阅读说明：本技术 提高湿法磷酸浓度并联产半水石膏的方法 (Method for increasing concentration of wet-process phosphoric acid and coproducing hemihydrate gypsum ) 是由 兰洲 李兵 梅胜明 王建秋 郑永红 于 2019-11-07 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种提高湿法磷酸浓度并联产半水石膏的方法,包括磷矿浆预处理,磷矿浆与磷酸、混酸浆料混合反应获得预处理料,将预处理料与浓硫酸反应获得混酸浆料,并进一步将混酸浆料熟化、过滤分离得到磷酸和半水石膏,本发明利用磷酸和返回的混酸酸化溶解磷矿浆,溶解过程中带入的水分非常少,有利于提高最终获得的磷酸的浓度,减少后期石膏和二水石膏的生成量。(The invention discloses a method for increasing the concentration of wet-process phosphoric acid and co-producing semi-hydrated gypsum, which comprises the steps of pretreating phosphoric ore pulp, mixing and reacting the phosphoric ore pulp with phosphoric acid and mixed acid slurry to obtain a pretreated material, reacting the pretreated material with concentrated sulfuric acid to obtain mixed acid slurry, further curing the mixed acid slurry, filtering and separating to obtain phosphoric acid and semi-hydrated gypsum.)

提高湿法磷酸浓度并联产半水石膏的方法

技术领域

本发明涉及磷酸生产技术领域，具体涉及一种提高湿法磷酸浓度并联产半水石膏的方法。

背景技术

半水法生产湿法磷酸的生产工艺，在其工艺上有生产流程短，投资低，生产出的磷酸浓度高的优点，所获得的磷酸无需浓缩即可直接用于DAP或饲料磷酸二氢钙的生产，被很多企业所使用。虽然半水法生产湿法磷酸的生产工艺有这些优点，但如果其生产过程中水份控制不好、过滤环节洗涤水用量的增加等，都会导致获得的半水石膏，很快与水产生反应生成石膏和二水石膏，难以获得纯正的半水石膏，且会导致后续过滤难度大，管道易堵塞，给后续工序造成很大的难度，比如必须定期清理堵塞管道，甚至会导致磷酸浓度下降。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种提高湿法磷酸浓度并联产半水石膏的方法。

其技术方案如下：一种提高湿法磷酸浓度并联产半水石膏的方法，其关键在于包括以下步骤：S1：磷矿浆预处理；

S2：将磷矿浆、磷酸以及步骤S3返回的混酸浆料搅拌反应不低于60min获得预处理料，其中磷矿浆和磷酸的质量比为1:2.5-3，步骤S3返回的混酸浆料质量为磷酸质量的9-12％；

S3：将所述预处理料与浓硫酸按质量比为2.5-3:1的比例混合反应45-60min，获得混酸浆料，部分混酸浆料返回步骤S2，其他混酸浆料进入步骤S4；

S4：进一步将混酸浆料熟化60-90min，得到半水石膏和磷酸的混合物；

S5：将半水石膏和磷酸的混合物经过滤分离即得到半水石膏和磷酸成品。

采用上述技术方案，利用磷酸和返回的混酸浆料酸化溶解磷矿浆，溶解过程中带入的水分非常少，有利于提高最终获得的磷酸的浓度，减少后期石膏和二水石膏的生成量，此阶段由于返回的混酸浆料内的硫酸不足、而磷酸又过量，混合物中主要包含钙离子、硫酸根离子、磷酸根离子、氢离子等，为下一步反应获得更好的效果和反应速度做好了准备；在半水反应槽内浓硫酸和钙离子、磷酸根离子以及少量的水反应生半水石膏和磷酸；进入熟化槽后部分未充分反应的物质充分反应完全，获得的半水石膏和磷酸经过滤被分离，得到目标产物。

作为进一步优选：

步骤S2的磷酸来自步骤S5所获得的磷酸，磷矿浆、磷酸和混酸浆料在94-98℃反应60min，即获得所述预处理料。此反应中以95℃为最佳，在此过程中由于返回的硫酸量不足，而磷酸又有多余，磷矿浆中的磷离子化，为下一步硫酸萃取反应取得更好的效果和反应速度做做了充足准备。

步骤S3的预处理料和浓硫酸在88-93℃反应60min，即获得所述混酸浆料。此反应中以90℃为最佳，在此过程中硫酸过量，有利于生成半水石膏，防止半水石膏转化为石膏和二水石膏。

步骤S4的混酸浆料在88-93℃熟化90min，经过滤分离即得到半水石膏和浓度不低于45％的磷酸。此过程以90℃为最佳，此阶段熟化反应时间要大于步骤S3中的反应时间，这样步骤S3中未充分反应的物料在此阶段充分反应，从而提高了磷酸和半水石膏的产量。

步骤S1中预处理前的磷矿浆中P₂O₅含量为32-36％，水分含量为35％以下，其余为杂质。选用精选过的磷矿浆作为制备原料，有利于减少后期的杂质量。

步骤S1的磷矿浆预处理在磷矿浆预处理装置中进行，该磷矿浆预处理装置包括沿物料的运送方向依次连接的磷矿浆储存罐、磷矿浆泵、第一过滤装置和计量皮带秤，所述磷矿浆经第一过滤装置过滤分离后其水分含量为8-10％。

步骤S2、S3、S4和S5分别在预处理槽、半水反应槽、熟化槽和第二过滤装置中进行；

所述预处理槽、半水反应槽和熟化槽外分别缠绕有蒸汽加热管，其中预处理槽上设有磷矿浆添加口、磷酸添加口、混酸添加口和预处理液出口，所述半水反应槽上设有预处理液进口、浓硫酸添加口、返酸出口、反应料出口，所述计量皮带秤的出料端与所述磷矿浆添加口连接，所述预处理液出口与预处理液进口连接，所述返酸出口与所述混酸添加口连接，所述反应料出口与所述熟化槽的进料口连接，所述熟化槽的出料口连接有第二过滤装置，该第二过滤装置的液体出口连接有磷酸储存罐，所述磷酸储存罐与所述磷酸添加口连接，所述第二过滤装置的固体出口连接有半水石膏仓。

上述第二过滤装置为翻盘式过滤机，该翻盘式过滤机的洗涤水入口连接有同一根洗涤水管，该洗涤水管上设有洗涤水流量计，利用第二过滤装置过滤分离磷酸和半水石膏的同时通过洗涤水管引入洗涤水洗涤，半水石膏和磷酸的混合物与洗涤水的质量比为1:1。严格控制洗涤水用量，有利于提升磷酸浓度，防止半水石膏转化为石膏和二水石膏。

上述半水反应槽和熟化槽的排气口连接有冷却吸收塔，该冷却吸收塔的塔顶具有软水入口。采用此结构，半水反应槽和熟化槽逸出的氟化氢和四氟化硅经冷却吸收塔吸收后可获得氟硅酸，一方面可使废气达标排放，另一方面由此获得的硅氟酸也就具有一定的经济价值。

步骤S3返回的混酸浆料质量为磷酸质量的10％。此比例为最佳比例。

与现有技术相比，本发明的有益效果：本系统利用利用磷酸和返回的混酸酸化溶解磷矿浆，溶解过程中带入的水分非常少，有利于提高最终获得的磷酸的浓度，减少后期石膏和二水石膏的生成量，为后续过滤创造了有利条件，磷酸、硫酸和磷矿浆在半水反应槽和熟化槽内充分反应生成半水石膏和磷酸，经过滤分离即可得到磷酸和半水石膏。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，实施例1，一种提高湿法磷酸浓度并联产半水石膏的系统，包括预处理槽1、半水反应槽2、熟化槽3、第二过滤装置4；

其中预处理槽1上设有磷矿浆添加口6、磷酸添加口7、混酸添加口5和预处理液出口9，所述磷矿浆添加口6连接有磷矿浆预处理装置，该磷矿浆预处理装置包括沿物料的运送方向依次连接的磷矿浆储存罐13、磷矿浆泵14、第一过滤装置15和计量皮带秤16，其中计量皮带秤16的出料口与所述磷矿浆添加口6连接，磷矿浆泵14连接有变频机，第一过滤装置15为盘式过滤机；

所述半水反应槽2上设有预处理液进口10、浓硫酸添加口22、返酸出口11、反应料出口12，所述预处理液出口9与预处理液进口10连接，所述返酸出口11通过反酸管道与所述混酸添加口5连接，所述反酸管道上串联有返酸泵、反酸流量计以及反酸控制阀，所述反应料出口12与所述熟化槽3的进料口连接，所述熟化槽3的出料口通过出料管道与所述第二过滤装置4的进料口连接，其中所述出料管道上设有出料控制阀和出料流量计，所述第二过滤装置4为翻盘式过滤机，该翻盘式过滤机的洗涤水入口连接有同一根洗涤水管23，该洗涤水管23上设有洗涤水流量计以及洗涤水控制阀，所述翻盘式过滤机的固体出口连接有皮带输送机19，该皮带输送机19的出料端连接有半水石膏仓20，所述第二过滤装置4的液体出口连接有磷酸储存罐21，该磷酸储存罐21通过磷酸管道与所述磷酸添加口7连接，所述磷酸管道上设有磷酸泵、磷酸流量计和磷酸控制阀。

所述半水反应槽2和熟化槽3的排气口连接有冷却吸收塔17，该冷却吸收塔17的塔顶具有软水入口。

所述预处理槽1、半水反应槽2和熟化槽3外分别螺旋缠绕有蒸汽加热管，所有所述蒸汽加热管的进口分别通过供气管道连接有同一个供应蒸汽的锅炉18，所述供气管道上具有供气控制阀，所有所述蒸汽加热管的出口连接有同一个冷凝水汇集槽19。

实施例2，一种提高湿法磷酸浓度并联产半水石膏的方法，包括以下步骤：

S1：磷矿浆预处理，选用P₂O₅含量为32-36％，水分含量为35％的磷矿浆作为原料，利用实施例1中的磷矿浆预处理装置进行预处理，储存在磷矿浆储存罐13中的磷矿浆，经磷矿浆泵14送入第一过滤装置15，过滤后磷矿浆的水分含量为8-10％；

S2：将预处理后的磷矿浆经计量皮带秤16送入预处理槽1内，同时利用返酸泵抽取半水反应槽2内的混酸浆料送至预处理槽1、用磷酸泵抽取磷酸储存罐21的磷酸送入预处理槽1在94℃搅拌反应60min获得预处理料，其中磷矿浆和磷酸的质量比为1:2.5，步骤S3返回的混酸浆料质量为磷酸质量的9％；

S3：预处理料进一步进入半水反应槽2内，并加入浓硫酸与其混合反应，加入的浓硫酸和所述预处理料的质量比为1:2.5，在88℃混合搅拌反应45min，获得混酸浆料，部分混酸浆料返回步骤S2，其他混酸浆料进入步骤S4；

S4：进一步将混酸浆料在熟化槽3内，93℃熟化90min，得到半水石膏和磷酸的混合物；

S5：将半水石膏和磷酸的混合物送入翻盘式过滤机，并引入洗涤水洗涤，半水石膏和磷酸的混合物与洗涤水的质量比为1:1，洗涤后过滤分离得到半水石膏和浓度为45％的磷酸，其中半水石膏的纯度为80％。

实施例3，一种提高湿法磷酸浓度并联产半水石膏的方法，包括以下步骤：

S1：磷矿浆预处理，选用P₂O₅含量为32-36％，水分含量为35％以下的磷矿浆作为原料，利用实施例1中的磷矿浆预处理装置进行预处理，储存在磷矿浆储存罐13中的磷矿浆，经磷矿浆泵14送入第一过滤装置15，过滤后磷矿浆的水分含量为8-10％；

S2：将预处理后的磷矿浆经计量皮带秤16送入预处理槽1内，同时利用返酸泵抽取半水反应槽2内的混酸浆料送至预处理槽1、用磷酸泵抽取磷酸储存罐21的磷酸送入预处理槽1在98℃搅拌反应70min获得预处理料，其中磷矿浆和磷酸的质量比为1:3，步骤S3返回的混酸浆料质量为磷酸质量的12％；

S3：预处理料进一步进入半水反应槽2内，并加入浓硫酸与其混合反应，加入的浓硫酸和所述预处理料的质量比为1:3，在93℃混合搅拌反应60min，获得混酸浆料，部分混酸浆料返回步骤S2，其他混酸浆料进入步骤S4；

S4：进一步将混酸浆料在熟化槽3内，88℃熟化60min，得到半水石膏和磷酸的混合物；

S5：将半水石膏和磷酸的混合物送入翻盘式过滤机，并引入洗涤水洗涤，半水石膏和磷酸的混合物与洗涤水的质量比为1:1，洗涤后过滤分离得到半水石膏和浓度为50％的磷酸，其中半水石膏的纯度为85％。

实施例4，一种提高湿法磷酸浓度并联产半水石膏的方法，包括以下步骤：

S1：磷矿浆预处理，选用P₂O₅含量为32-36％，水分含量为35％以下的磷矿浆作为原料，利用实施例1中的磷矿浆预处理装置进行预处理，储存在磷矿浆储存罐13中的磷矿浆，经磷矿浆泵14送入第一过滤装置15，过滤后磷矿浆的水分含量为8-10％；

S2：将预处理后的磷矿浆经计量皮带秤16送入预处理槽1内，同时利用返酸泵抽取半水反应槽2内的混酸浆料送至预处理槽1、用磷酸泵抽取磷酸储存罐21的磷酸送入预处理槽1在95℃搅拌反应90min获得预处理料，其中磷矿浆和磷酸的质量比为1:2.8，步骤S3返回的混酸浆料质量为磷酸质量的10％；

S3：预处理料进一步进入半水反应槽2内，并加入浓硫酸与其混合反应，加入的浓硫酸和所述预处理料的质量比为1:2.6，在90℃混合搅拌反应50min，获得混酸浆料，部分混酸浆料返回步骤S2，其他混酸浆料进入步骤S4；

S4：进一步将混酸浆料在熟化槽3内，90℃熟化80min，得到半水石膏和磷酸的混合物；

S5：将半水石膏和磷酸的混合物送入翻盘式过滤机，并引入洗涤水洗涤，半水石膏和磷酸的混合物与洗涤水的质量比为1:1，洗涤后过滤分离得到半水石膏和浓度为52％的磷酸，其中半水石膏的纯度为86％。

最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。