[发明专利]一种利用湿法磷酸分解低品位磷矿生产磷酸的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用湿法磷酸分解低品位磷矿生产磷酸的方法，属于湿法磷酸生产领域。

背景技术

湿法磷酸是制取磷酸的重要方法之一，也是磷化工行业的基础产品，广泛应用于磷酸盐工业和磷复肥行业当中，需求量大。湿法磷酸的生产工艺主要是以无机酸（硫酸为主）分解磷矿制取磷酸。我国的磷矿资源总量接近500亿t，而磷矿中P₂O₅含量30%以上的富矿仅占储量的约8%，绝大部分是低品位矿石，磷矿P₂O₅平均品位仅为16.85%，且大多为胶磷矿，采选难度大，富集成本高。利用低品位（P₂O₅﹤24%）磷矿则是我国磷化工行业的未来发展趋势。

从已有文献和资料表明，除无水法流程尚未有工业化装置外，其它工艺流程主要有二水法工艺和半水法工艺。但随着世界磷矿品位的逐渐降低和杂质含量的增加，二水法流程对磷矿的适应性和工艺的可靠性，稳定性较强，在大型湿法磷酸生产工艺中占据主导地位。其中湿法磷酸生产装置80%以上的采用二水法生产，二水法湿法磷酸生产过程主要包括反应、过滤、浓缩、尾气洗涤、酸贮存等部分。硫酸与磷矿在一个反应槽中进行萃取反应，生产液相主要含磷酸、固相主要为磷石膏的磷酸料浆；然后将磷酸料浆在过滤机中过滤分离，滤液即为稀磷酸产品，滤渣为磷石膏，进行堆存；稀磷酸产品通过浓缩，进一步提高其浓度至50%；反应部分的尾气通过多次洗涤后放空，符合环保标准。

低品位磷矿的主要特点之一是酸不溶物杂质含量特别高，采用传统的磷酸生产方法生成磷酸时它几乎全部进入磷石膏中，从而使磷石膏质量大大降低，导致其综合利用困难。并且由于低品位磷矿中杂质含量高，磷矿常会出现分解率低，洗涤率低，反应生成的硫酸钙包裹使反应钝化，生成磷酸氢钙结晶增加了P₂O₅的损失，硫酸钙结晶难以分离，造成成品磷酸质量相当差等问题，从而导致生产成本异常高、生产极不稳定，从而无法生产农用磷酸二铵和优等级农用磷酸一铵。

中国专利CN9110859.7 “塔式湿法磷酸生产方法及设备”提及可以用中低品位磷矿为原料生产湿法磷酸，但其所用磷矿品位P₂O₅≧25%，可利用的中低品位磷矿范围较窄；该法将磷矿粉和循环磷酸的混合料浆直接进入萃取塔与硫酸反应，并未将磷矿中的杂质与磷石膏分离开来；并使用浓硫酸作为萃取剂，造成局部SO₄^2-浓度大，使反应不完全。

中国专利200510022547.2 “利用中低品位磷矿生产湿法磷酸的方法”也提及其方法可以以中低品位磷矿为原料生产湿法磷酸，但其所用的磷矿品位为P₂O₅%：18～26%，且要求MgO≦2.0wt%，Fe₂O₃+Al₂O₃≦3.5wt%；其对磷矿的杂质含量有较严格要求，同时流程复杂、反应复杂、两段多级反应，从而使成本高，不具备工业化普遍性；该方法采用多级逆流萃取，操作流程长，生产装置要求高；同时没有残渣、石膏的洗涤和洗水利用，未能实现资源工艺的工业化有效利性。工业化有相当大的难度。

发明内容

本发明的目的是针对我国中高品位磷矿迅速枯竭而低品位磷矿相对较多且价格便宜的现实情况，但传统湿法磷酸生产方法采用中低品位磷矿时存在诸多缺点，而提供一种直接利用湿法磷酸分解低品位磷矿生产磷酸的方法，工艺流程简洁、方便，易于操作，同时获得高质量的白色磷石膏的方法。

本发明的目的由以下技术措施实现，其中所述原料份数除特殊说明外，均为重量份数：

利用湿法磷酸分解低品位磷矿生产磷酸的方法包括如下步骤：

步骤1：用湿法磷酸分解低品位磷矿矿浆，经固液分离Ⅰ得到萃取清液和滤渣；

步骤2：将上述萃取清液与浓硫酸反应，经固液分离Ⅱ得到湿法磷酸和磷石膏；部分磷酸提浓后返回用于分解磷矿，部分磷酸作为成品输出；

步骤3：将上述滤渣洗涤Ⅰ中的部分洗涤水用于磷矿制浆，部分洗涤水返回水处理在利用；将上述磷石膏，经过洗涤Ⅱ得到高品质白色磷石膏，洗涤水进入步骤Ⅰ重复使用和系统处理后返回再利用。

所述低品位磷矿的品质为：P₂O₅含量为15～19wt%，其它杂质无特殊要求。