[发明专利]α石膏的制备方法以及利用磷矿制备磷酸和α石膏的方法

说明书

本发明涉及α石膏的制备方法以及利用磷矿制备磷酸和α石膏的方法，属于磷矿清洁加工利用技术领域。α石膏的制备方法，将磷酸钙盐与硫酸溶液混合，在90～110℃下反应0.5～1h，固液分离得到α石膏和磷酸；其中，磷酸钙盐为Ca(PO₄)₃、CaHPO₄、Ca(H₂PO₄)₂中的至少一种；所述硫酸溶液的浓度为40～60wt％。本发明α石膏的制备方法简单，直接制得高强度α半水石膏，无需再进行转化。

技术领域

本发明涉及α石膏的制备方法以及利用磷矿制备磷酸和α石膏的方法，属于磷矿清洁加工利用技术领域。

背景技术

湿法磷酸是用无机酸分解磷矿石制取磷酸的方法，主要是三大无机酸：盐酸、硫酸、硝酸。其中，硫酸法流程由于其工艺流程较短，生产成本较其他方法低，因而被世界范围内广泛采用，我国80％以上工厂也采用此方法。我国虽是磷矿资源大国，但是主要以中低品位胶磷矿为主，磷矿品位不高、杂质含量高。现有的磷酸生产工艺主要是针对高品位磷矿，对于利用中低品位磷矿生产效果不佳。因此，开发新的适用于中低品位磷矿工艺是当前我国磷化工行业面临的首要问题。

硫酸法制磷酸会产生大量的二水磷石膏，二水石膏没有胶凝性，不能直接用做建材，经过煅烧后只能得到性能较差的β型半水石膏粉，石膏的强度低，限制了磷石膏的适用范围。因此大量的磷石膏只能当做固体废弃物堆置。目前我国磷石膏的年排放量超过7000万吨，综合利用率只有20％左右，累计堆存量超过3亿吨。大量磷石膏的堆存不仅占用土地，还污染了环境，限制了磷化工行业的良性可持续发展。如何避免或解决磷化工行业面临的石膏固废问题对磷化工行业有着重大意义。

α半水石膏也叫高强石膏，是指在加压水蒸汽或水热条件下溶解-析晶呈柱状、短柱状或棒状的晶体，在标准稠度下有较低的水膏比，抗折强度大、抗压强度高等特点，被广泛应用于陶瓷、精密铸造、医用、航空、船舶、汽车、塑料、建筑艺术及工艺美术等领域，社会需求量非常大。

要制得α半水石膏，现有方法一般是先制得二水石膏，再将二水石膏转化为α半水石膏，工序繁杂。另外，现有技术中要通过二水石膏制得性能好的α半水石膏，通常需要二水石膏有较高的纯度。传统的硫酸法制磷酸过程中产生的二水石膏，其杂质含量较大，无法直接制得性能好的α半水石膏。为了提高二水石膏的纯度，申请号为201110022191.8的专利《一种硝酸分解磷矿生产硝酸磷肥副产石膏的方法》公开了一种生产磷酸联产石膏的方法，先分离酸不溶物，再用硫酸沉淀钙离子，该法制得的二水石膏，要想得到α石膏还需进一步转化。

申请号为201110295464.6的专利《一种利用硝酸萃取磷矿联产石膏晶须的方法》提到一种制备硫酸钙的方法。该专利直接使用硝酸浸取磷矿粉，再将酸解液冷冻结晶，得到硝酸钙和磷酸，硝酸钙再与硫酸和硫酸镁反应，得到硫酸钙。该专利的方法中，原料要求高品位磷矿，且通过冷冻分离四水硝酸钙使酸解液中钙磷分离不彻底。另外，专利中没有给出分离四水硝酸钙后的含磷滤液的去向。

基于上述问题，本发明提出一种新的生产工艺，可以一步制备出性能好的α-石膏，并且可以充分利用我国的各种品位磷矿，联产α-石膏和磷酸，避免磷石膏固废的产生。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种α石膏的制备方法。该制备方法简单，制得的α石膏性能优异。

α石膏的制备方法，将磷酸钙盐与硫酸溶液混合，在90～110℃下反应0.5～1h，固液分离得到α石膏和磷酸；其中，磷酸钙盐为Ca(PO₄)₃、CaHPO₄、Ca(H₂PO₄)₂中的至少一种；所述硫酸溶液的浓度为40～60wt％。

本发明解决的第二个技术问题是提供一种利用磷矿制备磷酸和α石膏的方法。