萃取法深度净化磷石膏的方法
【专利摘要】本发明公开了一种萃取法深度净化磷石膏的方法，包括以下步骤：(1)、在调浆槽中加入稀硫酸，然后再加入磷石膏，搅拌使磷石膏分散均匀；(2)、将步骤(1)中分散均匀后的物料泵入反应槽中，同时加入浓硫酸，使反应体系硫酸浓度稳定在30～40％，搅拌反应(3)、反应结束后，将物料泵入冷却槽，待物料温度低于80℃后，泵入萃取槽，加入有机复合萃取剂萃取(4)、将步骤(3)萃取反应后的物料泵入沉降分离槽，分层，上层有机相进行过滤，过滤后的滤液经过洗涤后返回萃取槽，下层磷石膏料浆层经过滤、洗涤、干燥得到净化磷石膏。能够显著的提高石膏的白度，降低磷石膏中的磷、氟、硅、金属氧化物等杂质的含量，直接得到无水石膏。
【专利说明】
萃取法深度净化磷石膏的方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种萃取法深度净化磷石膏的方法，属于化工生产技术领域。
【背景技术】
[0002] 磷石膏是磷化工企业排放的废渣。制取1吨磷酸（以100%P205计)产生4.8~5.0吨 磷石膏（干基）。目前，世界磷石膏产量已超2.8亿吨，而我国的产量也已超过5千万吨，任意 排放会造成环境污染，大多数企业都采用设置露天堆场堆放。磷石膏是潮湿的细粉末，95% 的颗粒小于〇 . 2mm，自由水含量20 %~30 %，且含磷、氟、有机物及二氧化硅等少量有害杂 质，呈酸性，pH值一般在4.5以下。长时间的堆积，由于风蚀和雨蚀，会引起地表水或地下水 的污染。所以磷石膏的综合利用势在必行，然而磷石膏的白度，以及其中的杂质限制了磷石 膏的综合利用。目前磷石膏净化方法主要有洗涤净化、中和净化、煅烧等方法。洗涤净化主 要通过大量的水分级洗涤掉其中的可溶性杂质，未反应的磷矿和难溶性金属盐仍然留在石 膏中。中和净化大同小异也是先通过洗涤，然后加入石灰水中和其中的游离酸。煅烧是通过 高温除去其中的有机物杂质和结晶水，得到半水或者无水石膏，其中的磷、硅、金属氧化物 等杂质不能除掉。这些方法都有能耗高、处理不彻底，易造成二次污染等缺点。
【发明内容】
[0003] 针对现有的问题，本发明的目的在于提供一种萃取法磷石膏深度净化方法，能够 显著的提高石膏的白度，降低磷石膏中的磷、氟、硅、金属氧化物等杂质的含量，直接得到无 水石膏。
[0004] 为了实现上述目的，本发明的技术方案为:一种萃取法深度净化磷石膏的方法，其 特征在于:包括以下步骤：
[0005] (1)、在调浆槽中加入质量浓度为20-30%的稀硫酸，然后再加入磷石膏，控制物料 的液固比为1.1~2:1，搅拌使磷石膏分散均匀；
[0006] (2)、将步骤（1)中分散均匀后的物料栗入反应槽中，控制反应槽温度在90~130 °C，同时加入浓硫酸，使反应体系硫酸浓度稳定在30~40 %，搅拌反应60~120min;
[0007] (3)、反应结束后，将物料栗入冷却槽，待物料温度低于80°C后，栗入萃取槽，加入 有机复合萃取剂，萃取反应30~90min;
[0008] (4)、将步骤(3)萃取反应后的物料栗入沉降分离槽，分层，上层有机相进行过滤， 过滤后的滤液经过有机相洗涤液洗涤后返回萃取槽，滤渣进入燃烧炉燃烧处理；
[0009] 下层磷石膏料浆层经过滤、洗涤、干燥得到净化磷石膏，过滤后的液相稀硫酸溶液 加入步骤(1)循环利用。
[0010] 所述冷却槽外设置夹套，在夹套中通入循环水对冷却槽内物料进行降温。
[0011] 在上述方案中：所述有机复合萃取剂由组分A和组分B组成，其中组分A为正丁醇、 正辛醇、甲基异丁基酮、磷酸三丁酯中的至少一种，组分B为磺化煤油、环己烷的至少一种， 组分A和组分B的体积百分比为50%-80% :50%-20%。该有机复合萃取剂中，磺化煤油、环 己烷作为稀释剂。该有机复合萃取剂有利于磷石膏中有机物、金属离子的充分萃取。
[0012] 在上述方案中：步骤(3)中，萃取时有机复合萃取剂与物料的体积比控制在1:4_7。
[0013] 在上述方案中：步骤(4)有机相洗涤液为质量浓度为8-12%的氢氧化钠溶液。
[0014] 在上述方案中：在沉降槽内分层时，采用低速搅拌进行缓慢搅拌，减少磷石膏对萃 取剂的夹带，同时防止料浆彻底沉降后难于输送。
[0015] 步骤(4)中，有机相过滤采用板框式压滤机压滤。
[0016] 本发明，通过步骤（1 )、（2)磷石膏中未反应的五氧化二磷和一些金属氧化物杂质 被稀硫酸溶解出来，同时二水石膏脱掉结晶水，生成无水石膏。此步骤主要是要控制反应体 系的硫酸浓度、反应温度、反应时间以及搅拌强度，使磷石膏中的杂质充分反应，同时促进 磷石膏从二水石膏向无水石膏转变。
[0017] 步骤(3)循环冷却槽为外加夹套通循环水的方式冷却，使物料温度缓慢降低，有利 于无水石膏的晶体成长，当温度降低到80°C以下时;再栗入萃取槽，低温萃取有利于降低萃 取剂的挥发和老化，降低净化成本。
[0018] 步骤(4)萃取完成后的料浆栗入沉降槽中，沉降槽设置低强度的搅拌桨，缓慢搅 拌，主要作用是减少磷石膏对萃取剂的夹带，同时防止料浆彻底沉降后难于输送。有机相通 过板框式压滤机或其他过滤设备过滤后，滤渣主要为一些黑色有机物，加入燃烧炉燃烧处 理，滤液返回萃取槽。下层磷石膏料浆通过转盘式过滤机过滤、洗涤，然后经过干燥得到净 化磷石膏，滤液为稀硫酸，一部分循环使用，一部分进入磷酸萃取工段。
[0019] 有益效果:本发明方法，首先通过加入硫酸与磷石膏中的磷、氟、金属氧化物等杂 质进行反应，溶解于溶液中，同时通过反应温度和时间等条件的控制，使硫酸钙晶型发生 变化，让二水石膏晶体中夹带的杂质得以溶出，并脱出结晶水，生成无水石膏。然后利用有 机溶剂对有机物、金属离子的萃取特性，进一步纯化石膏料浆，最终得到的石膏料浆经过过 滤、洗涤、干燥后，得到无水石膏产品。此无水石膏，杂质含量低，白度高(亨特百度>90)，用 途广泛，可以用作磨光粉、纸张填充物、气体干燥剂以及医疗上的石膏绷带，也用于水泥缓 凝剂等方面。本发明能耗较低、无二次污染物排放、净化彻底，实现了磷石膏的资源化再利 用，变废为宝，将彻底解决磷化工生产企业的困境。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合和具体实施例对本发明做进一步的描述：
[0021]
[0022] 实施例1 [0023]
[0024] (1)在调浆槽中加入3t稀硫酸（质量浓度25%)溶液，开启搅拌，然后加入2t磷石 膏，待搅拌均匀后，进入下一步；
[0025] (2)将上述料浆栗入反应槽中，通蒸汽加热，同时加入0.5t浓硫酸，使反应体系硫 酸浓度稳定在30~40%，控制温度在100°C，反应120min。
[0026] (3)结束反应后，将料浆栗入冷却槽中，开启循环冷却水进行冷却(冷却槽外设置 夹套，在夹套中通入循环水对冷却槽内物料进行降温）。等温度降低到80°C，再将料浆栗入 萃取槽中，在萃取槽中加入有机复合萃取剂，有机复合萃取剂按照体积比，由正丁醇50%和 环己烷50%组成，萃取槽中有机相与料浆相体积比约为1:5,搅拌条件下，萃取反应90min。
[0027] (4)将萃取后的料浆栗入沉降槽分层，在沉降槽内分层时，采用低速搅拌进行缓慢 搅拌，减少磷石膏对萃取剂的夹带，同时防止料浆彻底沉降后难于输送，30min后，上层有机 相进入板框式压滤机压滤，过滤的滤渣主要是有机物杂质，通过燃烧炉燃烧处理，滤液经过 10 %浓度的氢氧化钠溶液洗涤后返回萃取槽。
[0028] 下层料浆进入转盘式过滤机过滤、洗涤，然后干燥得到产品净化磷石膏，其分析指 标对比如下。
[0030] 从表中可以看出，本发明的工艺对磷石膏中的杂质的去除有较好的效果。最后制 得的磷石膏的白度好。
[0031] 实施例2
[0032] (1)在调浆槽中加入2.2t稀硫酸（质量浓度30 % )溶液，开启搅拌，然后加入2t磷石 膏，待搅拌均匀后，进入下一步；
[0033] (2)将上述料浆栗入反应槽中，通蒸汽加热，同时加入浓硫酸，使反应体系硫酸浓 度稳定在30~40%，控制温度在90°C，反应lOOmin。
[0034] (3)结束反应后，将料浆栗入冷却槽中，开启循环冷却水进行冷却(冷却槽外设置 夹套，在夹套中通入循环水对冷却槽内物料进行降温）。等温度降低到80°C，再将料浆栗入 萃取槽中，在萃取槽中加入有机复合萃取剂，有机复合萃取剂按照体积比，由正辛醇80%和 磺化煤油20 %组成，萃取槽中有机相与料浆相体积比约为1:4,搅拌条件下，萃取反应 80min〇
[0035] (4)将萃取后的料浆栗入沉降槽分层，在沉降槽内分层时，采用低速搅拌进行缓慢 搅拌，减少磷石膏对萃取剂的夹带，同时防止料浆彻底沉降后难于输送，30min后，上层有 机相进入板框式压滤机压滤，过滤的滤渣主要是有机物杂质，通过燃烧炉燃烧处理，滤液经 过10 %浓度的氢氧化钠溶液洗涤后返回萃取槽。
[0036] 下层料浆进入转盘式过滤机过滤、洗涤，然后干燥得到产品净化磷石膏，其分析指 标对比如下。
[0038] 从表中可以看出，本发明的工艺对磷石膏中的杂质的去除有较好的效果。最后制 得的磷石膏的白度好。
[0039] 实施例3
[0040] (1)在调浆槽中加入4t稀硫酸（质量浓度20 % )溶液，开启搅拌，然后加入2t磷石 膏，待搅拌均匀后，进入下一步；
[0041] (2)将上述料浆栗入反应槽中，通蒸汽加热，同时加入浓硫酸，使反应体系硫酸浓 度稳定在30~40%，控制温度在130°C，反应60min。
[0042] (3)结束反应后，将料浆栗入冷却槽中，开启循环冷却水进行冷却。等温度降低到 8(TC，再将料浆栗入萃取槽中，在萃取槽中加入有机复合萃取剂，有机复合萃取剂按照体积 比，由甲基异丁基酮35%、磷酸三丁酯40%以及磺化煤油25%组成，萃取槽中有机相与料浆 相体积比约为1:7，搅拌条件下，萃取反应30min。
[0043] (4)将萃取后的料浆栗入沉降槽分层，在沉降槽内分层时，采用低速搅拌进行缓慢 搅拌，减少磷石膏对萃取剂的夹带，同时防止料浆彻底沉降后难于输送，30min后，上层有机 相进入板框式压滤机压滤，过滤的滤渣主要是有机物杂质，通过燃烧炉燃烧处理，滤液经过 10 %浓度的氢氧化钠溶液洗涤后返回萃取槽。
[0044] 下层料浆进入转盘式过滤机过滤、洗涤，然后干燥得到产品净化磷石膏，其分析指 标对比如下。
L0046J 从表中可以看出，本发明的工艺对磷石膏中的杂质的去除有较好的效果。最后制 得的磷石膏的白度好。
[0047]本发明不局限于上述实施例，应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动 就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。凡本技术领域中技术人员依本发明的构思 在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由 权利要求书所确定的保护范围内。
【主权项】
1. 一种萃取法深度净化磷石膏的方法，其特征在于:包括以下步骤： (1) 、在调浆槽中加入质量浓度为20-30%的稀硫酸，然后再加入磷石膏，控制物料的液 固比为1.1~2:1，搅拌使磷石膏分散均匀； (2) 、将步骤（1)中分散均匀后的物料栗入反应槽中，控制反应槽温度在90~130°C，同 时加入浓硫酸，使反应体系硫酸浓度稳定在30~40%，搅拌反应60~120min; (3 )、反应结束后，将物料栗入冷却槽，待物料温度低于80°C后，栗入萃取槽，加入有机 复合萃取剂，萃取反应30~90min; (4)、将步骤(3)萃取反应后的物料栗入沉降分离槽，分层，上层有机相进行过滤，过滤 后的滤液经过有机相洗涤液洗涤后返回萃取槽，滤渣进入燃烧炉燃烧处理； 下层磷石膏料浆层经过滤、洗涤、干燥得到净化磷石膏，过滤后的液相稀硫酸溶液加入 步骤(1)循环利用。2. 根据权利要求1所述萃取法深度净化磷石膏的方法，其特征在于:所述有机复合萃取 剂由组分A和组分B组成，其中组分A为正丁醇、正辛醇、甲基异丁基酮、磷酸三丁酯中的至少 一种，组分B为磺化煤油、环己烷的至少一种，组分A和组分B的体积百分比为50%-80% : 50%-20%。3. 根据权利要求1或2所述萃取法深度净化磷石膏的方法，其特征在于：步骤(3)中，萃 取时有机复合萃取剂与物料的体积比控制在1:4-7。4. 根据权利要求3所述萃取法深度净化磷石膏的方法，其特征在于:所述冷却槽外设置 夹套，在夹套中通入循环水对冷却槽内物料进行降温。5. 根据权利要求4所述萃取法深度净化磷石膏的方法，其特征在于：步骤(4)有机相洗 涤液为质量浓度为8-12%的氢氧化钠溶液。6. 根据权利要求5所述萃取法深度净化磷石膏的方法，其特征在于：在沉降槽内分层 时，采用低速搅拌进行缓慢搅拌，减少磷石膏对萃取剂的夹带，同时防止料浆彻底沉降后难 于输送。7. 根据权利要求1所述萃取法深度净化磷石膏的方法，其特征在于:步骤(4)中，有机相 过滤采用板框式压滤机压滤。
【文档编号】C01F11/46GK106044828SQ201610569842
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月19日
【发明人】郑开元, 盛勇, 周佩, 陈明凤, 邹小丽
【申请人】中化化肥有限公司成都研发中心