一种利用二氧化钛副产废酸生产过磷酸钙的工艺
阅读说明：本技术 一种利用二氧化钛副产废酸生产过磷酸钙的工艺 (Process for producing calcium superphosphate by using titanium dioxide byproduct waste acid ) 是由 周桂民 张邦琪 陆廷雷 赵磊 邓主全 于 2019-09-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种利用二氧化钛副产废酸生产过磷酸钙的工艺。本发明包括如下步骤：(1)将二氧化钛副产废酸与煅烧转窑尾气进行热交换得浓缩废酸,将浓缩废酸粗过滤,得澄清酸；(2)将澄清酸与浓硫酸混配,得提浓酸；(3)冷却提浓酸后进行精过滤,得去亚铁酸；(4)将去亚铁酸与磷矿粉在反应器中反应后溢流至回转化成器反应,反应后熟化,即得过磷酸钙。本发明具有处理成本低,磷矿转化率高,可产生巨大的经济效益和不会产生脱硫石膏的优点。(the invention discloses a process for producing calcium superphosphate by using titanium dioxide byproduct waste acid. The invention comprises the following steps: (1) carrying out heat exchange on the titanium dioxide byproduct waste acid and tail gas of a calcining rotary kiln to obtain concentrated waste acid, and coarsely filtering the concentrated waste acid to obtain clear acid; (2) mixing the clarified acid with concentrated sulfuric acid to obtain concentrated acid; (3) cooling and concentrating the acid, and then carrying out fine filtration to obtain the ferrous acid; (4) and (3) reacting the ferrous acid and the phosphate rock powder in a reactor, overflowing to a rotary formation reactor for reaction, and curing after reaction to obtain the calcium superphosphate. The method has the advantages of low treatment cost, high phosphorite conversion rate, great economic benefit and no generation of desulfurized gypsum.)
技术领域
本发明涉及化工领域，特别是一种利用二氧化钛副产废酸生产过磷酸钙的工艺。
背景技术
目前,世界上纳米二氧化钛的工业生产方法主要有硫酸分解钛原料法和氯气分解钛原料法两种。硫酸分解钛原料法的生产过程中会副产20％-25％的废硫酸，一般称为废酸；还会副产3-5％的酸性废水。因20％-25％的废酸浓度较低且含有大量的硫酸亚铁，传统的硫酸法二氧化钛生产企业，只能将其进行脱硫中和处理，此举不仅造成大量硫、铁、钙资源的浪费，而且产生大量的脱硫石膏堆存，环保治理费用高昂。
所述，目前硫酸法二氧化钛生产会有价资源的浪费、大量的脱硫石膏堆存和环保治理费用高昂的缺点。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种利用二氧化钛副产废酸生产过磷酸钙的工艺。本发明具有处理成本低，磷矿转化率高，可产生巨大的经济效益和不会产生脱硫石膏的优点。
本发明的技术方案：一种利用二氧化钛副产废酸生产过磷酸钙的工艺，包括如下步骤：
(1)将二氧化钛副产废酸与煅烧转窑尾气进行热交换得浓缩废酸，将浓缩废酸粗过滤，得澄清酸；所述二氧化钛副产废酸的浓度一般为20-25％；所述煅烧转窑是二氧化钛企业所共有的装置，其尾气温度一般在320-500℃，拥有大量余热，一般需要用碱液、喷淋塔处理降温；
(2)将澄清酸与浓硫酸混配，得提浓酸；
(3)冷却提浓酸后进行精过滤，得去亚铁酸；
(4)将去亚铁酸与磷矿粉在反应器中反应后溢流至回转化成器反应，反应后熟化，即得过磷酸钙。
前述的利用二氧化钛副产废酸生产过磷酸钙的工艺中，所述去亚铁酸折算为98％浓度后用400kg时，用干基磷矿粉600kg。
前述的利用二氧化钛副产废酸生产过磷酸钙的工艺中，所述浓缩废酸的浓度为26-30％；所述热交换采用空塔。
优选的，所述浓缩废酸的浓度为28％。
前述的利用二氧化钛副产废酸生产过磷酸钙的工艺中，所述浓硫酸的浓度为97-99％。
优选的，所述浓硫酸的浓度为98％。
前述的利用二氧化钛副产废酸生产过磷酸钙的工艺中，所述提浓度酸的浓度为65-70％。
前述的利用二氧化钛副产废酸生产过磷酸钙的工艺中，所述冷却是经过石墨换热器冷却至＜50℃。
前述的利用二氧化钛副产废酸生产过磷酸钙的工艺中，所述粗过滤和精过滤采用板框压滤机。
前述的利用二氧化钛副产废酸生产过磷酸钙的工艺中，所述去亚铁酸的亚铁含量＜0.3％。
前述的利用二氧化钛副产废酸生产过磷酸钙的工艺中，所述亚铁酸与磷矿粉在反应器中反应的反应器为五浆反应器，反应的时间为4-6min，优选为5min；所述回转化成器反应的时间为60-90min。
前述的利用二氧化钛副产废酸生产过磷酸钙的工艺中，所述磷矿粉的水分＜2％，过100目＞98％。
前述的利用二氧化钛副产废酸生产过磷酸钙的工艺中，所述熟化是在熟化库中熟化15-30d。
实验例：为证明本发明所制得的过磷酸钙的品质，发明人做了如下实验：
对实施例1-5所制的过磷酸钙取样制粉，对其中的磷(以P2O5计)含量进行测试，得表1数据，
表1-实施例1-5产物的成分测试
表2-GB/T 20413-2017
表2是疏松状过磷酸钙的国家标准：GB/T 20413-2017，通过对表1和表2的数据对比，可以发现本发明实施例1-5的产品每项指标都达到了国家标准一等品。所以，本发明的产品质量优异。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明采用煅烧转窑尾气对废酸进行预浓缩，大大减少了浓缩成本；
2、本发明采用98％左右的浓硫酸酸与28％左右的浓缩硫酸直接混配，可大幅度减少浓缩成本，相比于传统的真空浓缩方法，减少了投资与运行费用；
3、较同行业，本发明生产1吨粉状过磷酸钙能利用废酸300kg(折98％的浓度)，这300kg硫酸用石灰中和的话，需要石灰200kg，硫酸市场价格为350元/吨、石灰市场价格为400元/吨，则可为公司增加的经济效益为185元/吨。即使除去过磷酸钙的价值，因为我公司年产30万吨过磷酸钙，本发明就可以为我公司增加5550万元的效益。本发明具有巨大的经济效益。
4、本发明不会产生脱硫石膏，避免了对环境造成污染和处理的费用。
综上所述：本发明具有处理成本低，磷矿转化率高，可产生巨大的经济效益和不会产生脱硫石膏的优点。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。对于未特别注明的材料、工艺和所用设备，均为本领域公知的现有技术。
实施例1-5中所用磷矿粉的成分如下表3：
表3
项目
P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>
MgO
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
CaO
含量
29.3％
1.5％
1.4％
1.5％
41.5％
实施例1，一种利用二氧化钛副产废酸生产过磷酸钙的工艺，本工艺的具体步骤如下：
(1)将二氧化钛生产中副产废酸与煅烧转窑尾气在空塔中进行热交换，将废酸浓缩至28％，再送往板框压滤机进行粗过滤除杂，得澄清酸，尾气送往尾气处理系统处理后达标排放；
(2)经粗过滤后的澄清酸送往配酸工段与98％浓硫酸在配酸槽里面进行混配，将酸浓度提升至65％得提浓酸；
(3)将提浓酸经石墨换热器冷却至＜50℃，然后泵送至板框压滤机进行精过滤，出去里面的硫酸亚铁，去除硫酸亚铁后得到的去亚铁酸的酸浓度提升至68％，亚铁含量＜0.3％；
(4)将浓缩并除盐后的去亚铁酸与磷矿粉在五浆反应器反应5min后溢流至回转化成器继续反应75min后，送至熟化库，熟化22d即可得到优质粉状过磷酸钙。
实施例2，一种利用二氧化钛副产废酸生产过磷酸钙的工艺，本工艺的具体步骤如下：
(1)将二氧化钛生产中副产废酸与煅烧转窑尾气在空塔中进行热交换，将废酸浓缩至26％，再送往板框压滤机进行粗过滤除杂，得澄清酸，尾气送往尾气处理系统处理后达标排放；
(2)经粗过滤后的澄清酸送往配酸工段与97％浓硫酸在配酸槽里面进行混配，将酸浓度提升至65％得提浓酸；
(3)将提浓酸经石墨换热器冷却至＜50℃，然后泵送至板框压滤机进行精过滤，出去里面的硫酸亚铁，去除硫酸亚铁后得到的去亚铁酸的酸浓度提升至67％，亚铁含量＜0.3％；
(4)将浓缩并除盐后的去亚铁酸与磷矿粉在五浆反应器反应4min后溢流至回转化成器继续反应60min后，送至熟化库，熟化15d即可得到优质过磷酸钙。
实施例3，一种利用二氧化钛副产废酸生产过磷酸钙的工艺，本工艺的具体步骤如下：
(1)将二氧化钛生产中副产废酸与煅烧转窑尾气在空塔中进行热交换，将废酸浓缩至30％，再送往板框压滤机进行粗过滤除杂，得澄清酸，尾气送往尾气处理系统处理后达标排放；
(2)经粗过滤后的澄清酸送往配酸工段与99％浓硫酸在配酸槽里面进行混配，将酸浓度提升至67％得提浓酸；
(3)将提浓酸经石墨换热器冷却至＜50℃，然后泵送至板框压滤机进行精过滤，出去里面的硫酸亚铁，去除硫酸亚铁后得到的去亚铁酸的酸浓度提升至70％，亚铁含量＜0.3％；
(4)将浓缩并除盐后的去亚铁酸与磷矿粉在五浆反应器反应6min后溢流至回转化成器继续反应90min后，送至熟化库，熟化30d即可得到优质过磷酸钙。
实施例4，一种利用二氧化钛副产废酸生产过磷酸钙的工艺，本工艺的具体步骤如下：
(1)将二氧化钛生产中副产废酸与煅烧转窑尾气在空塔中进行热交换，将废酸浓缩至27％，再送往板框压滤机进行粗过滤除杂，得澄清酸，尾气送往尾气处理系统处理后达标排放；
(2)经粗过滤后的澄清酸送往配酸工段与98％浓硫酸在配酸槽里面进行混配，将酸浓度提升至66％得提浓酸；
(3)将提浓酸经石墨换热器冷却至＜50℃，然后泵送至板框压滤机进行精过滤，出去里面的硫酸亚铁，去除硫酸亚铁后得到的去亚铁酸的酸浓度提升至68％，亚铁含量＜0.3％；
(4)将浓缩并除盐后的去亚铁酸与磷矿粉在五浆反应器反应5min后溢流至回转化成器继续反应70min后，送至熟化库，熟化20d即可得到优质过磷酸钙。
实施例5，一种利用二氧化钛副产废酸生产过磷酸钙的工艺，本工艺的具体步骤如下：
(1)将二氧化钛生产中副产废酸与煅烧转窑尾气在空塔中进行热交换，将废酸浓缩至29％，再送往板框压滤机进行粗过滤除杂，得澄清酸，尾气送往尾气处理系统处理后达标排放；
(2)经粗过滤后的澄清酸送往配酸工段与98％浓硫酸在配酸槽里面进行混配，将酸浓度提升至69％得提浓酸；
(3)将提浓酸经石墨换热器冷却至＜50℃，然后泵送至板框压滤机进行精过滤，出去里面的硫酸亚铁，去除硫酸亚铁后得到的去亚铁酸的酸浓度提升至70％，亚铁含量＜0.3％；
(4)将浓缩并除盐后的去亚铁酸与磷矿粉在五浆反应器反应5min后溢流至回转化成器继续反应80min后，送至熟化库，熟化27d即可得到优质过磷酸钙。