专利名称：一种湿法磷酸联产石膏晶须的方法
技术领域：
本发明涉及一种生产石膏晶须的方法，具体说是一种在湿法磷酸加工过程中同时生产磷酸和石膏晶须的方法。
背景技术：
传统湿法磷酸生产中，都是采用中高品质的磷矿，而低品位磷矿无法得到应用， 且每生产It磷酸即排放3-5t工业废渣磷石膏，大量的副产品磷石膏污染环境，浪费了磷矿资源；现有利用磷矿联产石膏晶须，如专利号为200410024348.0公开的在磷酸中制造石膏晶须的方法，在石膏晶须生产中，利用磷块矿与酸溶液反应，由于比表面积小，反应时间长、速度慢，规模化生产中，生产效率难以提高；在联产过程中产生了大量既含盐酸、 又有磷酸的混合酸液，混合酸液没有经过分离处理，无法制备合格的磷酸。另如专利号为 201010028159. 6公开的硫酸钙晶须与磷酸的联产法，硫酸钙晶须过滤下的滤液采用萃取剂多级逆流萃取获得磷酸以及反萃取获得盐酸或硝酸，虽然能解决专利200410024348. 0存在的不能有效分离混合酸液的问题，但萃取过程复杂、耗时，萃取设备多，同样不适合工业化生产。
发明内容
为了解决现有技术中湿法磷酸联产石膏晶须直接利用磷块矿与酸溶液反应，反应时间长、速度慢、生产效率低，以及过滤石膏晶须后的混合酸液分离磷酸工艺复杂，不适合规模化工业生产等不足，本发明提供了一种高效、简易的湿法磷酸联产石膏晶须的方法，该方法反应时间短、速度块，石膏晶须生产效率高，磷酸分离工艺简单，适合规模化工业生产。本发明采用的技术方案是一种湿法磷酸联产石膏晶须的方法，包括以下步骤
(1)将过量的磷矿浆与盐酸加入反应池在搅拌状态下反应5-30min，在静止状态下沉淀30-90min生成磷酸二氢钙、氯化钙和磷酸混合物，磷酸二氢钙自然沉淀，氯化钙和磷酸混合物以清液形式浮于上层；
(2)将步骤(1)中清液通过输送泵输入沉降槽，经机械过滤去除杂质进入清液池，将清液池中清液输入清液定量高位槽进行调制，使清液中Ca2+含量控制在0. 2-2mol/l的范围；
(3)将硫酸输入硫酸定量高位槽调制硫酸溶液，使硫酸溶液中SO/—含量控制在 2-20mol/l 的范围；
(4)将步骤C3)硫酸定量高位槽中调制好的硫酸溶液全部注入晶须合成器，启动搅拌机缓慢搅拌，然后逐步向晶须合成器中添加步骤( 清液定量高位槽中的清液，料加完后使晶须合成器中Ca2+含量略高于SO/—含量，搅动10-20min，静置40-60min形成晶须料浆；
(5)将步骤(4)的晶须料浆输入真空过滤机过滤，过滤真空度为60-90KPa，分离出滤饼和滤液，滤饼为石膏晶须，滤液为含HCL的稀磷酸；
(6)如步骤( 滤液中磷酸不饱和时，滤液输入滤液收集槽后送入反应池循环使用；如步骤( 滤液中磷酸饱和时，滤液输入滤液加热器分离HCL和磷酸，HCL输入HCL收集槽送入反应池循环使用，磷酸分离后可收集或用于后续生产；
(7)对步骤( 滤饼用60-100°C的3-10倍量热水洗涤4-5次，得到二水石膏晶须；将二水石膏晶须在120-260°C温度下脱水干燥，得到半水石膏晶须或无水石膏晶须；
(8)步骤(7)中对滤饼洗涤后的洗涤水输入滤液收集槽后送入反应池循环使用。进一步地，所述步骤(1)磷矿浆含水率为15-45%，磷矿浆中磷矿粉的细度为-100 目60-90% ；所述盐酸含量为7-36%。再进一步地，所述步骤(6)滤液分离时，盐酸的加热温度小于160°C，冷却吸收温度不低于-10°c。本发明的有益效果是磷矿石粉磨后粉矿比表面积大，加水制成磷矿浆后与酸溶液反应充分，缩短反应时间，有利于提高产量；在联产过程中，磷酸消耗磷矿石中的磷资源， 石膏晶须消耗磷矿石中的钙资源，联产制备磷酸和石膏晶须对磷矿石要求低于传统直接采用磷矿石制备磷酸对磷矿石要求，磷矿中的磷资源、钙资源全部得到有效利用，可以使低品位磷矿得到应用，降低生产成本，且无磷石膏排放，无环境污染，环保、节约；联产过程中，滤液循环利用，随着滤液中P205含量不断升高，当达到或接近饱和度时，反应池中磷酸将不再与磷矿反应，就需要对滤液进行分离处理利用氯化氢挥发性强、磷酸不挥发的特点，将滤液输入滤液加热器加热，分离温度小于160度，使HCL迅速挥发，通过冷却吸收使HCL气体回反应池中循环应用，使磷酸得到净化，符合正常使用要求。
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施例方式以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。实施例一
一种湿法磷酸联产石膏晶须的方法，包括以下步骤
(1)将过量的磷矿浆与盐酸加入反应池在搅拌状态下反应5min，在静止状态下沉淀 30min生成磷酸二氢钙、氯化钙和磷酸混合物，磷酸二氢钙自然沉淀，氯化钙和磷酸混合物以清液形式浮于上层；所述磷矿浆含水率为30%，磷矿浆中磷矿粉的细度为-100目60% ；所述盐酸含量为7% ；
(2)将步骤(1)中清液通过输送泵输入沉降槽，经机械过滤去除杂质进入清液池，将清液池中清液输入清液定量高位槽进行调制，使清液中Ca2+含量控制在0.2 mol /1 ；
(3)将硫酸输入硫酸定量高位槽调制硫酸溶液，使硫酸溶液中SO/—含量控制在2mol
/1;
(4)将步骤C3)硫酸定量高位槽中调制好的硫酸溶液全部注入晶须合成器，启动搅拌机缓慢搅拌，然后逐步向晶须合成器中添加步骤( 清液定量高位槽中的清液，料加完后搅动lOmin，静置40min形成晶须料浆；
(5)将步骤(4)的晶须料浆输入真空过滤机过滤，过滤真空度为60KPa，分离出滤饼和滤液，滤饼为石膏晶须，滤液为含HCL的稀磷酸；
(6)如步骤( 滤液中磷酸不饱和时，滤液输入滤液收集槽后送入反应池循环使用；如步骤( 滤液中磷酸饱和时，滤液输入滤液加热器分离HCL和磷酸，盐酸的加热温度小于 160°C，冷却吸收温度为自然温度，HCL由吸收冷却器输入HCL收集槽送入反应池循环使用， 磷酸分离后可收集或用于工厂生产；
(7)对步骤( 滤饼用60°C的3倍量热水洗涤4次，得到二水石膏晶须；将二水石膏晶须在120°C温度下脱水干燥，得到半水石膏晶须或无水石膏晶须，进行成品包装；
(8)步骤(7)中对滤饼洗涤后的洗涤水输入滤液收集槽后送入反应池循环使用。实施例二
一种湿法磷酸联产石膏晶须的方法，包括以下步骤
(1)将过量的磷矿浆与盐酸加入反应池在搅拌状态下反应20min，在静止状态下沉淀 60min生成磷酸二氢钙、氯化钙和磷酸混合物，磷酸二氢钙自然沉淀，氯化钙和磷酸混合物以清液形式浮于上层；所述磷矿浆含水率为40%，磷矿浆中磷矿粉的细度为-100目80% ；所述盐酸含量为25% ；
(2)将步骤(1)中清液通过输送泵输入沉降槽，经机械过滤去除杂质进入清液池，将清液池中清液输入清液定量高位槽进行调制，使清液中Ca2+含量控制在1. 5mol/l ；
(3)将硫酸输入硫酸定量高位槽调制硫酸溶液，使硫酸溶液中SO/—含量控制在15mol/
1 ；
(4)将步骤C3)硫酸定量高位槽中调制好的硫酸溶液全部注入晶须合成器，启动搅拌机缓慢搅拌，然后逐步向晶须合成器中添加步骤( 清液定量高位槽中的清液，料加完后搅动16min，静置55min形成晶须料浆；
(5)将步骤(4)的晶须料浆输入真空过滤机过滤，过滤真空度为80KPa，分离出滤饼和滤液，滤饼为石膏晶须，滤液为含HCL的稀磷酸；
(6)如步骤( 滤液中磷酸不饱和时，滤液输入滤液收集槽后送入反应池循环使用；如步骤( 滤液中磷酸饱和时，滤液输入滤液加热器分离HCL和磷酸，盐酸的加热温度小于 160°C，冷却吸收温度为0°C，HCL由吸收冷却器输入HCL收集槽送入反应池循环使用，磷酸分离后可收集或用于工厂生产；
(7)对步骤( 滤饼用85°C的8倍量热水洗涤5次，得到二水石膏晶须；将二水石膏晶须在210°C温度下脱水干燥，得到半水石膏晶须或无水石膏晶须，进行成品包装；
(8)步骤(7)中对滤饼洗涤后的洗涤水输入滤液收集槽后送入反应池循环使用。实施例三
一种湿法磷酸联产石膏晶须的方法，包括以下步骤
(1)将过量的磷矿浆与盐酸加入反应池在搅拌状态下反应30min，在静止状态下沉淀 90min生成磷酸二氢钙、氯化钙和磷酸混合物，磷酸二氢钙自然沉淀，氯化钙和磷酸混合物以清液形式浮于上层；所述磷矿浆含水率为45%，磷矿浆中磷矿粉的细度为-100目90% ；所述盐酸含量为36% ；
(2)将步骤(1)中清液通过输送泵输入沉降槽，经机械过滤去除杂质进入清液池，将清液池中清液输入清液定量高位槽进行调制，使清液中Ca2+含量控制在2mol/l ；
(3)将硫酸输入硫酸定量高位槽调制硫酸溶液，使硫酸溶液中SO/—含量控制在20mol/
1 ；
(4)将步骤C3)硫酸定量高位槽中调制好的硫酸溶液全部注入晶须合成器，启动搅拌机缓慢搅拌，然后逐步向晶须合成器中添加步骤( 清液定量高位槽中的清液，料加完后搅动20min，静置60min形成晶须料浆；
(5)将步骤的晶须料浆输入真空过滤机过滤，过滤真空度为90KPa，分离出滤饼和滤液，滤饼为石膏晶须，滤液为含HCL的稀磷酸；
(6)如步骤( 滤液中磷酸不饱和时，滤液输入滤液收集槽后送入反应池循环使用；如步骤( 滤液中磷酸饱和时，滤液输入滤液加热器分离HCL和磷酸，盐酸的加热温度小于 160°C，冷却吸收温度为-10°C，HCL由吸收冷却器输入HCL收集槽送入反应池循环使用，磷酸分离后可收集或用于工厂生产；
(7)对步骤( 滤饼用100°C的10倍量热水洗涤5次，得到二水石膏晶须；将二水石膏晶须在260°C温度下脱水干燥，得到半水石膏晶须或无水石膏晶须，进行成品包装；
(8)步骤(7)中对滤饼洗涤后的洗涤水输入滤液收集槽后送入反应池循环使用。
上述实施例中，针对石膏晶须的要求不同，根据不同的要求进行控制，通过控制 Ca2+和S042_的含量比值、控制晶须的成长时间、反应温度，可以调节晶须的长径比，不同的 PH值可以使晶须的抗拉力强度有所区别，生产中还可以增加有机或无机物控制剂控制晶须的其他一些质量指标。
权利要求
1.一种湿法磷酸联产石膏晶须的方法，包括以下步骤(1)将过量的磷矿浆与盐酸加入反应池在搅拌状态下反应5-30min，在静止状态下沉淀30-90min生成磷酸二氢钙、氯化钙和磷酸混合物，磷酸二氢钙自然沉淀，氯化钙和磷酸混合物以清液形式浮于上层；(2)将步骤(1)中清液通过输送泵输入沉降槽，经机械过滤去除杂质进入清液池，将清液池中的清液输入清液定量高位槽进行调制，使清液中Ca2+含量控制在0. 2-2mol/l的范围；(3)将硫酸输入硫酸定量高位槽调制硫酸溶液，使硫酸溶液中SO/—含量控制在 2-20mol/l 的范围；(4)将步骤C3)硫酸定量高位槽中调制好的硫酸溶液全部注入晶须合成器，启动搅拌机缓慢搅拌，然后逐步向晶须合成器中添加步骤( 清液定量高位槽中的清液，料加完后使晶须合成器中Ca2+含量略高于SO/—含量，搅动10-20min，静置40-60min形成晶须料浆；(5)将步骤的晶须料浆输入真空过滤机过滤，分离出滤饼和滤液，滤饼为石膏晶须，滤液为含HCL的稀磷酸；(6)如步骤( 滤液中磷酸不饱和时，滤液输入滤液收集槽后送入反应池循环使用；如步骤( 滤液中磷酸饱和时，滤液输入滤液加热器分离HCL和磷酸，HCL输入HCL收集槽送入反应池循环使用；(7)对步骤(5)分离出的滤饼用60-100°C的3-10倍量热水洗涤4-5次，得到二水石膏晶须；将二水石膏晶须在120-260°C温度下脱水干燥，得到半水石膏晶须或无水石膏晶须；(8)步骤(7)中对滤饼洗涤后的洗涤水输入滤液收集槽后送入反应池循环使用。
2.根据权利要求1所述的一种湿法磷酸联产石膏晶须的方法，其特征是所述步骤 (1)磷矿浆含水率为15-45%，磷矿浆中磷矿粉的细度为-100目60-90%;所述盐酸含量为 7-36%。
3.根据权利要求1所述的一种湿法磷酸联产石膏晶须的方法，其特征是所述步骤(5) 真空过滤机过滤真空度为60-90KPa。
4.根据权利要求1所述的一种湿法磷酸联产石膏晶须的方法，其特征是所述步骤(6) 滤液分离时，盐酸的加热温度小于160°C，冷却吸收温度不低于-10°C。
全文摘要
本发明公开了一种湿法磷酸联产石膏晶须的方法，与湿法磷酸生产装置相配套，用盐酸与过量的磷矿浆反应，生成含磷酸的氯化钙溶液，再与硫酸溶液反应，生成浮悬物，经过滤洗涤，得到二水石膏晶须；滤液经加热、冷却吸收，使氯化氢循环利用，磷酸净化后用于生产磷酸盐产品。
文档编号C30B29/10GK102303852SQ201110097080
公开日2012年1月4日 申请日期2011年4月19日 优先权日2011年4月19日
发明者刘圣林, 沙德宏, 洪建华, 陆富生 申请人:江苏瑞和化肥有限公司