[发明专利]降低稀磷酸中SO3浓度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及磷的组合物，具体来说，涉及磷酸，尤其涉及用硫酸分解磷矿石制取的稀磷酸。

背景技术

在湿法磷酸的生产工艺中，为了获得粗大、均匀、易于过滤和洗涤的二水硫酸钙结晶，降低磷损失，所用的硫酸通常过量3％～4％；当磷矿石杂质含量增多时甚至需要过量8％，显然，这将使萃取磷酸的硫酸消耗增加，而且产品质量难以达到标准；尤其是在不选矿直接生产磷酸的情况下，磷矿石的质量波动较大，氧化镁、倍半氧化物、酸不溶物等杂质含量增加，为确保萃取转化率、石膏结晶和过滤吸干效果，必须加大硫酸的使用量，更使磷酸中游离硫酸含量增加，导致磷铵产品养分下降，质量不合格。一些厂家萃取加入热法磷酸来降低物料中的游离硫酸，也有一些企业通过选矿工艺去除杂质，无疑都导致生产成本增加。目前，中国专利数据库中，尚无涉及降低湿法磷酸中游离硫酸含量的申请件。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种降低稀磷酸中SO₃浓度的方法，以解决因矿石杂质含量波动对磷铵产品质量的影响，稳定磷铵产品质量。

为实现上述目的，发明人经过探索与研究，采用将磷矿浆或磷矿粉与磷酸混合的方法，利用游离硫酸及磷酸的H⁺活化能分解磷矿，将矿浆或矿粉中不溶的P₂O₅ 转化为可溶性有效P₂O₅，发生的化学反应如下：

Ca₅F(PO₄)₃+5H₂SO₄+10H₂O =3H₃PO₄+5CaSO₄·2H₂O+HF↑ 

提供的具体方法是：在湿法磷酸的磷酸萃取槽与稀磷酸储槽之间增设脱硫槽，矿浆储槽用管道接入脱硫槽，磷酸萃取槽萃取并过滤得到的稀磷酸有管道连接脱硫槽，脱硫槽又有管道连接稀磷酸储槽；磷酸萃取槽萃取并过滤得到的稀磷酸用泵送入脱硫槽，同时矿浆也用泵送入脱硫槽；稀磷酸与矿浆在脱硫槽中进行反应，以降低稀磷酸中的游离硫酸含量；经过脱硫的稀磷酸用泵送去稀磷酸储槽，用于下游的工序；所述矿浆的加入质量V_矿浆按照以下的计算式求出：

                                   0.7×稀磷酸比重×稀磷酸中的SO₃质量分数

V_矿浆＝稀磷酸加入量×—————————————————————

                                     矿浆比重×矿浆中的CaO质量分数

式中的0.7是CaO和SO₃ 的摩尔质量之比。

上述磷酸萃取槽与稀磷酸储槽之间有副线管道。

上述脱硫槽是带有搅拌器的反应设备。

上述计算式中的稀磷酸比重、矿浆比重以及过滤的稀磷酸SO₃质量分数是在现场取样、分析得到的，矿浆中的CaO质量分数则取一周以来矿浆样中CaO平均含量，再按矿浆中CaO与稀磷酸中SO₃的摩尔比(0.8～1)∶1确定配料。

上述脱硫反应的其他工艺条件是根据磷酸的性质和操作实际选定的：反应温度即过滤稀磷酸出酸温度控制在50℃～70℃、搅拌强度由萃取槽搅拌桨转速确定在50～80r/min。

发明人指出：如果用矿粉代替矿浆，需要将矿粉折合为含相同质量矿粉的矿浆，从而计算矿粉的加入质量。

发明人还指出：由于稀磷酸中SO₃浓度、比重以及矿浆中CaO的平均含量不确定，需要根据具体的酸矿比例调整工艺指标。

本发明应用于不选矿的湿法磷酸生产工艺，可以解决磷矿石的质量波动较大影响磷铵生产的问题，具体优点如下：（1）磷铵产品质量得到稳定：脱硫稀磷酸生产磷酸一铵产品，每降低磷酸中1％的SO₃，产品的总养分提高约1.0％；脱硫稀磷酸生产磷酸二铵，每降低磷酸中1％的SO₃，产品的总养分提高约0.6％。（2）节约生产成本：降低萃取硫酸消耗和浓缩的电力能耗，每生产1吨浓磷酸可节电4kW·h，节约萃取工序成本的同时也降低浓缩工序成本。

附图说明