专利名称：一种用盐酸浸取贫磷矿制备磷酸铵盐的方法
技术领域：
本发明涉及 一种湿法磷酸制备磷酸铵盐的方法，特别涉及到用盐酸浸取 贫磷矿制取湿法磷酸生产磷酸一铵和磷酸二铵的工艺。
背景技术：
贫磷矿的开发利用一直是磷化工生产中的重要课题，我国贫磷矿资源十
分丰富，但由于PA含量低于24. 0°/ 、其磷矿石达不到HG/T 2673 — 1995《酸 法加工用磷矿石》标准，酸耗大、所得粗磷酸浓度低和杂质多等缺点导致实 际应用受到限制。湿法磷酸生产是处理磷矿石的有效方法，与热法磷酸相比 具有能耗小和生产成本低等优势，但工艺流程长、产品分离提纯技术复杂。 湿法磷酸按其所用无机酸的不同可分为硫酸法、硝酸法和盐酸法等。硫酸法 是湿法磷酸的主导方法，但产生大量的磷石膏，消耗大量的硫资源，生产1 吨磷酸要产生4 6吨磷石賫，不符合绿色化学发展的长远要求。硝酸法使用 硫酸铵固钙，可获得优质的硝态氮二元复合肥，但实际生产中应用不多。而 盐酸法可以利用工业副产盐酸，来源广泛，虽然以色列的IMI公司早在上世 纪60年代初就已将盐酸法工业化制备磷酸，但该工艺釆用二异丙基醚等为萃 取剂，盐酸与磷酸的分离不完全，需要进一步蒸发去除，设备材质要求高， 在我国迄今未见釆纳。
磷酸铵盐是磷的第一大化工产品，在2006年磷肥产品结构中占49. 3%, 主要釆用料浆法磷铵技术生产，但该技术只能解决中品位磷矿的利用，要求 磷矿品位为26.5%~28%,如《硫磷设计与粉体工程》，2004， (5): l-2中所 述。中国专利92108090. 5用氨中和P205含量为20y。的湿法磷酸生产纯磷酸一铵， 其中形成的胶态杂质沉淀通过沉降分离，浆体和母液部分只能用作肥料级产 品。党洁修等人以硫酸法粗磷酸为原料，研究了用三聚氰胺为反应媒质生产如《无机盐工业》，1999， 31(2): 18-20中所述，但针对贫磷矿釆用盐酸法和三聚氰胺磷酸盐沉淀结合的工艺技术路线还未见报道。发明内容本发明的目的是提供一种用盐酸浸取贫磷矿制备磷酸铵盐的方法。本发明的目的是通过如下方式实现的 一种用盐酸浸取贫磷矿制备磷酸 铵盐的方法1) 、酸解贫磷矿将贫磷矿粉与盐酸按磷矿粉中氧化钙与盐酸的摩尔比 为1.0 : 1.8-2.4投料，于50 。C至沸腾状态下搅拌反应1-4 h,过滤得浸出液；2) 、预处理在所得浸出液中，加入活性碳，吸附除去有机质；加入碳 酸钠，过滤除去F—;再加入磷酸三丁酯，分离有机相除去溶液中的三价铁； 得含嫌酸和氯化钙的预处理溶液；3) 、沉淀磷酸在快速搅拌下把沉淀剂三聚氰胺加入到含磷酸和氯化钙 的预处理溶液中，三聚氰胺加入量按预处理溶液中磷酸与三聚氰胺的摩尔比 为1 : 1-3确定，反应温度为10-80 °C,反应时间为0.5-2 h,过滤，重 复沉淀分离次数为1 - 3次，得磷酸三聚氰胺沉淀物；4) 、洗涤用水洗涤磷酸三聚氰胺沉淀物，水与磷酸三聚氰胺沉淀物质 量比为3-7 : 1,温度为20 - 80 °C,搅拌时间为0.2-2 h，然后过滤分离除 去其中夹带的氯化钙，连续洗涤2-5次，得磷酸三聚氰胺；5) 、氨化反应在磷酸三聚氰胺中加入等物质量的氨水，搅拌下反应0.2 -1 h，从沉淀物中置换出三聚氰胺，过滤得到磷酸铵盐溶液；6) 、浓缩结晶将磷酸铵盐溶液进行浓缩、冷却结晶，制得磷酸铵盐。 氨化反应中置换出的三聚氰胺循环使用。本发明具有如下的有益效果， 一是用盐酸浸取低品位磷矿粉反应活性高、 PA浸出完全，无硫酸法中生成的硫酸钙对矿粉的包覆现象；二是通过三聚氰 胺弱碱对磷酸的沉淀，实现了浸出液中磷酸与氯化钩的分离，特别适合于贫 磷矿浸出的低浓度粗磷酸的进一步处理；三是沉淀剂三聚氰胺溶解度小，可以循环使用，过程损失量小；四是本技术方法工艺条件温和、能量消耗低、 操作设备容易实现、固液分离彻底，避免了硫酸根的共沉淀干扰，氯化每副 产品可被利用。
图1是本发明的用盐酸浸取贫磷矿制备磷酸铵盐的工艺流程图。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明做进 一 步说明 磷酸一铵制备实施例
称取PA含量为15. 84。/。的浏阳贫磷矿100g,按磷矿粉中氧化锦含量计算 盐酸的理论用量，取超过理论用量5%的1 : 1盐酸133 mL,在75 'C下与辚 矿粉一起搅拌，反应3h后真空抽滤，滤液呈浅黄色。对滤饼进行反复洗涤， 得含有磷酸和氯化钙的浸出液170. 6 mL，其中PA含量为7. 23%、密度为1. 2762 g/cm3， P20s浸出率为99.37%。然后分步加入活性碳、碳酸钠和磷酸三丁酯分 别去除溶液中的有机质、F-和三价铁，得含磷酸和氯化钙预处理溶液。
按磷酸和沉淀剂三聚氰胺的摩尔比等于1 : 2称取三聚氰胺13. 3107 g， 分为相等的两份。快速搅拌下把第1份三聚氰胺加入到50. 0 mL预处理溶液 (P205 6. 17%、 1.2145 g/cm3)中，于25 。C连续搅拌1 h,过滤；在滤液中快 速搅拌下加入第2份三聚氰胺，相同温度下搅拌lh，过滤分离；共得有磷酸 三聚氰胺的固体滤余物21.4930 g。磷酸沉淀率为99.68%。
在所得有磷酸三聚氰胺的固体滤余物中加入固液质量比为1:5的蒸馏 水，于40 。C连续搅拌1 h洗涤其中夹带的氯化钙，同样水量下连续洗涤3次， 氯化钩的去除率为99.45%,最后得剩余不溶物18.0364 g。在剩余不溶物中 加入1. 0 mol/L氨水52. 6 mL，快速搅拌反应0. 5 h后过滤，洗涤滤余物后得 三聚氰胺固体12.6279 g。滤液经浓缩、冷却结晶制得嫌酸一铵，产品质量达 到GB 10205—2001标准。
磷酸二铵制备实施例
称取PA含量为15. 84。/。的浏阳贫磷矿100g,按磷矿粉中氧化锦含量计算盐酸的理论用量，取超过理论用量5%的1 : 1盐酸133 mL,在75。C下与磷 矿粉一起搅拌，反应3h后真空抽滤，滤液呈浅黄色。对滤饼进行反复洗涤, 得含有磷酸和氯化钙的浸出液170. 6 mL，其中&05含量为7. 23%、密度为1. 2762 g/cm3, PA浸出率为99.37%。然后分步加入活性碳、碳酸钠和磷酸三丁酯分 别去除溶液中的有机质、F-和三价铁，得含磷酸和氯化钙预处理溶液。按嫌酸和沉淀剂三聚氰胺的摩尔比等于l : 2称取三聚氰胺7.9859 g，分 为相等的两份。快速搅拌下把第l份三聚氰胺加入到30. 0mL预处理溶液(P205 6. 17°/ 、 1.2145 g/cm3)中，于25 。C连续搅拌1 h，过滤；在滤液中快速搅拌 下加入第2份三聚氰胺，相同温度下搅拌lh,过滤分离；共得有磷酸三聚氰 胺的固体滤余物12. 8922 g。磷酸沉淀率为99. 52%。在所得有磷酸三聚氰胺的固体滤余物中加入固液质量比为1:5的蒸馏 水，于40 。C连续搅拌lh洗涤其中夹带的氯化努，同样水量下连续洗涤3次， 氯化钙的去除率为99.29%,最后得剩余不溶物10.7091 g。在剩余不溶物中 加入1. 0 mol/L氨水63. 0 mL,快速搅拌反应0. 5 h后过滤，洗涤滤余物后得 三聚氰胺固体7.5837 g。滤液经浓缩、冷却结晶制得磷酸二铵，产品质量达 到GB 10205 — 2001标准。
权利要求
1、一种用盐酸浸取贫磷矿制备磷酸铵盐的方法，其特征在于1)、酸解贫磷矿将贫磷矿粉与盐酸按磷矿粉中氧化钙与盐酸的摩尔比为1.0∶1.8-2.4投料，于50℃至沸腾状态下搅拌反应1-4h，过滤得浸出液；2)、预处理在所得浸出液中，加入活性碳，吸附除去有机质；加入碳酸钠，过滤除去F-；再加入磷酸三丁酯，分离有机相除去溶液中的三价铁；得含磷酸和氯化钙的预处理溶液；3)、沉淀磷酸在快速搅拌下把沉淀剂三聚氰胺加入到含磷酸和氯化钙的预处理溶液中，三聚氰胺加入量按预处理溶液中磷酸与三聚氰胺的摩尔比为1∶1-3确定，反应温度为10-80℃，反应时间为0.5-2h，过滤，重复沉淀分离次数为1-3次，得磷酸三聚氰胺沉淀物；4)、洗涤用水洗涤磷酸三聚氰胺沉淀物，水与磷酸三聚氰胺沉淀物质量比为3-7∶1，温度为20-80℃，搅拌时间为0.2-2h，然后过滤分离除去其中夹带的氯化钙，连续洗涤2-5次，得磷酸三聚氰胺；5)、氨化反应在磷酸三聚氰胺中加入等物质量的氨水，搅拌下反应0.2-1h，从沉淀物中置换出三聚氰胺，过滤得到磷酸铵盐溶液；6)、浓缩结晶将磷酸铵盐溶液进行浓缩、冷却结晶，制得磷酸铵盐。
2、 根据权利要求1所述的一种用盐酸浸取贫磷矿制备磷酸铵盐的方法， 其特征在于贫磷矿是PA含量低于24. 0%的低品位磷矿。
3、 根据权利要求1所述的一种用盐酸浸取贫磷矿制备磷酸铵盐的方法， 其特征在于氨化反应中置换出的三聚氰胺循环使用。
全文摘要
本发明公开了一种用盐酸浸取贫磷矿制备磷酸铵盐的方法，其工艺为1)酸解贫磷矿；2)预处理；3)沉淀磷酸；4)洗涤；5)氨化反应；6)浓缩结晶，制得磷酸铵盐。本发明具有如下的有益效果，一是用盐酸浸取低品位磷矿粉反应活性高、P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>浸出完全，无硫酸法中生成的硫酸钙对矿粉的包覆现象；二是通过三聚氰胺弱碱对磷酸的沉淀，实现了浸出液中磷酸与氯化钙的分离，特别适合于贫磷矿浸出的低浓度粗磷酸的进一步处理；三是沉淀剂三聚氰胺溶解度小，可以循环使用，过程损失量小；四是本技术方法工艺条件温和、能量消耗低、操作设备容易实现、固液分离彻底，避免了硫酸根的共沉淀干扰，氯化钙副产品可被利用。
文档编号C01B25/28GK101293640SQ20081003154
公开日2008年10月29日 申请日期2008年6月18日 优先权日2008年6月18日
发明者杨立新, 杨 林, 陈芳菲 申请人:湘潭大学