一种利用磷矿制备磷酸及其衍生物的方法与流程

本发明属于磷矿应用领域，具体涉及一种利用磷矿制备磷酸及其衍生物的方法。

背景技术：

1、磷矿是具有战略意义的重要非金属矿产资源。我国的磷矿资源排名仅低于世界排名第一的摩洛哥，位居第二，约占全球磷资源的30％，总共519个磷矿的出产产地，分布在不同的27个省，市和自治区。现如今我国磷资源呈现出“丰而不富”，主要是中低品位磷矿占比高，并且富矿资源量很少磷矿储量大，分布较为集中，且大部分为胶磷矿，开采和选择都比较困难。而磷矿也是磷化工中制备磷酸的重要原料。

2、磷酸是磷化工行业的基础产品，广泛应用于磷酸盐工业和磷复肥行业当中，需求量大，在国民经济发展中有着举足轻重的地位。现如今磷酸的生产方法主要分为三大类：热法磷酸生产工艺、窑法磷酸生产工艺和湿法磷酸湿法工艺，其中湿法磷酸的产量已占磷酸总产量的85％～90％。随着磷矿资源的过度开发和利用，磷矿资源急剧减少，且因为各种原因使得全球硫磺价格居高不下，使得传统采用硫酸分解磷矿制备磷酸的生产成本逐渐升高。此外，磷矿的分解大多以强无机酸分解制取磷酸，其中硫酸法是湿法磷酸工艺中最为成熟也是使用最为广泛。该方法中由于反应生成的磷石膏不溶于液相，可以通过简单液固分离把石膏和液相分离出来。但是，该方法会导致磷矿中的有害杂质进入液相磷酸，很难将其分离，同时产生大量磷石膏，传统湿法磷酸每生产1t磷酸都会伴生4～5t磷石膏，目前也没有较好的处理磷石膏的方法，且磷石膏长期堆存不仅会给周边环境带来严重的污染，也会不断消耗人力物力，造成极大的经济负担。

技术实现思路

1、鉴于此，本发明提供一种利用磷矿制备磷酸及其衍生物的方法。

2、为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种利用磷矿制备磷酸及其衍生物的方法，包括以下步骤：

4、将磷酸加热至80～110℃，加入磷矿，搅拌反应，过滤，得滤液和滤渣；

5、向滤液中加入硫酸ⅰ，搅拌反应，过滤，得磷酸和石膏；

6、将滤渣用60～100℃热磷酸洗涤，并加入硫酸ⅱ，搅拌反应，反应结束后加入捕收剂进行反浮选，得有机渣浆和石膏浆；

7、将机渣浆和石膏浆分别过滤，得有机肥料、建筑石膏和混酸溶液；

8、其中有机肥料含有磷矿里的有机质和磷。

9、进一步地，包括将滤渣用80～110℃的热磷酸洗涤后的洗涤液加入到所述滤液中；

10、还包括将滤液与硫酸ⅰ反应得到的磷酸用于分解磷矿反应；

11、还包括测定混酸中硫酸根的浓度，然后用98％浓度硫酸配置所述硫酸ⅰ、硫酸ⅱ。

12、进一步地，所述磷酸以p2o5计，质量浓度为15～30％；所述磷矿和磷酸的质量比为1：(10～20)。

13、进一步地，所述磷酸与磷矿搅拌反应时间0.5～4h。

14、进一步地，所述硫酸ⅰ质量浓度为30～98％，所述硫酸ⅰ添加量为滤液中钙物质的量的1～1.2倍。

15、进一步地，所述硫酸ⅰ与滤液搅拌反应温度为20～100℃、时间0.5～4h。

16、进一步地，所述硫酸ⅱ质量浓度为10～60％，所述硫酸ⅱ添加量为滤渣中钙物质的量的1～1.5倍。

17、进一步地，所述硫酸ⅱ与滤渣搅拌反应温度为60～95℃、时间0.5～2h。

18、进一步地，所述捕收剂添加量为滤渣质量的1％～6.8％，所述捕收剂为表面活性剂、絮凝剂、偶联剂中的一种或多种；

19、其中，表面活性剂主要是起到改变有机质和硅类酸不溶物的表面活性，使其可以被气泡带出；絮凝剂是将小分子的有机质絮凝成团带出；偶联剂主要是硅烷类偶联剂，用来偶联硅类再由气泡带出。

20、进一步地，将所述石膏用0.8～1.5倍质量的水洗涤3次后，纯度达到98％以上、白度大于100；

21、所述建筑石膏纯度达到90％以上、白度大于60。

22、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

23、(1)本发明采用磷酸分解磷矿，并用硫酸对分解得到的滤渣和滤液进行反应，得到了磷酸、高纯石膏、建筑石膏、有机肥料等产品，经济效益好，对磷矿进行了充分利用、且不产生对环境造成污染的磷石膏。

24、(2)本发明生产过程中产生的磷酸可以复用至分解磷矿，同时产生的混合酸还可以配置成硫酸复用至滤渣和滤液反应，实现循环利用，降低了原料成本，此外，还将洗涤水进行回用提高产量。

25、(3)本发明生产的副产品质量好，高纯石膏纯度可以达到98％以上，白度大于100；建筑石膏纯度可以达到90％以上，白度大于60，而有机肥料也具有较好的肥效。

技术特征：

1.一种利用磷矿制备磷酸及其衍生物的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括将滤渣用80～110℃的热磷酸洗涤后的洗涤液加入到所述滤液中；

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述磷酸以p2o5计，质量浓度为15～30％；所述磷矿和磷酸的质量比为1：(10～20)。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述磷酸与磷矿搅拌反应时间0.5～4h。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述硫酸ⅰ质量浓度为30～98％，所述硫酸ⅰ添加量为滤液中钙物质的量的1～1.2倍。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述硫酸ⅰ与滤液搅拌反应温度为20～100℃、时间0.5～4h。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述硫酸ⅱ质量浓度为10～60％，所述硫酸ⅱ添加量为滤渣中钙物质的量的1～1.5倍。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述硫酸ⅱ与滤渣搅拌反应温度为60～95℃、时间0.5～2h。

9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述捕收剂添加量为滤渣质量的1～6.8％；所述捕收剂为表面活性剂、絮凝剂、偶联剂中的一种或多种。

10.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将所述石膏用0.8～1.5倍质量的水洗涤3次后，纯度达到98％以上、白度大于100；

技术总结
本发明提供一种利用磷矿制备磷酸及其衍生物的方法，包括以下步骤：将磷酸加热至80～110℃，加入磷矿，搅拌反应，过滤，得滤液和滤渣；向滤液中加入硫酸Ⅰ，搅拌反应，过滤，得磷酸和石膏；将滤渣用60～100℃热磷酸洗涤，并加入硫酸Ⅱ，搅拌反应，反应结束后加入捕收剂进行反浮选处理，得有机渣浆和石膏浆；将有机渣浆和石膏浆分别过滤，得有机肥料、建筑石膏和混酸溶液。本发明对磷矿进行了充分利用、且不产生对环境造成污染的磷石膏；同时过程中产生的酸液可实现循环利用，降低了原料成本；得到的副产品质量好，纯度高，整体经济效益好。

技术研发人员：潘益,潘志权,周红,陈晓庆,荣喜才
受保护的技术使用者：湖北省长江资源循环利用及装备创新中心有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15