[发明专利]磷酸生产方法及组合物

说明书

湿法磷酸生产方法包括在包含硫酸的浆料中浸提含磷酸盐的矿石，从而形成磷酸和硫酸钙晶体；并且将该磷酸与这些硫酸钙晶体分离；其中，向该浆料中添加消泡剂和聚(羧酸)或其盐，该聚(羧酸)或其盐具有小于1,000,000克/摩尔(g/mol)的重均分子量。该聚(羧酸)可以是聚(丙烯酸)或其盐，并且该消泡剂可以是二烷基磺基琥珀酸盐和脂肪族醇或脂肪酸酯。该方法通过以下中的任一种来增强湿法磷酸生产中磷酸与硫酸钙晶体的分离：增加硫酸钙晶体的体积平均粒度、增加过滤速率和减少泡沫形成。

背景技术

约90％的世界磷酸是根据湿法生产的，其涉及用硫酸酸化磷酸盐矿石(其含有磷酸钙)以产生粗制湿法磷酸(WPA)和不溶性硫酸钙(石膏或磷石膏)。制造磷酸和磷酸盐的概述由Becker在“Phosphates and Phosphoric Acids[磷酸盐和磷酸]”,Marcel Dekker,Inc.[马塞尔·德克尔公司],1989中；和由Stack在“Phosphoric Acid,Part 1and Part 2[磷酸，第1部分和第2部分]”,Marcel Dekker,Inc.[马塞尔·德克尔公司],1968中提供。在该湿法中，将磷酸盐矿石在洗涤设备中清洗，在球磨机中研磨并且进料到一系列反应器中用于与硫酸连同来自该方法的再循环磷酸一起浸提(digestion)。浸提后，将反应浆料过滤以从未溶解的矿石、新形成的石膏和脉石中分离磷酸。然后将经过滤的粗WPA送至澄清器和蒸发器用于进一步纯化和浓缩。将纯化的磷酸作为商品级酸(MGA)送出或进一步浓缩以制成69％的P₂O₅过磷酸(SPA)。SPA可以被转化为许多最终产品，包括化学试剂、防锈剂、食品添加剂、牙科和骨科蚀刻剂、电解质、焊剂、分散剂、工业蚀刻剂、肥料原料以及家用清洁产品的组分。例如，粗磷酸在用于磷酸一铵(MAP)、磷酸二铵(DAP)、或硫磷酸铵(APS)生产之前被浓缩到54％(基于P₂O₅)。

在矿石浸提后从悬浮固体中高效过滤磷酸，以及在各个阶段高效澄清磷酸用于使生产率最大化。对于受过滤能力限制的设备，提高过滤效率可能具有巨大的商业影响。高分子量絮凝剂经常用于辅助过滤和澄清过程。例如，如授予Poulos等人的美国专利号4,291,005和授予Kaesler等人的美国专利号4,800,071中所指出，常规的有机絮凝剂(如聚丙烯酰胺和丙烯酰胺/丙烯酸钠共聚物)可以用于减少细颗粒固体(细粉)含量以澄清磷酸和改善过滤速率。

改善过滤速率的另一种方法是减少在磷酸盐矿石浸提期间所形成的细粉的量。减少细粉的量的试剂称为晶体生长调节剂。晶体生长调节剂的作用可以通过测量体积平均粒度和过滤时间来评估。美国专利号3,192,014描述了使用烷基苯磺酸、异丙基萘磺酸及其碱金属盐来形成具有改善的过滤性的石膏晶体。美国专利号4,140,748也披露了使用有机磺酸或衍生物(如十二烷基磺酸钠)作为晶体生长调节剂来改善半水合硫酸钙晶体的生长以改善磷酸浆料的过滤速率。美国专利号3,796,790披露了使用直链烷基苯磺酸、支链烷基苯磺酸、直链烷基苯磺酸盐、支链烷基苯磺酸盐、直链烷基硫酸盐、支链烷基硫酸盐和石油磺酸盐来辅助从石膏中分离磷酸。