專利名稱：利用高鈣硅質低品位磷礦聯產磷酸氫鈣及過磷酸鈣的方法
技術領域：
本發明涉及一種磷酸鹽生產技術，具體是一種利用高鈣硅質低品位磷礦聯產磷酸氫鈣及過磷酸鈣的方法。
背景技術：
我國是磷資源大國，僅次于摩洛哥，位居世界第二，但磷資源經濟儲量的P2O5整體品位僅17%。我國中低品位磷礦以高鈣硅質磷礦為主，經濟價值低，難于直接利用。目前，針對于低品位磷礦的利用基本以選礦為主，而對于高鈣硅質磷礦又必需是正、反浮選的復合選礦作業，裝置投資大，選礦成本高。國內各科研院校、技術團體紛紛展開了中低品位磷礦的開發研究，取得了可喜的技術理論成果。比如窯法磷酸的研究，磷酸浸取低品位磷礦技術等等，但皆因各種原因難于工業化生產。廣西地區保有資源儲量的磷礦產地已有19處，已探明保有儲量近億噸，其P2O5平 均為12 16%，屬高鈣硅質中低品位磷礦，難以利用。在當今濕法磷酸生產飼料級磷酸氫鈣的生產技術中，基本都采用了以萃取磷酸預分解磷礦的工藝，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生反應，導致磷酸中的H+活度急劇下降，磷酸與磷礦的反應微弱，反應后磷酸中的Ca+濃度在I. 5%以內。
發明內容
本發明的目的在于提供一種利用高鈣硅質低品位磷礦聯產磷酸氫鈣及過磷酸鈣的方法，能夠將低品位磷礦中的鈣和硅分而制之，化弊為利，變廢為寶。本發明通過以下技術方案達到上述目的一種利用高鈣硅質低品位磷礦聯產磷酸氫鈣及過磷酸鈣的方法，包括下列步驟I、將高鈣硅質低品位濕法球磨制成含水分在25 30%，含P2O5為14% 18%，礦漿細度-200目彡90%的礦漿。將P2O5濃度在20% 25% ；S03:40 60g/l的優質磷酸直接與低品位磷礦漿在第二級反應槽按工藝控制指標進行反應，二級反應控制指標溫度50°C 55°C、液固比5 I、反應平均停留時間30分鐘、P2O5 16% 18%、SO3:3 5g/l。2、當二級澄清器滿后，將溢流濕法磷酸導入第三級反應槽，底流低品位磷礦漿導入第一級反應槽，此時將優質磷酸從二級反應槽切換到進入一級反應槽，一級澄清器溢流磷酸進入二級反應槽，其底流稠漿經立式板框壓濾后，濾液返回一級澄清器，濾餅進入磷肥系統。嚴格控制工藝指標，讓磷酸浸取低品位磷礦系統按所述工藝流程連續運行。一級反應控制工藝指標溫度55°C 65°C、液固比5 :1、反應平均停留時間30分鐘、P2O5 18% 20%、SO3:8 10g/lo三級反應控制工藝指標溫度45°C 50°C、液固比5 :1、反應平均停留時間40分鐘、P2O5 16% 18%。
4、當該系統運行平穩后，分流第三級澄清清夜，嚴格控制分流量，其中進入磷酸氫隹丐系統的為60%,作為淡酸返回二水法磷酸系統的為40%。其次,進入磷酸氫I丐系統的磷酸經調節P2O5濃度在10-12%后采用CaO為5_6%的石灰乳進行傳統磷酸凈化工藝操作，5、凈化后的稠漿采用立式板框壓濾機進行連續固液分離，濾液直接去磷酸氫鈣中和反應，生產飼料級磷酸氫鈣。6、濾餅控制水分在20% 25%，并進入磷肥系統。7、一級澄清后的稠漿采用立式板框壓濾機進行連續固液分離，濾液返回一級澄清器，濾餅控制水分在15% 20%，并進入磷肥系統。8、最后,在混合槽內將兩種濾餅混合,控制混合料水分為28% 30%。混合后的料漿按傳統工藝進行普通過磷酸鈣生產。本發明的突出實質性特點和實質性效果在于 I、通過萃取磷酸與低品位磷礦的分級反應，將脫除游離硫酸的磷酸與低品位磷礦反應，強化了磷酸與磷礦中碳酸鹽之間的反應，反應后磷酸中Ca+濃度達到2. 5%。從而一方面降低了磷酸氫鈣生產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反應，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，由于游離硫酸和磷酸中高活度H+的存在，磷礦分解反應加劇，磷酸對磷礦P2O5平均的分解率達到15%。與傳統工藝的平行實驗比較提高了 10%左右。3、在工業化的大生產裝置中，低濃度磷酸對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化的關鍵。本發明通過磷酸氫鈣與普通過磷酸鈣聯產方式，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物質進行普通過磷酸鈣生產，產品物性好，質量達到國家標準。眾所周知，要生產達國標磷肥，進入磷肥系統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步驟保證了進入磷肥系統的總磷量。一，磷酸對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，進而控制磷礦的分解率在最佳平衡點，即25%左右，三、系統引入一定量濕法磷酸，在生產飼料級磷酸氫鈣過程中產生的高磷渣漿補充入磷肥系統，四、A物質(A物質的主要成分NH4F),與低品位磷礦中的活性娃反應,娃以SiF4的形式從氣相逸出，一方面保證了進入磷肥系統的總磷量，另一方面裝置副產氣相SiO2變廢為寶。
圖I是本發明所述的利用高鈣硅質磷礦聯產磷酸氫鈣和過磷酸鈣工藝流程簡圖。
具體實施例方式以下通過具體實施例對本發明的技術方案作進一步描述。實施例I本發明所述的利用高鈣硅質磷礦聯產磷酸氫鈣和過磷酸鈣的方法，包括下列步驟原料高鈣硅質低品位磷礦粉-200目彡90%,全分析結果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，并啟動攪拌，控制反應終點料漿液相S035-8g/l，待反應完成后，將反應后料漿進行真空抽率。得到磷酸濾液8000g( I )。其分析結果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，并啟動攪拌，控制反應時間40分鐘，待反應完成后，將反應后料漿進行真空抽濾，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，并啟動攬 半，控制反應時間30分鐘，待反應完成后，將反應后料漿進行真空抽濾，濾液倒入2#3000ml燒杯中，濾餅放入5#5000ml燒杯中。4、重復步驟3，4 一次。5、將5#燒杯中濾餅利用立式板框壓濾機(樣機)進行壓濾，得到濾餅，重量1906. 5g 濾液，重量316. 2g 其中濾餅分析結果:Ρ20520· 56%、Ca028. 60%、MgOO. 01%、Si0232 . 03%、Η2016· 5%。濾液分析結果:Ρ20523· 85%、CaOI. 35%。6、將4#燒杯中濾液稱重共，其分析結果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，啟動攪拌，向燒杯中緩慢加入石灰乳，控制終點PH值2. 8。待反應完成后，將反應后料漿采用立式板框壓濾機進行壓濾。得到濾液3541.2g，濾餅86.75g。其中濾餅分析結果P20535. 45%、Ca026. 46%、MgOI. 42%、Η2022· 38%。濾液分析結果Ρ2056. 25%、CaOI. 28%。8、取步驟8的濾液與石灰乳反應，控制反應溫度在50°C，反應時間45分鐘，反應終點PH值為6. 5，待反應完成后，將反應后料漿進行真空壓濾，所得濾餅(飼料級磷酸氫鈣)在90°C恒溫烘箱中烘至2小時后，取樣分析。分析結果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3. 2g,，并加入清水54. 8g在7#燒杯中混合，調節料漿水分至30%，啟動攪拌，再向7#燒杯中加入98%硫酸78g，待反應完成后，將7#燒杯置于水浴鍋中65°C恒溫4小時。取樣分析結果有效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，濾餅分析結果P2O517. 86%、Ca030. 72%、MgOO. 008%、Si0231. 03%、Η2028· 5%。實驗結果表明(I)利用優質磷礦進行飼料級磷酸氫鈣需要總磷的75%的濕法磷酸生產，該部分磷酸提高了酸中H+的反應活性，強化磷酸與磷礦反應的活度，磷酸對磷礦的分解率達到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，強化磷酸與磷礦中鈣鹽物質的反應，達到了磷酸中和反應預凈化的目的。磷酸氫鈣生產過程中，直接采用石灰乳進行深度凈化脫除氟，磷酸凈化磷收率達到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反應的渣漿N混合，控制M:N為I :3，調整了生產磷肥用礦漿對磷的需求，礦漿總磷達到24%。(4) A物質(A物質的主要成分NH4F)，與低品位磷礦中的活性硅反應，硅以SiF4 的形式從氣相逸出，進一步提高進入磷肥系統的總磷量，其干基質量百分數大于25%。同時裝置副產氣相SiO2，變廢為寶。
權利要求
1.一種利用高鈣硅質低品位磷礦聯產磷酸氫鈣及過磷酸鈣的方法，其特征在于，包括下列步驟 (1)將高鈣硅質低品位濕法球磨制成含水分在25% 30%，含P2O5為14% 18%，礦漿細度為-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反應槽按工藝控制指標進行反應，二級反應控制指標溫度50°C 55°C、液固比5 :1、反應平均停留時間30分鐘、P2O5 :16% 18%、S03:3 5g/l ； (3)當二級澄清器滿后，將溢流濕法磷酸導入第三級反應槽，底流低品位磷礦稠漿導入第三級反應槽，嚴格控制工藝指標，讓磷酸浸取低品位磷礦系統按所述工藝流程連續運行； 一級反應控制工藝指標溫度55°C 65°C、液固比5 :1、反應平均停留時間30分鐘、P2O5 18%~ 20%,S03:8 10g/l ； 三級反應控制工藝指標溫度45°C 50°C、液固比5 :1、反應平均停留時間40分鐘、P2O5 16%~ 18% ； (4)當該系統運行平穩后，分流第三級澄清清夜，嚴格控制分流量，其中進入磷酸氫鈣系統的為60%，作為淡酸返回二水法磷酸系統的為40%。其次，進入磷酸氫鈣系統的磷酸經調節P2O5濃度在10-12%后采用CaO為5_6%的石灰乳進行傳統磷酸凈化工藝操作； (5)凈化后的稠漿采用立式板框壓濾機進行連續固液分離，濾液直接去磷酸氫鈣中和反應，生產飼料級磷酸氫鈣； (6)濾餅控制水分在20 25 *%，并進入憐肥系統； (7)—級澄清后，溢流磷酸進入二級反應槽，底流稠漿采用立式板框壓濾機進行連續固液分離，濾液返回一級澄清器，濾餅控制水分在15% 20%，并進入磷肥系統； (8)最后，在混合槽內將兩種濾餅混合，控制混合料水分為28% 30%。混合后的料漿按傳統工藝進行普通過磷酸鈣生產。
全文摘要
一種利用高鈣硅質低品位磷礦聯產磷酸氫鈣及過磷酸鈣的方法，包括下列步驟(1)將高鈣硅質低品位磷礦磨制成礦漿；用磷酸直接與低品位磷礦漿進行反應；當二級澄清器滿后，將溢流濕法磷酸導入第三級反應槽，底流低品位磷礦稠漿導入第三級反應槽，讓磷酸浸取低品位磷礦系統按所述工藝流程連續運行；當該系統運行平穩后，分流第三級澄清清夜，其中進入磷酸氫鈣系統的為60％，作為淡酸返回二水法磷酸系統的為40％。其次，進入磷酸氫鈣系統的磷酸經調節P2O5濃度后用石灰乳進行傳統磷酸凈化工藝操作；凈化后的稠漿進行固液分離，濾液直接去磷酸氫鈣中和反應，生產飼料級磷酸氫鈣；濾餅并進入磷肥系統；一級澄清后的稠漿進行固液分離，濾液返回一級澄清器，濾餅進入磷肥系統。將兩種濾餅混合，按傳統工藝進行普通過磷酸鈣生產。
文檔編號C01B15/16GK102826530SQ20121035990
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月25日 優先權日2012年9月25日
發明者鐘華剛, 方南元 申請人:靈山縣驕豐化工有限公司