一种高钙磷比磷矿用于湿法磷酸净化提高磷收率的方法
阅读说明：本技术 一种高钙磷比磷矿用于湿法磷酸净化提高磷收率的方法 (Method for improving phosphorus yield by using phosphorite with high calcium-phosphorus ratio for wet-process phosphoric acid purification ) 是由 郝付勇 尹万金 邓曲 李富强 于 2021-08-16 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种高钙磷比磷矿用于湿法磷酸净化提高磷收率的方法,属于湿法磷酸净化领域,以解决传统湿法磷酸净化磷酸磷损失大,生产成本高的缺陷,包括如下步骤：步骤1、磷矿和硫酸进行萃取,得到磷石膏和磷酸；步骤2、将磷矿研磨为矿粉或将磷矿湿磨,对湿磨矿浆进行过滤,得滤饼；步骤3、经步骤1的磷酸加入反应槽,再加入步骤2的矿粉或滤饼,使磷酸与磷矿粉在反应槽内充分反应；步骤4、反应后料浆固液分离,固体再萃取,清液进入下阶段深度脱杂。本发明充分利用矿粉或滤饼的高钙含量对磷酸进行预处理,充分利用磷酸浓度和磷矿中的钙源对磷酸进行预处理,降低磷酸中硫和氟,提高磷酸浓度和pH值,实现了提高磷收率和降低硫酸消耗的目的。(The invention discloses a method for improving phosphorus yield by using phosphorite with high calcium-phosphorus ratio for wet-process phosphoric acid purification, which belongs to the field of wet-process phosphoric acid purification and aims to overcome the defects of high phosphorus loss and high production cost of the traditional wet-process phosphoric acid purification, and comprises the following steps: step 1, extracting phosphorite and sulfuric acid to obtain phosphogypsum and phosphoric acid; step 2, grinding the phosphorite into mineral powder or wet grinding the phosphorite, and filtering the wet ground ore pulp to obtain a filter cake; step 3, adding the phosphoric acid obtained in the step 1 into a reaction tank, and adding the mineral powder or the filter cake obtained in the step 2 to ensure that the phosphoric acid and the ground phosphate rock fully react in the reaction tank; and 4, performing solid-liquid separation on the slurry after the reaction, extracting the solid, and deeply removing impurities from the clear liquid in the next stage. The method fully utilizes the high calcium content of the mineral powder or the filter cake to pretreat the phosphoric acid, fully utilizes the concentration of the phosphoric acid and the calcium source in the phosphorite to pretreat the phosphoric acid, reduces the sulfur and the fluorine in the phosphoric acid, improves the concentration and the pH value of the phosphoric acid, and realizes the purposes of improving the yield of the phosphorus and reducing the consumption of the sulfuric acid.)
技术领域
一种高钙磷比磷矿用于湿法磷酸净化提高磷收率的方法，本发明属于湿法磷酸净化领域。
背景技术
全国大范围地区存在高钙磷比的磷矿(指磷矿中含钙量与含磷量的比值高于1.43)，有些可以通过选矿的方式降低钙含量，有些只能直接使用。在磷酸萃取环节，磷矿中钙的含量直接影响硫酸耗量的增加，湿法磷酸萃取正常情况下，使用钙磷比1.43以下的磷矿，生产1吨P2O5的硫酸耗用在2.45吨左右，若磷矿钙磷比大于1.43，则硫酸耗用会在2.5吨以上，因为萃取的过程就是用硫酸根与磷矿中的钙结合成硫酸钙，目前的方法都是通过配矿降低钙磷比来解决硫酸消耗高的难题。配矿需要将几种矿搭配，需要的场地宽，配矿准确率差。
磷酸脱杂过程的反应顺序依次为：硫、铁、铝、氟、重金属。磷酸中硫和氟含量越高，收率越低，附产的白肥也就越多，磷酸中硫和氟的含量越低脱氟收率也越高。
传统湿法磷酸净化磷酸是采用碳酸钙、石灰中的钙源进行脱氟、脱杂，去除磷酸中的硫、氟、铁、铝、镁等杂质，净化的磷收率基本在75-83％之间；若磷矿杂质较高，收率甚至不足80％，其副产品肥料级磷酸氢钙(白肥)的品位明显偏高，量偏大，其品位甚至达到P2O5在16-18％之间，每吨磷酸氢钙产品白肥量以40％含水计在0.6-0.7t之间(正常控制品位P2O5在14％左右，每吨磷酸氢钙产品白肥量以40％含水计在0.5-0.55t之间)，磷损失大，生产成本高。
发明内容
本发明的目的在于：一种高钙磷比磷矿用于湿法磷酸净化提高磷收率的方法，以解决传统湿法磷酸净化磷酸磷损失大，生产成本高的缺陷。
本发明采用的技术方案如下：
一种高钙磷比磷矿用于湿法磷酸净化提高磷收率的方法，包括如下步骤：
步骤1、磷矿和硫酸进行萃取反应，得到磷石膏和磷酸；
步骤2、将磷矿研磨为矿粉或将磷矿湿磨，对湿磨矿浆进行过滤，得滤饼；
步骤3、经步骤1的磷酸加入反应槽，再加入步骤2的矿粉或滤饼，使磷酸与磷矿粉在反应槽内充分反应，矿粉或滤饼的加入量按P2O5计，等同于生产该磷酸的所需的萃取用磷矿中P2O5的量；
步骤4、反应后料浆固液分离，固体再萃取，清液进入下阶段深度脱杂。
本申请的技术方案中，步骤1得到的磷酸中含有硫、氟、铁、铝、镁杂质，步骤1得到的磷酸中还含有浓度为2-3％的SO4 2-，原理是利用萃取后磷酸的特性，在一定浓度和温度条件下，含少量硫酸根的情况下磷酸具有一定的萃取能力，矿粉或滤饼提供钙源，实现磷酸的第一次脱氟、脱杂(除硫)且无磷损失(还会增加磷酸浓度)。本申请提供了一种将高钙磷比磷矿用于在二水法湿法磷酸净化脱杂的过程，该磷酸用于饲料级磷酸氢钙的生产原料，需要对磷酸进行脱出氟、金属离子等杂质，脱出的过程中会有磷损失，磷损失的高低决定了产品成本，本发明充分利用矿粉或滤饼的高钙含量对磷酸进行预处理，充分利用磷酸浓度和磷矿中的钙源对磷酸进行预处理，降低磷酸中硫和氟，提高磷酸浓度和pH值(降低后续硫酸消耗)，实现提高磷收率和降低硫酸消耗的目的。本申请是将高钙磷比的矿单独使用，能充分利用该矿的特性对磷酸预脱杂，而且将钙进行充分利用，一举两得。
优选的，步骤1和2中磷矿中钙含量与磷含量的比值高于1.43。
优选的，步骤1中，磷矿和硫酸质量比为3.5-3.9:2.5-2.8。
更为优选的，步骤1中，磷矿和硫酸质量比为3.5:2.5。
优选的，步骤1中磷酸的质量浓度为16％及以上。
优选的，步骤2中滤饼水分小于20％。
优选的，步骤3具体为将矿粉或滤饼从反应槽的2个及以上区分加入，搅拌反应槽的区进行反应，采用溢流和底流相结合的方式对物料进行导流，反应槽设置有4-8个区，可以是4个、5个、6个、7个或8个区。
利用磷酸对磷矿的预萃能力使磷矿中的钙与磷酸反应生成磷酸钙，因磷酸本身有温度，跟磷矿进行反应后有反应热，反应后的浆料进行固液分离，过滤后的酸温，确保大于45℃，更为优选的，确保过滤后的酸温大于50℃，使反应效果更好。
更为优选的，步骤3中磷酸的温度大于45℃。
更为优选的，步骤3中搅拌的线速度大于5米/秒。
更为优选的，步骤3中反应时间1.2-2小时。
优选的，脱氟磷酸的收率87％以上。
优选的，滤饼的水分小于18％。磷酸和磷矿反应，磷酸的浓度的越高越好，水分多磷酸浓度低了，降低反应速率。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明中，充分利用矿粉或滤饼的高钙含量对磷酸进行预处理，充分利用磷酸浓度和磷矿中的钙源对磷酸进行预处理，降低磷酸中硫和氟(硫以硫酸钙的形式脱除，氟以氟化钙的形式脱除)，提高磷酸浓度和pH值，实现提高磷收率和降低硫酸消耗的目的；
2、将高钙磷比的矿单独使用，能充分利用该矿的特性对磷酸预脱杂，而且将钙进行充分利用，脱杂过程减少钙源使用量，一举两得；
3、同样的P2O5生产量，硫酸可以减少用量6％，节约成本；
4、同样脱杂效果，磷收率可提高至87％，远高于目前传统脱杂方法的收率；
5、行业生产中，SO3的脱除率控制均采用P2O5/SO3的指标(即磷酸浓度和磷酸中SO3浓度的比值)，一般最佳控制点是≧15倍，但目前行业中因磷矿品质降低，基本只能保证≧12倍，有的更低，甚至不足10倍，严重影响脱氟收率，通过本申请的方法，并通过较长时间的验证，改变脱硫方式，保证了过滤和洗涤效果，并能大大提高SO3的脱除率，P2O5/SO3的指标能达到20倍，甚至20倍以上，将脱氟收率提高5％，磷酸氢钙的生产成本降低8％，从而较大的提高产品生产竞争力。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种高钙磷比磷矿用于湿法磷酸净化提高磷收率的方法，包括如下步骤：
步骤1、磷矿和硫酸进行萃取反应，得到磷石膏和磷酸，萃取用磷矿中P2O5％含量为27.59，CaO％含量为40.8，Fe2O3％含量为1.94，Al2O3％含量为2.95，MgO％含量为2.44；
步骤2、将磷矿研磨为矿粉，该预处理用磷矿中P2O5％含量为30.2，CaO％含量为45.2，Fe2O3％含量为0.17，Al2O3％含量为0.34，MgO％含量为2.88；脱硫用磷矿的占比为30％及以上；
步骤3、经步骤1的磷酸加入反应槽，该磷酸的温度大于45℃，反应槽设置有4-8个区，将矿粉或滤饼从反应槽的1、2及3个区分别加入，搅拌反应槽的区进行反应，搅拌的线速度大于5米/秒，采用溢流和底流相结合的方式对物料进行导流，使磷酸与磷矿粉在反应槽内充分反应，反应时间1.2-2小时，矿粉或滤饼的加入量按P2O5计，等同于生产该磷酸的所需的萃取用磷矿中P2O5的量；
步骤4、反应后料浆固液分离，固体再萃取，清液进入下阶段深度脱杂。
本实施例中，未脱硫磷酸P2O5/SO3为6.2，未脱硫磷酸浓度151.78g/l，脱硫磷酸P2O5/SO3为19.85，脱硫磷酸浓度175.39g/l，白肥品位(含水40％)P2O5％为13.5，现有技术的白肥品位(含水40％)P2O5％为16-18％，白肥量(含水40％)每吨碳酸氢钙产品的白肥产量385kg，白肥量(含水40％)每吨碳酸氢钙产品的白肥产量385kg脱氟磷酸收率89.2％。
实施例2
一种高钙磷比磷矿用于湿法磷酸净化提高磷收率的方法，包括如下步骤：
步骤1、磷矿和硫酸进行萃取反应，得到磷石膏和磷酸，萃取用磷矿中P2O5％含量为27.43，CaO％含量为40.53，Fe2O3％含量为1.94，Al2O3％含量为2.71，MgO％含量为2.2；
步骤2、将磷矿湿磨，对湿磨矿浆进行过滤，得滤饼，滤饼水分小于18％；该预处理用磷矿中P2O5％含量为29.1，CaO％含量为44.8，Fe2O3％含量为0.24，Al2O3％含量为0.58，MgO％含量为2.93；脱硫用磷矿的占比为30％及以上；
步骤3、经步骤1的磷酸加入反应槽，该磷酸的温度大于50℃，反应槽设置有4个区，将滤饼从反应槽的1、2、3及4个区分别加入，搅拌反应槽的区进行反应，搅拌的线速度大于5米/秒，采用溢流和底流相结合的方式对物料进行导流，使磷酸与磷矿粉在反应槽内充分反应，反应时间1.2-2小时，矿粉或滤饼的加入量按P2O5计，等同于生产该磷酸的所需的萃取用磷矿中P2O5的量；
步骤4、反应后料浆固液分离，固体再萃取，清液进入下阶段深度脱杂。
本实施例中，未脱硫磷酸P2O5/SO3为8.5，未脱硫磷酸浓度167.16g/l，脱硫磷酸P2O5/SO3为19.5，脱硫磷酸浓度194.14g/l，白肥品位(含水40％)P2O5％为13.9，现有技术的白肥品位(含水40％)P2O5％为16-18％，白肥量(含水40％)每吨碳酸氢钙产品的白肥产量400kg，脱氟磷酸收率88.4％。
实施例3
一种高钙磷比磷矿用于湿法磷酸净化提高磷收率的方法，包括如下步骤：
步骤1、磷矿和硫酸进行萃取反应，得到磷石膏和磷酸，萃取用磷矿中P2O5％含量为27.02，CaO％含量为40.01，Fe2O3％含量为2.12，Al2O3％含量为3.27，MgO％含量为2.6；
步骤2、将磷矿研磨为矿粉，该预处理用磷矿中P2O5％含量为30.78，CaO％含量为48，Fe2O3％含量为0.27，Al2O3％含量为0.51，MgO％含量为2.6；脱硫用磷矿的占比为30％及以上；
步骤3、经步骤1的磷酸加入反应槽，该磷酸的温度大于50℃，反应槽设置有6个区，将矿粉从反应槽的的1、2、3及4个区分别加入，搅拌反应槽的区进行反应，搅拌的线速度大于5米/秒，采用溢流和底流相结合的方式对物料进行导流，使磷酸与磷矿粉在反应槽内充分反应，反应时间1.2-2小时，矿粉或滤饼的加入量按P2O5计，等同于生产该磷酸的所需的萃取用磷矿中P2O5的量；
步骤4、反应后料浆固液分离，固体再萃取，清液进入下阶段深度脱杂。
本实施例中，未脱硫磷酸P2O5/SO3为8.6，未脱硫磷酸浓度176.03g/l，脱硫磷酸P2O5/SO3为21，脱硫磷酸浓度212.4g/l，白肥品位(含水40％)P2O5％为14.2，现有技术的白肥品位(含水40％)P2O5％为16-18％，白肥量(含水40％)每吨碳酸氢钙产品的白肥产量358kg，脱氟磷酸收率90％。
实施例4
一种高钙磷比磷矿用于湿法磷酸净化提高磷收率的方法，包括如下步骤：
步骤1、磷矿和硫酸进行萃取反应，得到磷石膏和磷酸，萃取用磷矿中P2O5％含量为28.07，CaO％含量为40.93，Fe2O3％含量为1.93，Al2O3％含量为2.44，MgO％含量为2.27；
步骤2、将磷矿湿磨，对湿磨矿浆进行过滤，得滤饼，滤饼水分小于19％；该预处理用磷矿中P2O5％含量为29.87，CaO％含量为47.23，Fe2O3％含量为0.14，Al2O3％含量为0.46，MgO％含量为2.85；脱硫用磷矿的占比为20％及以上；
步骤3、经步骤1的磷酸加入反应槽，该磷酸的温度大于50℃，反应槽设置有4个区，将矿粉或滤饼从反应槽的1、2、3及4个区分别加入，搅拌反应槽的区进行反应，搅拌的线速度大于5米/秒，采用溢流和底流相结合的方式对物料进行导流，使磷酸与磷矿粉在反应槽内充分反应，反应时间1.2-2小时，矿粉或滤饼的加入量按P2O5计，等同于生产该磷酸的所需的萃取用磷矿中P2O5的量；
步骤4、反应后料浆固液分离，固体再萃取，清液进入下阶段深度脱杂。
本实施例中，未脱硫磷酸P2O5/SO3为9，未脱硫磷酸浓度184.29g/l，脱硫磷酸P2O5/SO3为20.3，脱硫磷酸浓度202g/l，白肥品位(含水40％)P2O5％为13.87，现有技术的白肥品位(含水40％)P2O5％为16-18％，白肥量(含水40％)每吨碳酸氢钙产品的白肥产量380kg，脱氟磷酸收率89％。
实施例5
一种高钙磷比磷矿用于湿法磷酸净化提高磷收率的方法，包括如下步骤：
步骤1、磷矿和硫酸进行萃取反应，得到磷石膏和磷酸，萃取用磷矿中P2O5％含量为28.59，CaO％含量为42.41，Fe2O3％含量为1.54，Al2O3％含量为1.94，MgO％含量为2.19；
步骤2、将磷矿研磨为矿粉，该预处理用磷矿中P2O5％含量为30.88，CaO％含量为44.5，Fe2O3％含量为2.1，Al2O3％含量为2.6，MgO％含量为1.9；脱硫用磷矿的占比为30％及以上；
步骤3、经步骤1的磷酸加入反应槽，该磷酸的温度大于50℃，反应槽设置有5个区，将矿粉或滤饼从反应槽的1、2及3个区分别加入，搅拌反应槽的区进行反应，搅拌的线速度大于5米/秒，采用溢流和底流相结合的方式对物料进行导流，使磷酸与磷矿粉在反应槽内充分反应，反应时间1.2-2小时，矿粉或滤饼的加入量按P2O5计，等同于生产该磷酸的所需的萃取用磷矿中P2O5的量；
步骤4、反应后料浆固液分离，固体再萃取，清液进入下阶段深度脱杂。
本实施例中，未脱硫磷酸P2O5/SO3为8.1，未脱硫磷酸浓度168.73g/l，脱硫磷酸P2O5/SO3为19.8，脱硫磷酸浓度192.21g/l，白肥品位(含水40％)P2O5％为14.15，现有技术的白肥品位(含水40％)P2O5％为16-18％，白肥量(含水40％)每吨碳酸氢钙产品的白肥产量410kg，脱氟磷酸收率87.6％。
实施例6
一种高钙磷比磷矿用于湿法磷酸净化提高磷收率的方法，包括如下步骤：
步骤1、磷矿和硫酸进行萃取反应，得到磷石膏和磷酸，萃取用磷矿中P2O5％含量为27.71，CaO％含量为40.22，Fe2O3％含量为1.74，Al2O3％含量为2.5，MgO％含量为2.2；
步骤2、将磷矿湿磨，对湿磨矿浆进行过滤，得滤饼，滤饼水分小于18％；该预处理用磷矿中P2O5％含量为30.45，CaO％含量为47.81，Fe2O3％含量为0.46，Al2O3％含量为0.38，MgO％含量为3.02；脱硫用磷矿的占比为30％及以上；
步骤3、经步骤1的磷酸加入反应槽，该磷酸的温度大于50℃，反应槽设置有8个区，将矿粉或滤饼从反应槽的1、2、3及4个区分别加入，搅拌反应槽的区进行反应，搅拌的线速度大于5米/秒，采用溢流和底流相结合的方式对物料进行导流，使磷酸与磷矿粉在反应槽内充分反应，反应时间1.2-2小时，矿粉或滤饼的加入量按P2O5计，等同于生产该磷酸的所需的萃取用磷矿中P2O5的量；
步骤4、反应后料浆固液分离，固体再萃取，清液进入下阶段深度脱杂。
本实施例中，未脱硫磷酸P2O5/SO3为8.5，未脱硫磷酸浓度180.3g/l，脱硫磷酸P2O5/SO3为20，脱硫磷酸浓度206.5g/l，白肥品位(含水40％)P2O5％为13.76，现有技术的白肥品位(含水40％)P2O5％为16-18％，白肥量(含水40％)每吨碳酸氢钙产品的白肥产量390kg，脱氟磷酸收率88.5％。
以上各实施例中，萃取后的溶液中SO4 2-的浓度为2-3％。
现有技术中白肥量(含水40％)每吨磷酸氢钙产品的白肥产量500-600kg。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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