[发明专利]一种通过杂质含量控制湿法磷酸过程中硫酸钙晶型的方法

说明书

本发明提供了一种通过杂质含量控制湿法磷酸过程硫酸钙晶型的方法，将磷酸，硫酸和水混合后得到返酸溶液，将返酸溶液和一水磷酸二氢钙及杂质混合搅拌作为物料1；将水与硫酸混合后作为物料2；物料1和物料2加入反应器中，在温度为50‑90℃下反应2‑5h后得到的产物也通过蠕动泵抽出，抽出速率与两种溶液的加入速率之和相同。本发明通过考察Si/Al/Fe/Mg/K/Na等单杂质及多杂质协同对硫酸钙结晶过程的影响，明确杂质的控制范围，实现了对硫酸钙晶型的调控，从而提高副产磷石膏活性及磷酸品质，不断可以提高磷资源的有效利用率，磷石膏品质的提升也给其综合利用提供了良好条件。

技术领域

本发明涉及通过控制中品低位磷矿中杂质的含量控制湿法磷酸过程硫酸钙的晶型调控。

背景技术

目前，我国磷矿大部分为中低品位磷矿，其杂质含量较高。在湿法磷酸过程中部分杂质会溶解到液相中，影响磷酸的质量。另一方面，未溶解的杂质影响硫酸钙的晶型，从而降低P₂O₅的产量，影响硫酸钙在各行业的综合应用。因此，研究杂质对磷石膏结晶过程的影响具有重要意义。

专利200610022562 .1《一种利用中低品位磷矿制备高浓度磷酸的方法》则是将洗水充分洗涤磷石膏之后，部分洗液用来生产沉淀磷酸盐，其余部分返回到萃取槽中，虽然也减少了磷酸损失，但是增加了生产磷酸盐的工序。专利201610511259 .1《一种利用磷矿制备净化磷酸的方法》是从湿法磷酸中直接萃取金属阳离子净化湿法磷酸的方法，萃取过程中，只有稀酸中的阳离子进入有机相内，但只涉及一种杂质，其他杂质问题没有解决。专利201610936085 .3《一种利用中低品位磷矿生产磷酸铵盐所产生的渣酸中金属离子控制方法》是采用沉淀剂去除钠、钾和镁碱金属离子；然后采用助沉剂提高沉降速率；最后采用冷却方法去除铝、铁离子。

湿法磷酸的工业生产方法主要有二水法、半水法及半水-二水法。磷矿酸解过程中，副产二水硫酸钙晶型稳定，因而操作条件的波动对装置运行影响小，对加料磷矿矿种的适应性强，产能占中国磷酸总产能的95%以上；但该工艺磷收率偏低、萃取酸浓度低、能耗高，生产中的固体废弃物磷石膏活性较差、资源化利用难度大。半水法生产工艺可直接获得较高浓度的磷酸，且产品酸中SO₃、Al及F等杂质含量低，酸质量好；但该工艺对于磷矿的适应性差，P₂O₅收率较低，同时副产磷石膏P₂O₅含量高，不利于综合利用。基于上述两种工艺路线，近年来湿法磷酸的开发重点转为半水－二水法工艺。该工艺能耗较低，一步获得磷酸中P₂O₅为42%～45％的磷酸，且P₂O₅回收率高，可达98%～98.5％酸中溶解杂质少，产品酸的质量好；副产石膏质量好，利于综合利用。但其生产过程较难控制，且对杂质较敏感。

在现有的湿法磷酸生产工艺下，生成的磷石膏颗粒大小不一，形貌各异，导致其过滤速率慢，不利于洗涤，降低磷石膏的活性及磷酸的收率。另外，杂质的存在会导致管道堵塞，造成一定的经济损失。研究表明通过控制湿法磷酸过程杂质的含量及相互之间比例，生成粗大均匀的硫酸钙晶体，提高其过滤速率和磷的回收率。

发明内容

为了解决湿法磷酸过程中硫酸钙晶型调控的问题，本发明提供一种通过杂质含量控制湿法磷酸过程硫酸钙晶型的方法。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种通过杂质含量控制湿法磷酸过程硫酸钙晶型的方法，具体步骤如下：

本发明用Ca(H₂PO₄)_{2 ▪}H₂O添加替代磷矿，通过控制杂质的含量考察其对硫酸钙结晶过程的影响。