃度為55% wt時(shí)無(wú)鹽析，不結(jié)垢，易流動(dòng)。
[0020]本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)所具有的優(yōu)點(diǎn)及有益效果。
[0021](I)生產(chǎn)效率高，熱能利用率高。
[0022]本發(fā)明利用濃硫酸自身熱量沸騰萃取，同時(shí)加入沉淀吸附劑，達(dá)到快速反應(yīng)和快速沉淀結(jié)晶的目的，將溶液中過(guò)飽和態(tài)金屬離子沉淀徹底，減少后續(xù)濃縮工段的負(fù)擔(dān)，同時(shí)達(dá)到濃縮磷酸驅(qū)除SiF4等氟化物的目的。萃取工藝條件寬松，溫度可以任由反應(yīng)自身放熱而升高至一平衡點(diǎn)而無(wú)需冷卻設(shè)施?，F(xiàn)有技術(shù)為采用強(qiáng)制表面風(fēng)冷技術(shù)以使得確保萃取槽溫度在一個(gè)利于結(jié)晶的溫度范圍83?88°C。
[0023](2)萃取工藝條件寬松。
[0024]采用蝸螺離心機(jī)使過(guò)濾不再受結(jié)晶形態(tài)限制，目前通用采用轉(zhuǎn)臺(tái)式真空過(guò)濾機(jī)和翻板式壓濾機(jī)。
[0025](3)適應(yīng)磷礦范圍大大擴(kuò)大。
[0026]本發(fā)明適應(yīng)的磷礦只要P2O5含量彡20%，能和濃硫酸反應(yīng)即可生產(chǎn)，是未來(lái)濕法磷酸生產(chǎn)工藝的必然發(fā)展趨勢(shì)。
[0027]本發(fā)明添加沉淀吸附劑，可以確保萃取反應(yīng)快速進(jìn)行并使得所生產(chǎn)的稀酸不易結(jié)垢。所制得稀酸在濃縮到55%時(shí)也無(wú)鹽析現(xiàn)象。本發(fā)明采用無(wú)限制高溫反應(yīng)生產(chǎn)，減去了萃取槽冷卻系統(tǒng)。本發(fā)明采用蝸螺離心機(jī)分離技術(shù)高效分離磷酸和磷石膏。萃取槽內(nèi)高溫反應(yīng)，停留時(shí)間短，反應(yīng)徹底，能耗降低，收率提高。同時(shí)利用自身反應(yīng)放出的熱量濃縮，減少了熱能消耗。減去了萃取槽冷卻系統(tǒng)，簡(jiǎn)化工藝，減少動(dòng)能消耗，人員消耗。加入沉淀吸附促進(jìn)劑，將溶液中過(guò)飽和態(tài)金屬離子沉淀徹底，減少后續(xù)濃縮工段的負(fù)擔(dān)。采用蝸螺離心分離技術(shù)，所得磷酸固含量大為降低，同時(shí)設(shè)備簡(jiǎn)單，省去了濾布消耗，真空泵等耗費(fèi)。操作簡(jiǎn)單，維護(hù)簡(jiǎn)單。生產(chǎn)成本大為降低。
【具體實(shí)施方式】
[0028]實(shí)施例1
[0029]本發(fā)明濕法制磷酸方法:(I)采用濃硫酸與濕磨機(jī)出來(lái)的磷礦漿在萃取槽中高溫反應(yīng)(反應(yīng)溫度彡100°C )，磷礦中P2O5含量為24 %，使水分蒸發(fā)同時(shí)將SiF 4及HF等有害氣體提前帶出(尾氣洗滌收集氟硅酸)。萃取槽停留時(shí)間2.5h，同時(shí)在萃取槽中連續(xù)性加入稀磷酸量0.05% wt的沉淀吸附劑(其中高錳酸鉀:0.04%，聚丙烯酰胺:0.01% )；
[0030](2)萃取料液溢流至一級(jí)蝸螺離心機(jī)，自蝸螺離心機(jī)分離后出口清液即為稀磷酸，濃度為12?15% wt，固液分離后通過(guò)反酸工藝處理，最終使得萃取槽內(nèi)五氧化二磷濃度保持在25% wt ;
[0031](3)刮刀下來(lái)的石膏泥去一段洗滌槽(控制一段洗滌槽內(nèi)P2O5含量5% wt)，其上層清液溢流