[发明专利]利用中低品位磷矿湿法生产宽浓度磷酸和洁净石膏的方法

说明书

技术领域

本发明涉及中低品位磷矿的开发利用，更为具体地说，是涉及一种以中低品位磷矿为原料采用湿法生产宽浓度范围的磷酸和功能性洁净石膏的方法。

背景技术：

随着世界磷矿资源的逐步枯竭，各国都非常关注中低品位磷矿的开发利用。中国有许多学者对中低品位磷矿湿法生产进行了深入研究，如四川大学化工系的刘代俊教授所在课题组，长期致力于中低品位磷矿的湿法生产研究，并取得了多方面的研究成果，如针对高硅磷矿的两段法二水工艺(刘代俊等，利用中低品位磷矿生产磷酸氢钙的方法，发明专利，99115057.0 ZL99115057.0 2004.6.2，已授权)，针对高镁磷矿的脱镁与回收生产镁化学品的工艺(刘代俊等，从高镁磷矿中回收镁的工艺方法，ZL200610021647.8，已授权)，抑制磷矿铁铝杂质酸解浸出的钝化剂及运用方法(刘代俊等，200910058574.3，已授权)。尽管前两者工艺已通过中试，但这些工艺都是基于对传统二水工艺的改进，得到的磷酸为27％P₂O₅以下的低浓度磷酸，得到的石膏即使质量较高，但也是二水石膏，若要作为建筑石膏还需要经煅烧，耗能较高；同时装置较大，产能受限制。

中国磷矿资源正处于日益贫化之中，相当多的中低品位磷矿晶粒细小，选矿极为困难，采用现有技术的湿法工艺很难利用，又由于中低品位磷矿中各种杂质含量较高，反应活性差，固形物在过滤中淤塞严重，所得的磷石膏不仅含液量高，磷损失大，而且难以利用。对于这些中低品位磷矿，不仅普通的半水法工艺难以操作，而且适应性较强的二水法工艺也难于进行。

基于磷矿资源正处于日益贫化，现有的湿法工艺处理中低品位磷矿难以取得理想的技术效果，以及人们对磷化工产品需求不断增大的现状，急需开发一种能直接获得高浓度磷酸和高质量的建筑半水石膏，也可以获得较低浓度的磷酸和高质量的功能性二水石膏，并且能适应于杂质含量较高的中低品位磷矿的新湿法生产宽浓度范围的磷酸和洁净石膏的工艺流程，以便满足不同的工业生产要求和市场需求。

发明内容

本发明针对现有技术的中低品位磷矿湿法生产磷酸存在的难题，旨在提出一种新的湿法生产方法——新型半水-二水工艺方法，用中低品位磷矿直接生产高浓度或低浓度磷酸，副产高质量的建筑半水石膏或功能性的二水石膏，使质量较低的中低品位磷矿得以更好的开发利用，且生产效率和生产能力高。

本发明提出的利用中低品位磷矿湿法生产宽浓度磷酸和洁净石膏的方法，主要包括以下工序：

(1)酸解分离工序，粉体磷矿与磷酸加入到酸解反应槽于95～105℃下进行酸解反应，酸解磷酸的浓度为能保证制备磷酸P₂O₅浓度达到25～46％wt，充分酸解反应后将酸解料浆固液分离；

(2)结晶分离工序，工序(1)分离所得的清液送入到结晶反应槽，加入硫酸于70～110℃下进行结晶反应，硫酸的加入量按结晶料液中SO₃含量10～65g/L加入，充分结晶反应后进行固液分离，液相为所要制备的磷酸，固相为所要制备的功能性洁净石膏；

(3)二水酸解和重结晶分离工序，工序(1)分离所得的渣浆送入到二水酸解反应槽，加水对渣浆于65～80℃下进行再酸解，水的加入量为能使再酸解后的磷酸P₂O₅浓度保持在13～22％wt范围，硫酸的加入量按料液中SO₃浓度5～65g/L加入，充分反应后固液分离，分离液送入到工序(2)，分离固渣排放。

在上述技术方案中，可根据磷矿所含杂质成分的情况，对于工序(1)的酸解过程和工序(3)的再酸解过程，可于其一或于同时加入一定量的硫酸，使液相中的杂质结晶析出。多数情况下，在工序(1)的酸解反应过程中可不加入硫酸，而在工序(3)的再酸解反应过程中要加入硫酸，使石膏晶体进行重结晶，使没能反应完的磷矿石继续分解，从而保证析出更多的磷。硫酸的加入量，包括工序(2)的结晶反应过程，取决于磷矿中的杂质含量。对于工序(1)，硫酸的加入量一般控制在酸解料液中的游离酸SO₃浓度不大于35g/L；对于工序(3)，硫酸的加入量一般控制在再酸解料液中的游离酸SO₃浓度不大于65g/L，通常是在20～65g/L范围。