專利名稱：利用高鈣硅質(zhì)低品位磷礦聯(lián)產(chǎn)磷酸氫鈣及過磷酸鈣的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磷酸鹽生產(chǎn)技術(shù)，具體是一種利用高鈣硅質(zhì)低品位磷礦聯(lián)產(chǎn)磷酸氫鈣及過磷酸鈣的方法。
背景技術(shù)：
我國是磷資源大國，僅次于摩洛哥，位居世界第二，但磷資源經(jīng)濟(jì)儲(chǔ)量的P2O5整體品位僅17%。我國中低品位磷礦以高鈣硅質(zhì)磷礦為主，經(jīng)濟(jì)價(jià)值低，難于直接利用。目前，針對(duì)于低品位磷礦的利用基本以選礦為主，而對(duì)于高鈣硅質(zhì)磷礦又必需是正、反浮選的復(fù)合選礦作業(yè)，裝置投資大，選礦成本高。國內(nèi)各科研院校、技術(shù)團(tuán)體紛紛展開了中低品位磷礦的開發(fā)研究，取得了可喜的技術(shù)理論成果。比如窯法磷酸的研究，磷酸浸取低品位磷礦技術(shù)等等，但皆因各種原因難于工業(yè)化生產(chǎn)。廣西地區(qū)保有資源儲(chǔ)量的磷礦產(chǎn)地已有19處，已探明保有儲(chǔ)量近億噸，其P2O5平 均為12 16%，屬高鈣硅質(zhì)中低品位磷礦，難以利用。在當(dāng)今濕法磷酸生產(chǎn)飼料級(jí)磷酸氫鈣的生產(chǎn)技術(shù)中，基本都采用了以萃取磷酸預(yù)分解磷礦的工藝，旨在通過萃取磷酸中的游離硫酸和磷酸分解磷礦，以期提高磷酸中Ca+濃度，從而降低硫酸的消耗。但由于游離硫酸的存在，其迅速與磷礦中的碳酸鹽發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致磷酸中的H+活度急劇下降，磷酸與磷礦的反應(yīng)微弱，反應(yīng)后磷酸中的Ca+濃度在I. 5%以內(nèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種利用高鈣硅質(zhì)低品位磷礦聯(lián)產(chǎn)磷酸氫鈣及過磷酸鈣的方法，能夠?qū)⒌推肺涣椎V中的鈣和硅分而制之，化弊為利，變廢為寶。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案達(dá)到上述目的一種利用高鈣硅質(zhì)低品位磷礦聯(lián)產(chǎn)磷酸氫鈣及過磷酸鈣的方法，包括下列步驟I、將高鈣硅質(zhì)低品位濕法球磨制成含水分在25 30%，含P2O5為14% 18%，礦漿細(xì)度-200目彡90%的礦漿。將P2O5濃度在20% 25% ；S03:40 60g/l的優(yōu)質(zhì)磷酸直接與低品位磷礦漿在第二級(jí)反應(yīng)槽按工藝控制指標(biāo)進(jìn)行反應(yīng)，二級(jí)反應(yīng)控制指標(biāo)溫度50°C 55°C、液固比5 I、反應(yīng)平均停留時(shí)間30分鐘、P2O5 16% 18%、SO3:3 5g/l。2、當(dāng)二級(jí)澄清器滿后，將溢流濕法磷酸導(dǎo)入第三級(jí)反應(yīng)槽，底流低品位磷礦漿導(dǎo)入第一級(jí)反應(yīng)槽，此時(shí)將優(yōu)質(zhì)磷酸從二級(jí)反應(yīng)槽切換到進(jìn)入一級(jí)反應(yīng)槽，一級(jí)澄清器溢流磷酸進(jìn)入二級(jí)反應(yīng)槽，其底流稠漿經(jīng)立式板框壓濾后，濾液返回一級(jí)澄清器，濾餅進(jìn)入磷肥系統(tǒng)。嚴(yán)格控制工藝指標(biāo)，讓磷酸浸取低品位磷礦系統(tǒng)按所述工藝流程連續(xù)運(yùn)行。一級(jí)反應(yīng)控制工藝指標(biāo)溫度55°C 65°C、液固比5 :1、反應(yīng)平均停留時(shí)間30分鐘、P2O5 18% 20%、SO3:8 10g/lo三級(jí)反應(yīng)控制工藝指標(biāo)溫度45°C 50°C、液固比5 :1、反應(yīng)平均停留時(shí)間40分鐘、P2O5 16% 18%。
4、當(dāng)該系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)后，分流第三級(jí)澄清清夜，嚴(yán)格控制分流量，其中進(jìn)入磷酸氫隹丐系統(tǒng)的為60%,作為淡酸返回二水法磷酸系統(tǒng)的為40%。其次,進(jìn)入磷酸氫I丐系統(tǒng)的磷酸經(jīng)調(diào)節(jié)P2O5濃度在10-12%后采用CaO為5_6%的石灰乳進(jìn)行傳統(tǒng)磷酸凈化工藝操作，5、凈化后的稠漿采用立式板框壓濾機(jī)進(jìn)行連續(xù)固液分離，濾液直接去磷酸氫鈣中和反應(yīng)，生產(chǎn)飼料級(jí)磷酸氫鈣。6、濾餅控制水分在20% 25%，并進(jìn)入磷肥系統(tǒng)。7、一級(jí)澄清后的稠漿采用立式板框壓濾機(jī)進(jìn)行連續(xù)固液分離，濾液返回一級(jí)澄清器，濾餅控制水分在15% 20%，并進(jìn)入磷肥系統(tǒng)。8、最后,在混合槽內(nèi)將兩種濾餅混合,控制混合料水分為28% 30%。混合后的料漿按傳統(tǒng)工藝進(jìn)行普通過磷酸鈣生產(chǎn)。本發(fā)明的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和實(shí)質(zhì)性效果在于 I、通過萃取磷酸與低品位磷礦的分級(jí)反應(yīng)，將脫除游離硫酸的磷酸與低品位磷礦反應(yīng)，強(qiáng)化了磷酸與磷礦中碳酸鹽之間的反應(yīng)，反應(yīng)后磷酸中Ca+濃度達(dá)到2. 5%。從而一方面降低了磷酸氫鈣生產(chǎn)過程中磷酸凈化工段凈化原料的消耗，一方面也由于磷酸凈化工段凈化原料單位耗量的降低，磷酸凈化共沉淀磷減少，磷酸凈化磷收率提高2%左右。2、通過濕法萃取磷酸與低品位磷礦的分級(jí)反應(yīng)，將富含游離硫酸的萃取磷酸與脫除碳酸鹽的低品位磷礦反應(yīng)，由于游離硫酸和磷酸中高活度H+的存在，磷礦分解反應(yīng)加劇，磷酸對(duì)磷礦P2O5平均的分解率達(dá)到15%。與傳統(tǒng)工藝的平行實(shí)驗(yàn)比較提高了 10%左右。3、在工業(yè)化的大生產(chǎn)裝置中，低濃度磷酸對(duì)磷礦的分解是不完全的，料漿的過濾與過濾后濾餅中P2O5的回收利用是該工藝是否能工業(yè)化的關(guān)鍵。本發(fā)明通過磷酸氫鈣與普通過磷酸鈣聯(lián)產(chǎn)方式，將磷酸分解磷礦后的稠漿與磷酸氫鈣凈化工段的高磷渣漿混合并輔以A物質(zhì)進(jìn)行普通過磷酸鈣生產(chǎn)，產(chǎn)品物性好，質(zhì)量達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。眾所周知，要生產(chǎn)達(dá)國標(biāo)磷肥，進(jìn)入磷肥系統(tǒng)的總磷需要得到保證。4、使用磷酸浸取低品位磷礦后的礦渣分四個(gè)步驟保證了進(jìn)入磷肥系統(tǒng)的總磷量。一，磷酸對(duì)低品位磷礦中碳酸鹽的分解，未分解低品位磷礦中P2O5提高2%左右，二、控制磷酸中游離硫酸的量，進(jìn)而控制磷礦的分解率在最佳平衡點(diǎn)，即25%左右，三、系統(tǒng)引入一定量濕法磷酸，在生產(chǎn)飼料級(jí)磷酸氫鈣過程中產(chǎn)生的高磷渣漿補(bǔ)充入磷肥系統(tǒng)，四、A物質(zhì)(A物質(zhì)的主要成分NH4F),與低品位磷礦中的活性娃反應(yīng),娃以SiF4的形式從氣相逸出，一方面保證了進(jìn)入磷肥系統(tǒng)的總磷量，另一方面裝置副產(chǎn)氣相SiO2變廢為寶。


圖I是本發(fā)明所述的利用高鈣硅質(zhì)磷礦聯(lián)產(chǎn)磷酸氫鈣和過磷酸鈣工藝流程簡(jiǎn)圖。
具體實(shí)施例方式以下通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步描述。實(shí)施例I本發(fā)明所述的利用高鈣硅質(zhì)磷礦聯(lián)產(chǎn)磷酸氫鈣和過磷酸鈣的方法，包括下列步驟原料高鈣硅質(zhì)低品位磷礦粉-200目彡90%,全分析結(jié)果Ρ20516· 25%,Ca032. 68%、MgOO. 22%、R2033. 52%、Si0227. 64%、Fl. 63%、CO213. 89%、H2Ol. 5%。二水法磷酸成分為Ρ20522· 45%、CaOO. 23%、MgOO. 38%、R2032. 05%、Fl. 85%、S0348g/L·具體步驟為I、兩次稱取樣品磷酸5000g，分別置于兩個(gè)5000ml燒杯中，將裝有磷酸的燒杯置于水浴鍋中，衡溫至55°C，分別向燒杯中緩慢加入磷礦粉，并啟動(dòng)攪拌，控制反應(yīng)終點(diǎn)料漿液相S035-8g/l，待反應(yīng)完成后，將反應(yīng)后料漿進(jìn)行真空抽率。得到磷酸濾液8000g( I )。其分析結(jié)果P20523. 85%、CaOl. 32%、MgOO. 41%、S036g/1。2、稱取樣(I )4000g，置于3#5000ml燒杯中，將3#燒杯置于水浴鍋中，衡溫至55°C,向燒杯中緩慢加入812g磷礦粉，并啟動(dòng)攪拌，控制反應(yīng)時(shí)間40分鐘，待反應(yīng)完成后，將反應(yīng)后料漿進(jìn)行真空抽濾，濾液倒入4#5000ml燒杯中，濾餅放入l#5000ml燒杯中。
3、將1#燒杯直于水浴鍋中，衡溫至55 C，加入3000g樣品憐酸，并啟動(dòng)攬 半，控制反應(yīng)時(shí)間30分鐘，待反應(yīng)完成后，將反應(yīng)后料漿進(jìn)行真空抽濾，濾液倒入2#3000ml燒杯中，濾餅放入5#5000ml燒杯中。4、重復(fù)步驟3，4 一次。5、將5#燒杯中濾餅利用立式板框壓濾機(jī)(樣機(jī))進(jìn)行壓濾，得到濾餅，重量1906. 5g 濾液，重量316. 2g 其中濾餅分析結(jié)果:Ρ20520· 56%、Ca028. 60%、MgOO. 01%、Si0232 . 03%、Η2016· 5%。濾液分析結(jié)果:Ρ20523· 85%、CaOI. 35%。6、將4#燒杯中濾液稱重共，其分析結(jié)果Ρ20524· 52%、Ca02. 26%、MgOO. 43%。7、稱取4#燒杯中磷酸IOOOg,倒入6#燒杯中，將6#燒杯置于水浴鍋中，衡溫至45°C，啟動(dòng)攪拌，向燒杯中緩慢加入石灰乳，控制終點(diǎn)PH值2. 8。待反應(yīng)完成后，將反應(yīng)后料漿采用立式板框壓濾機(jī)進(jìn)行壓濾。得到濾液3541.2g，濾餅86.75g。其中濾餅分析結(jié)果P20535. 45%、Ca026. 46%、MgOI. 42%、Η2022· 38%。濾液分析結(jié)果Ρ2056. 25%、CaOI. 28%。8、取步驟8的濾液與石灰乳反應(yīng)，控制反應(yīng)溫度在50°C，反應(yīng)時(shí)間45分鐘，反應(yīng)終點(diǎn)PH值為6. 5，待反應(yīng)完成后，將反應(yīng)后料漿進(jìn)行真空壓濾，所得濾餅(飼料級(jí)磷酸氫鈣)在90°C恒溫烘箱中烘至2小時(shí)后，取樣分析。分析結(jié)果P17. 25%、Ca21. 68%、MgOI. 26%、F0. 132%、H2OO. 84%ο9、取步驟6濾餅240g，取步驟8濾餅80g，加入A物質(zhì)3. 2g,，并加入清水54. 8g在7#燒杯中混合，調(diào)節(jié)料漿水分至30%，啟動(dòng)攪拌，再向7#燒杯中加入98%硫酸78g，待反應(yīng)完成后，將7#燒杯置于水浴鍋中65°C恒溫4小時(shí)。取樣分析結(jié)果有效P2O5為12. 45%、H2014. 23%。10、取步驟6的濾餅100g，分別用IOOml清水洗滌抽濾三次后，濾餅分析結(jié)果P2O517. 86%、Ca030. 72%、MgOO. 008%、Si0231. 03%、Η2028· 5%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明(I)利用優(yōu)質(zhì)磷礦進(jìn)行飼料級(jí)磷酸氫鈣需要總磷的75%的濕法磷酸生產(chǎn)，該部分磷酸提高了酸中H+的反應(yīng)活性，強(qiáng)化磷酸與磷礦反應(yīng)的活度，磷酸對(duì)磷礦的分解率達(dá)到15%，控制濕法磷酸中SO3在40 60g/l，控制低品位磷礦總的分解率在25%左右。(2)利用低品位磷礦屬高鈣硅系磷礦的特點(diǎn)，強(qiáng)化磷酸與磷礦中鈣鹽物質(zhì)的反應(yīng)，達(dá)到了磷酸中和反應(yīng)預(yù)凈化的目的。磷酸氫鈣生產(chǎn)過程中，直接采用石灰乳進(jìn)行深度凈化脫除氟，磷酸凈化磷收率達(dá)到90%(3)磷酸凈化渣漿M (白肥)的返回，與磷酸浸取低品位磷礦過程中一級(jí)反應(yīng)的渣漿N混合，控制M:N為I :3，調(diào)整了生產(chǎn)磷肥用礦漿對(duì)磷的需求，礦漿總磷達(dá)到24%。(4) A物質(zhì)(A物質(zhì)的主要成分NH4F)，與低品位磷礦中的活性硅反應(yīng)，硅以SiF4 的形式從氣相逸出，進(jìn)一步提高進(jìn)入磷肥系統(tǒng)的總磷量，其干基質(zhì)量百分?jǐn)?shù)大于25%。同時(shí)裝置副產(chǎn)氣相SiO2，變廢為寶。
權(quán)利要求
1.一種利用高鈣硅質(zhì)低品位磷礦聯(lián)產(chǎn)磷酸氫鈣及過磷酸鈣的方法，其特征在于，包括下列步驟 (1)將高鈣硅質(zhì)低品位濕法球磨制成含水分在25% 30%，含P2O5為14% 18%，礦漿細(xì)度為-200目^ 90%的礦漿； (2)用含P2O5濃度在20% 25%;SO340 60g/l的磷酸直接與低品位磷礦漿在第二級(jí)反應(yīng)槽按工藝控制指標(biāo)進(jìn)行反應(yīng)，二級(jí)反應(yīng)控制指標(biāo)溫度50°C 55°C、液固比5 :1、反應(yīng)平均停留時(shí)間30分鐘、P2O5 :16% 18%、S03:3 5g/l ； (3)當(dāng)二級(jí)澄清器滿后，將溢流濕法磷酸導(dǎo)入第三級(jí)反應(yīng)槽，底流低品位磷礦稠漿導(dǎo)入第三級(jí)反應(yīng)槽，嚴(yán)格控制工藝指標(biāo)，讓磷酸浸取低品位磷礦系統(tǒng)按所述工藝流程連續(xù)運(yùn)行； 一級(jí)反應(yīng)控制工藝指標(biāo)溫度55°C 65°C、液固比5 :1、反應(yīng)平均停留時(shí)間30分鐘、P2O5 18%~ 20%,S03:8 10g/l ； 三級(jí)反應(yīng)控制工藝指標(biāo)溫度45°C 50°C、液固比5 :1、反應(yīng)平均停留時(shí)間40分鐘、P2O5 16%~ 18% ； (4)當(dāng)該系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)后，分流第三級(jí)澄清清夜，嚴(yán)格控制分流量，其中進(jìn)入磷酸氫鈣系統(tǒng)的為60%，作為淡酸返回二水法磷酸系統(tǒng)的為40%。其次，進(jìn)入磷酸氫鈣系統(tǒng)的磷酸經(jīng)調(diào)節(jié)P2O5濃度在10-12%后采用CaO為5_6%的石灰乳進(jìn)行傳統(tǒng)磷酸凈化工藝操作； (5)凈化后的稠漿采用立式板框壓濾機(jī)進(jìn)行連續(xù)固液分離，濾液直接去磷酸氫鈣中和反應(yīng)，生產(chǎn)飼料級(jí)磷酸氫鈣； (6)濾餅控制水分在20 25 *%，并進(jìn)入憐肥系統(tǒng)； (7)—級(jí)澄清后，溢流磷酸進(jìn)入二級(jí)反應(yīng)槽，底流稠漿采用立式板框壓濾機(jī)進(jìn)行連續(xù)固液分離，濾液返回一級(jí)澄清器，濾餅控制水分在15% 20%，并進(jìn)入磷肥系統(tǒng)； (8)最后，在混合槽內(nèi)將兩種濾餅混合，控制混合料水分為28% 30%。混合后的料漿按傳統(tǒng)工藝進(jìn)行普通過磷酸鈣生產(chǎn)。
全文摘要
一種利用高鈣硅質(zhì)低品位磷礦聯(lián)產(chǎn)磷酸氫鈣及過磷酸鈣的方法，包括下列步驟(1)將高鈣硅質(zhì)低品位磷礦磨制成礦漿；用磷酸直接與低品位磷礦漿進(jìn)行反應(yīng)；當(dāng)二級(jí)澄清器滿后，將溢流濕法磷酸導(dǎo)入第三級(jí)反應(yīng)槽，底流低品位磷礦稠漿導(dǎo)入第三級(jí)反應(yīng)槽，讓磷酸浸取低品位磷礦系統(tǒng)按所述工藝流程連續(xù)運(yùn)行；當(dāng)該系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)后，分流第三級(jí)澄清清夜，其中進(jìn)入磷酸氫鈣系統(tǒng)的為60％，作為淡酸返回二水法磷酸系統(tǒng)的為40％。其次，進(jìn)入磷酸氫鈣系統(tǒng)的磷酸經(jīng)調(diào)節(jié)P2O5濃度后用石灰乳進(jìn)行傳統(tǒng)磷酸凈化工藝操作；凈化后的稠漿進(jìn)行固液分離，濾液直接去磷酸氫鈣中和反應(yīng)，生產(chǎn)飼料級(jí)磷酸氫鈣；濾餅并進(jìn)入磷肥系統(tǒng)；一級(jí)澄清后的稠漿進(jìn)行固液分離，濾液返回一級(jí)澄清器，濾餅進(jìn)入磷肥系統(tǒng)。將兩種濾餅混合，按傳統(tǒng)工藝進(jìn)行普通過磷酸鈣生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C01B15/16GK102826530SQ20121035990
公開日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月25日
發(fā)明者鐘華剛, 方南元 申請(qǐng)人:靈山縣驕豐化工有限公司