专利名称：可溶性硫酸盐代替部分硫酸萃取磷酸的方法
技术领域：
本发明涉及一种萃取磷酸的方法，特别涉及一种在复合肥生产中用可溶性硫酸盐
代替部分硫酸萃取磷酸的方法。
背景技术：
众所周知的湿法磷矿萃取磷酸的生产方法，是利用磷矿浆和硫酸经计量后加入萃 取槽，同时将滤洗岗位输送的淡磷酸加入萃取槽，物料经过化学反应，获得萃取料浆，对成 熟后的料浆由料浆泵输送到过滤机，经过滤得到磷酸。这种传统的生产工艺受硫酸单一萃 取剂的限制，特别是在硫酸成本价格较高时，会增加复合肥的生产成本。 同时，硫酸分解磷酸矿的工艺的核心反应是个放热反应，在不增设降温设备的情
况下，反应池内温度通常接近ioo摄氏度，而磷肥行业的萃取槽的设计温度一般都小于或
等于90摄氏度，也就是生产工艺中的主反应过程温度要超过设备的设计温度，高温萃取反 应会带来比较大的安全生产隐患。因此，在上述反应过程中，为了使萃取槽的温度低于设 计温度，不得不在萃取槽上增设闪蒸降温设备，该设备少则300多万，并配有一个大容量电 机，增加了整套设备的总装机容量，不利于安全经济运行，且现有方案不仅增加了设备投 资，还增加了系统的复杂性。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有湿法磷酸生产复合肥的方法成本高，且控制萃取槽 反应温度成本高的缺陷，而提供一种可大幅降低复合肥生产成本，且易于控制萃取槽反应 温度的可溶性硫酸盐代替部分硫酸萃取磷酸的方法。
本发明采用以下技术方案 可溶性硫酸盐代替部分硫酸萃取磷酸的方法，在磷酸萃取过程中的磷矿矿浆生成 磷酸的反应中，加入可溶性硫酸盐部分地代替硫酸。 所述的硫酸的代替量大于0且不大于代替前所需硫酸质量的30% 。 所述的硫酸的代替量在所述反应初始阶段优选为代替前所需硫酸质量的20% 。 所述的可溶性硫酸盐优选硫酸铵。 根据萃取槽温度调整所说的代替量，若温度大于预定温度，增加所述代替量，若温 度小于预定温度，减少所述代替量。 所述的可溶性硫酸盐的加入点选择矿浆池、返酸槽和稠浆槽中的一点，或将所述
可溶性硫酸盐混入三洗水中，或者将所述可溶性硫酸盐在萃取槽直接加入。 对于所述硫酸盐在萃取槽加入的方式是，设置一用于溶解所述硫酸盐的溶解槽，
该溶解槽经缓冲槽通过溢流方式流入萃取槽。 加入所述硫酸盐后，实时检测萃取槽中S03指标，若高于预定值，减少硫酸的加入。
所述磷酸采取过程中每两小时至少观察一次磷石膏的结晶形态，若结晶形态异 常，减少所述磷酸盐的加入量。
依据本发明实施例的下式Ca5F (P04) 3+3. 5H2S04+1. 5 (NH4) 2S04+5nH20 = 3NH4H2P04+5CaS04 nH20+HF个
可知，萃取磷酸所需要的氢离子需要保证，显然，在以硫酸根的两位参量的情况 下，可溶性硫酸盐替代硫酸的量不能大于30% ，且该反应也表明，使用可溶性硫酸盐在湿法 萃取磷酸的方法中替代硫酸在理论上的可行性。 实验证明，使用硫酸盐部分地代替硫酸的湿法磷酸，基本上所说的代替量都在 20%左右达到合适的反应温度，因此，所说的代替量在所述反应初始阶段优选为20%，便于 其用量的调整。此外，在此情况下，可以保证过量硫酸的基本要求。 为了减少后续处理的成本，所述硫酸盐优选为硫酸铵，所生成的磷酸一铵本身也 是目前常用的一种化肥，该反应的副产物不会影响复合肥的生产。因此，基于此，在选择硫 酸盐的过程中，最好考虑复合肥的生产，比如硫酸钾等。 由于硫酸盐的加入时机对本方案的影响不是很大，主要在萃取工作进行前最合 适，因此所述硫酸盐的加入点选择矿桨池、返酸槽和稠桨槽中的一点，或将所述硫酸盐混入 三洗水中，或在萃取槽加入都是合适的。 进一步地，为了便于所说的温度调节，硫酸盐的加入越靠近萃取槽越容易获得控 制的灵活性，因此在萃取槽加入比较合适，对调整温度的响应速度比较快。因此，所述硫酸 盐在萃取槽加入的方式是，设置一用于溶解所述硫酸盐的溶解槽，该溶解槽经缓冲槽通过 溢流方式流入萃取槽，采用溢流方式比较容易调整液体流量，且液流平稳。所说的缓冲槽实 际就是进一步的提高液流平稳性的槽，其具体结构并没有特殊限制，采用常规的缓冲槽就 可以。 加入所述硫酸盐后，实时检测萃取槽中S03指标，若高于预定值，减少硫酸的加入， 以获得比较好的磷石膏结晶形态。 所述磷酸采取过程中每两小时至少观察一次磷石膏的结晶形态，若结晶形态异 常，减少所述磷酸盐的加入量。磷石膏的结晶形态是一种比较典型的形态，通过放大镜就可 以进行观察，如果结晶形态有异，通过减少所述硫酸盐的量进行调节。
本发明的有益效果是 由于可溶性硫酸盐在上述反应中生热量很小，生热反应主要是硫酸与磷矿浆的反 应，因此，在满足所述代替量上限的情况下，根据预定的温度，调整所加入的硫酸盐的量。在 实验中，所述使用了部分地替代硫酸的情况的调整难度仅在于开车运行后的部分时段，其 后就可以稳定运行，基本上不需要调整，调整难度不高于现有的采用了闪蒸降温设备的方 法。且显然的一点是，所述硫酸盐的加注设备的成本远低于闪蒸降温设备的成本，设备的整 体成本可以大大降低，而且，可以大大降低系统的总装机容量，便于系统的安全经济运行。
另一方面，采用硫酸盐替代硫酸可以降低生产成本，一般的可溶性硫酸盐的成本 比硫酸低。当然，即便是考虑到使用可溶性硫酸盐的后续处理，即如何分离所引入的碱性金 属或其他正离子，其整体成本并没有增加，对于某些硫酸盐的加入，该方法的整体成本仍然 有较大幅度的降低。
具体实施例方式
下面对本发明的技术方案作更具体的描述，使本领域的技术人员更清楚的理解本发明，该优选的实施例可溶性硫酸盐代替部分硫酸萃取磷酸的方法，在磷酸生产线开车运 行后，磷酸萃取过程中的磷矿矿浆生成磷酸的反应，以可溶性硫酸盐部分地代替硫酸，满足 代替量不大于30 %的情况下，根据萃取槽温度调整所说的代替量，若温度大于预定温度，增 加所述代替量，若温度小于预定温度，减少所述代替量。当然，所说的预定温度是一个温度 范围，可以采用本领域技术人员在湿法磷酸中常采用的需要控制的温度范围，相应地，即所 说的大于的对象是所述温度范围的上限，小于的对象是所述温度范围的下限。
实施例1 : 按照硫酸铵代替硫酸的量为代替前所需硫酸质量的30%进行加入硫酸铵，每 小时加入量为5袋，使用淡酸进行稀释硫酸铵，每小时稀释量0. 4m3，测淡酸S03浓度为 0. 020-0. 025g/ml，加入硫酸铵后S03浓度为0. 4g/ml变为红色，加入点在萃取槽二区，加入 前二区与三区硫酸量相差O. 3mV小时，加入后根据所测S03浓度和石膏结晶情况，逐渐减少 二区硫酸加入量，两区之间加入硫酸的量相差lm3/小时，二区反应温度下降1度，观察结晶 与过滤洗涤效果无大变化。
实施例2 : 按照硫酸铵代替硫酸的量为代替前所需硫酸质量的20%进行加入硫酸铵，硫酸铵 加入量调整到7袋/小时，结晶有包裹现象，调整了加硫酸量，减少二区硫酸加入量，加入点 在萃取槽二区，加入前二区与三区硫酸量相差0. 3m3/小时，加入后根据所测S03浓度和石膏 结晶情况，逐渐减少二区硫酸加入量，二区与三区硫酸加入量相差1. 4m3/小时，过滤吸干效 果一般，残磷有上升现象。 一区二区温度下降，二区下降较多0.5度。
实施例3 : 按照硫酸铵代替硫酸的量为代替前所需硫酸质量的5%进行加入硫酸铵，硫酸铵 加入量调整到8袋/小时，晶体有变厚现象，包裹现象较多，加入点在萃取槽二区，加入前二 区与三区硫酸量相差O. 3mV小时，加入后根据所测S03浓度和石膏结晶情况，逐渐减少二区 硫酸加入量，二区与三区硫酸量相差1. 8m3/小时，S03浓度控制低限，0. 025-0. 030g/ml偏 低，后逐渐降到0. 020-0. 025g/ml，不溶磷在0. 67 %左右，吸干效果一般。后采取半小时加 4袋一槽淡酸，淡酸加入量多，溶解快，残磷变化不大。硫酸量比未加硫酸铵前每小时少加 0. 4m3/小时左右，折硫酸0. 67吨。
权利要求
可溶性硫酸盐代替部分硫酸萃取磷酸的方法，其特征是，在磷酸萃取过程中的磷矿矿浆生成磷酸的反应中，加入可溶性硫酸盐部分地代替硫酸。
2. 按照权利要求1所述的可溶性硫酸盐代替部分硫酸萃取磷酸的方法，其特征是，所 述的硫酸的代替量大于0且不大于代替前所需硫酸质量的30%。
3. 按照权利要求2所述的可溶性硫酸盐代替部分硫酸萃取磷酸的方法，其特征是，所 述的硫酸的代替量为代替前所需硫酸质量的20%。
4. 按照权利要求1、2或3所述的可溶性硫酸盐代替部分硫酸萃取磷酸的方法，其特征 是，所述的可溶性硫酸盐为硫酸铵。
5. 按照权利要求1所述的可溶性硫酸盐代替部分硫酸萃取磷酸的方法，其特征是，所 述的可溶性硫酸盐的加入点选择矿浆池、返酸槽和稠浆槽中的一点，或将所述可溶性硫酸 盐混入三洗水中，或者将所述可溶性硫酸盐在萃取槽直接加入。
6. 按照权利要求5所述的可溶性硫酸盐代替部分硫酸萃取磷酸的方法，其特征是，所 述硫酸盐在萃取槽加入的方式是，设置一用于溶解所述硫酸盐的溶解槽，该溶解槽经缓冲 槽通过溢流方式流入萃取槽。
全文摘要
本发明涉及一种可溶性硫酸盐代替部分硫酸萃取磷酸的方法，该种方法在磷酸萃取过程中的磷矿矿浆生成磷酸的反应中，加入可溶性硫酸盐部分地代替硫酸。本发明产生热量小、后续处理简单，成本大大降低。
文档编号C05B7/00GK101747107SQ200910231188
公开日2010年6月23日 申请日期2009年12月17日 优先权日2009年12月17日
发明者吕新春, 焦延涛, 王汝申 申请人:聊城鲁西化工第五化肥厂