[发明专利]一种节能半水‑二水湿法磷酸联产白石膏的方法

说明书

技术领域

本发明涉及磷化工技术领域，具体涉及节能型半水-二水湿法磷酸联产白石膏的方法

背景技术

磷石膏是湿法磷化工生产的主要固体副产物；全球磷石膏的产量达到约2亿吨，2012年中国大陆磷矿产量约9529.46万吨，只是磷肥行业生产高浓度磷肥就达近1500万吨，产生的磷石膏8000多万吨，其中氧化钙资源2604万吨，硫资源1488万吨；目前，全球的磷石膏堆放量已达到60多亿吨，每年新增1.5-2.0亿吨；中国大陆每年产生的磷占全球磷石膏年产生总量的40％左右；由于磷石膏是目前技术条件下不得不产生而且无法充分利用的庞大的工业固体废弃物，造成了所含的钙、硫两种化学元素虽然是生产和生活所必须的资源，尽管有多种用途如直接用于建筑材料，做石膏板、石膏砌块等，但因磷石膏除了含常规的钙、硫、硅组分外，还含其它微量或超微量的杂质成分而无法得到大量、有效的利用。

目前在我国磷化工行业中，湿法磷酸的生产方法主要是以磷矿和硫酸为主要原料的二水法湿法磷酸工艺路线，通过硫酸与磷矿反应即磷矿的萃取后，再过滤、洗涤即生产出五氧化二磷浓度8-33％的湿法稀磷酸并副产以二水硫酸钙为主要成分的磷石膏。由于磷矿石的品种不同、磷矿中酸不溶物等杂质含量存在差异，磷石膏中硫酸钙的含量从70％到90％不等，且磷石膏的颜色为黑色、灰黑色、黄色等，而每生产1吨折100％五氧化二磷的湿法磷酸要副产二水磷石膏5-6吨；对副产物磷石膏主要采取堆存方式处理，只有不到5％的磷石膏用于生产水泥缓凝剂、石膏建材等，由此造成对环境的严重污染并占用大量土地，磷石膏的处置方式成为限制磷化工的发展尤其是湿法磷酸生产的最主要因素之一。

如图1所示,常规的半水-二水湿法磷酸生产的工艺步骤包括：磷矿加入含磷酸的循环料浆中进行溶解反应，加入少量硫酸以保持反应料浆中的硫酸根为负值；磷矿的溶解反应结束后，料浆进入结晶槽，加入硫酸并控制溶液中的硫酸根过量，生成半水硫酸钙结晶的料浆；将半水磷酸料浆过滤后得到含五氧化二磷40-45％的磷酸和半水石膏渣；半水石膏渣通过加水或稀磷酸再浆后，再加入过量硫酸反应，半水石膏转化为二水石膏，过滤洗涤后得到普通的二水磷石膏并转运到堆场存放，过滤洗涤得到的含五氧化二磷5-15％的滤洗液即稀磷酸返回到半水料浆的过滤工序作洗涤水或输送到饲料级磷酸氢钙系统，作为生产饲料级磷酸氢钙的原料。

在湿法磷酸生产工艺方法中，也有采取二水法工艺路线在生产湿法磷酸的同时也副产部分优质白石膏，但由于生产的二水湿法磷酸的浓度较低，生产过程复杂，在行业中尚未得到推广应用。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述不足，提出了一种节能型半水-二水湿法磷酸联产白石膏的方法；本发明的技术解决方案是：

一种节能型半水-二水湿法磷酸联产白石膏的方法，本发明特征是，

(1)将五氧化二磷含量25-34％的磷矿粉加入五氧化二磷浓度27-32％、从后工序返回的湿法稀磷酸中，于60-65℃范围内，搅拌反应90-120分钟，生成含磷酸二氢钙盐的稀磷酸溶液及含二水硫酸钙、氟化钙、磷酸铁、磷酸铝、以及含二氧化硅为主的酸不溶物固体杂质和未分解的磷矿等多种成分的混合料浆；

(2)将上述固液混合料浆通过稠厚器进行沉降，分离后得到含磷酸二氢钙盐的稀磷酸溶液和固体物杂质的稠浆；

(3)将上一步分离出的含磷酸二氢钙盐的稀磷酸溶液静置存放4-10小时，以进一步除去稀磷酸中的固体物杂质及磷酸铁、磷酸铝等继沉淀盐固体物，以此提高后工序白石膏产品的纯度和白度，将澄清液加入到二水白石膏结晶反应槽中，加入硫酸，控制溶液中硫酸根过量1.5-2.5％，生成白色的二水硫酸钙结晶，即发生以下化学反应：

Ca(H₂PO₄)₂+H₂SO₄+2H₂O→CaSO₄·2H₂O↓+2H₃PO₄

从二水白石膏结晶反应槽引出部分反应料浆到闪蒸冷却器中进行循环冷却，循环冷却料浆的流量为投料量的20-40倍，控制反应料浆的温度在60-65℃，反应时间50-90分钟，硫酸根浓度1.8-3.0％，以此保证二水石膏的结晶条件落入二水物结晶介稳相的区域内，并形成粗大的二水硫酸钙结晶；