专利名称：抑制酸性条件下的水成垢的制作方法
技术领域：
本发明涉及通过加入包含有机膦酸酯、有机磷酸酯衍生物、无机磷酸盐、阴离子聚 合物和共聚物或它们的组合的合成水性混合物来抑制酸性水溶液中包含诸如硫酸钙、氟硅 酸钙等积垢的沉淀物(污垢)。
背景技术：
通常从经过清洗、脱泥和浮选而富集或精选出的含粗磷酸盐的矿石生产磷酸。随 后在用硫酸消化前将精料研磨。通常，向来自此过程的精选矿和循环酸的浆料中以控制放 热的速率加入一定量的浓硫酸，以氧化钙计，所述浓硫酸的量在100至105%的化学计量范 围内。在消化完成后，对消化的磷酸盐岩进行过滤和蒸发以及随后的澄清步骤以生产成品 磷酸，成品磷酸随后被转变为一系列产品，包括肥料、去污剂添加剂、动物饲料、用在钢渗磷 中的含磷产品或任何其它纯化的磷酸产品。在磷酸盐岩消化和磷酸蒸发中最麻烦的问题之一是固体的沉淀。沉淀主要发生在 蒸发器和与其相关的设备中。一些沉淀也发生在其它工艺的设备表面上，包括消化器和过 滤系统。当生产高浓度酸时，积垢形成是最麻烦的。尤其麻烦的是热交换器表面的积垢。解 决此问题的大多数方法集中在设备设计上，但甚至是最佳设计的设备也无法防止垢形成。由于此过程产生高浓度的硫酸钙，所以其被认为是磷酸盐岩消化产生的积垢的主 要成分。还认为参与结垢的硫酸钙有不同的形式。这些形式，即石膏(CaSO4 ·2Η20)、半水 硫酸钙(CaSO4 · 1/2Η20)和无水硫酸钙(CaSO4)取决于蒸发器中的温度和停留时间。这种 相变增加了抑制它们的复杂性。这些积垢中其它主要成分是氟硅酸盐和/或与矿组成和具 体工艺条件有关的其它物质。只有防止这些混合的积垢才有可能抑制和实质上防止在磷酸 生产中发生的垢形成。磷酸盐和磷酸的制备详述在Becker的“Phosphates and Phosphoric Acid"(Marcel Dekker 公司 1989 年出版)和 Slack 的“Phosphoric Acid, Part I and Part II” (Marcel Dekker 公司 1968 年出版)中。文献中未提及有任何令人满意的方案能在诸如热交换器等与蒸发器有关设备的 表面上抑制沉淀和防止沉积。提及的方案是停止操作，并通过机械方法或化学方法清除沉 淀物。
发明内容
本发明是基于以下发现，即某些水溶性有机和无机磷酸盐(酯)、膦酸酯、聚羧酸盐和它们的均聚物或共聚物、和它们的混合物能抑制由沉淀物产生的矿物质的形成和附着。本发明是防止积垢/沉淀物在接触消化的磷酸盐岩和/或由消化产生的磷酸的 表面上形成的方法，此方法包括用不足化学计量的量的抑垢化合物或它们的制剂处理消 化的磷酸盐岩、整个酸生产过程中通过消化磷酸盐岩产生的酸浆料和/或酸流。优选的 处理点是在酸流进入蒸发器前和在蒸发器中时直接在酸流中进行处理。抑制剂通常以 0. l-5000ppm，优选0. Ι-lOOppm，最优选0. l_50ppm的剂量范围加入。通常，磷酸的湿法生产涉及用硫酸消化含磷酸盐的矿浆料。所得磷酸通过过滤从 沉淀的硫酸钙和其它固体杂质中分离。随后将磷酸溶液通过蒸发浓缩，并澄清以产生成品 磷酸( 50-70% I52O5)。虽然大部分硫酸钙和其它杂质在过滤步骤时被除去，但在过滤后 仍有很多溶解在工艺流中。当磷酸通过蒸发器环路浓缩时，硫酸钙溶解度和温度间的反比 关系导致各种形式的硫酸钙继续从溶液中沉淀，在高温表面结垢。此类和其它沉淀物不利 于对工艺流的热传递且限制液体流动。因此，必需通过周期性的清除来去除积垢。因此，积 垢现象显著降低工艺效率并导致成本增加。与同样但未经处理的溶液相比，向用酸性水溶液模拟的工艺溶液中加入抑垢剂可 降低最高为95-97%的沉淀的积垢。无机磷酸盐由包含通过磷酸酐键连接的磷酸根部分或磷酸根单元的化合物组成。
权利要求
1.一种用于抑制酸生产中垢形成的方法，其中将矿石与酸性溶液在消化工艺中混合以 反应形成酸性浆料，使所述酸性浆料通过过滤工艺形成酸性流，将抑垢组合物在酸生产和 蒸发工艺中从所述过滤工艺开始的任意点加入到所述酸性流中。
2.如权利要求1所述的方法，其中在消化时额外地加入所述抑垢组合物。
3.如权利要求1所述的方法，其中将所述抑垢组合物额外地加入到所述酸性浆料中。
4.如权利要求1所述的方法，其中在蒸发时将所述抑垢组合物加入到所述酸性流中。
5.如权利要求1所述的方法，其中在所述酸性流进入所述蒸发工艺前，将所述抑垢组 合物加入到所述酸性流中。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述矿石为含磷酸盐的矿石。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述酸性溶液为硫酸。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述抑垢组合物为有机磷酸酯、膦酸酯、无机磷酸 盐、聚羧酸盐均聚物或共聚物中的一种或它们的组合。
9.如权利要求1所述的方法，其中所述抑垢组合物以不足化学计量的量加入。
10.如权利要求1所述的方法，其中所述抑垢组合物以0.1至5000ppm加入。
11.如权利要求1所述的方法，其中所述抑垢组合物以0.1至IOOppm加入。
12.如权利要求1所述的方法，其中所述抑垢组合物以0.1至50ppm加入。
13.如权利要求1所述的方法，其中在形成所述酸性浆料前加入所述抑垢组合物。
14.一种用于抑制酸生产中垢形成的方法，其中将含磷酸盐的矿石与酸性溶液混合来 消化并形成酸性浆料，将抑垢组合物在过滤工艺的任意点加入到所述酸性浆料中。
15.如权利要求14所述的方法，其中在消化前加入所述抑垢组合物。
16.如权利要求14所述的方法，其中在所述含磷酸盐的矿石与所述酸性溶液混合前， 对所述含磷酸盐的矿石进行精选。
17.如权利要求14所述的方法，其中所述酸性溶液为硫酸。
18.如权利要求14所述的方法，其中所述抑垢组合物为有机磷酸酯、膦酸酯、无机磷酸 盐、聚羧酸盐均聚物或共聚物中的一种或它们的组合。
全文摘要
本发明涉及抑制酸性浆料或溶液中的垢沉积物。本发明在矿石加工时在所述浆料和/或溶液中使用包括磷酸盐(酯)、膦酸酯、阴离子聚合物或它们的组合的合成的水性混合物来抑制垢。因为酸性溶液中和大多数已知的抑制剂，所以垢在酸性环境中难以产生。本发明可显著地减少垢的产生，使得用于系统去垢的时间可减少。
文档编号C01B25/235GK102046525SQ200980119984
公开日2011年5月4日 申请日期2009年5月26日 优先权日2008年5月30日
发明者丹尼尔·N·T·哈伊, 亚斯波尔·S·吉尔 申请人:纳尔科公司