[发明专利]一种采用磷矿生产磷酸二氢钾和硫酸钙晶须的工艺

说明书

本发明公开了一种采用磷矿生产硫酸钙晶须和磷酸二氢钾的方法，包括将磷矿石用硫酸萃取后过滤得到粗磷酸，将粗磷酸与含磷残渣混合得到混合矿浆进行除杂，得到硫酸钙晶须，将除杂后的滤液进行中和反应，过滤，浓缩结晶，离心、干燥得到磷酸二氢钾。本发明采用磷矿通过萃取、除杂等步骤直接生产磷酸二氢钾，成本低廉，而且此工艺能够很好地去除体系中的F、Ca、Mg、Fe、Al等杂质，从而得到工业级磷酸二氢钾；本发明工艺在除杂过程中，通过控制物料反应体系生成的硫酸钙为晶须产品，进一步提高了经济价值，适于在本领域内推广应用。

技术领域

本发明属于化工技术领域，具体涉及一种采用磷矿生产磷酸二氢钾和硫酸钙晶须的工艺。

背景技术

磷酸二氢钾在工农业生产中有着广泛的用途。工业上用作缓冲剂、培养剂；也用作细菌培养剂合成清洒的调味剂，制偏磷酸钾的原料，酿造酵母的培养剂、强化剂、膨松剂、发酵助剂。农业上用作高效磷钾复合肥；磷酸二氢钾产品广泛适用于各类型经济作物、粮食、瓜果、蔬菜等几乎全部类型的作物，具有显著增产增收、改量优化品质、抗倒伏、抗病虫害、防治早衰等许多优良作用，并且具有克服作物生长后期根系老化吸收能力下降而导致的营养不足的作用；除了工农业上的应用，磷酸二氢钾还可用作食品改良添加剂。

目前，生产磷酸二氢钾的方法有中和法、离子交换法、结晶法、有机溶剂萃取法、复分解法等。其中，中和法生产磷酸二氢钾用氢氧化钾或磷酸钾与热法磷酸或精制磷酸发生中和反应，经结晶而得，该方法工艺简单,产品质量好，但由于原料成本过高，几乎不能用于大规模生产。离子交换法是以一种阳离子或阴离子交换树脂，如强酸性苯乙烯交换树脂、弱碱性苯乙烯阴离子交换树脂、聚苯乙烯基磺酸树脂等，分别对H₂PO₄^-1和K⁺的吸附或再生过程来合成KH₂PO₄，该法生产的磷酸二氢钾虽质量较好，但蒸发量太大，1t成品需要蒸发水15m³，能耗过高，且树脂价格昂贵，一次性投资较大，生产过程中树脂容易中毒而需更换给生产带来麻烦且增加成本。结晶法是将氯化钾与热法磷酸连续不断地加到反应器中，同时冷却结晶的母液也返回到反应器中，反应过程通入蒸汽；反应生成的HCl由过热蒸汽从上部带出，反应后的溶液去结晶分离得产品；该方法对设备防腐要求高，且副产物稀盐酸需要进行处理。有机溶剂萃取法是先将氯化钾溶解在磷酸中，然后以有机试剂作萃取剂，萃取出反应液中的盐酸，反应液经浓缩、冷却、结晶得磷酸二氢钾；该生产方法使用的萃取剂具有一定损耗，且萃取剂价格昂贵，副产品稀盐酸难以处理，而且工艺流程长，投资大。复分解法是指氯化钾与磷酸二氢钠或磷酸二氢铵通过复分解反应生成磷酸二氢钾的生产工艺，该方法主要缺点是磷收率低。

中国专利ZL 200510019049.2公开了一种盐酸分解中低品位磷矿制造工业磷酸的方法，该方法以盐酸分解磷矿，制备出氯磷酸钙，然后用盐酸打浆溶解，以磷酸三丁酯萃取，浓缩，再以磷酸三丁酯与异丙醚萃取，再浓缩，脱色，制成85％工业级磷酸。但是该方法采用第二次洗涤水和萃余水相作为洗液洗涤有机相，洗液中磷酸浓度较高，黏度较大，会导致洗涤效果较差，最终导致成品磷酸中Fe³⁺含量较高，影响产品的色度和品质。就该专利实施例生产的工业级磷酸来说，铁含量只能达到GB/T 2091-2003合格品指标，且第二次萃取所使用萃取剂中的成分异丙醚的闪点、沸点都很低，需要在低温下萃取，且挥发性强，极度易燃，可与空气形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引起燃烧爆炸，危险较大。

专利CN110395704B公开了一种用湿法磷酸联产工业级磷酸二氢钾与饲料级磷酸氢钙的方法，包括如下步骤：a、湿法磷酸与萃取剂进行萃取反应，得有机相Ⅰ和水相Ⅰ；b、有机相Ⅰ与反萃剂进行反萃反应，得有机相Ⅱ和水相Ⅱ；c、水相Ⅱ经精制后，即得工业级磷酸二氢钾产品。但该方法存在以下缺点：一是湿法磷酸需先进行脱氟处理，脱氟过程增加了设备投资和运行费用；二是增加脱氟工序还会降低磷收率；三是湿法磷酸未脱硫酸根，会降低产品质量。

发明内容