[发明专利]半水工艺生产磷酸的方法

说明书

技术领域

本发明属于湿法磷酸生产领域，具体涉及一种半水工艺生产磷酸的方法。

背景技术

湿法磷酸工艺是以无机酸(主要是硫酸)分解磷矿制造磷酸的过程，即用硫酸与磷矿反应生成硫酸钙结晶和磷酸溶液，再进行液固分离，得到磷酸。

从目前的已知文献和资料表明，除无水法流程尚未有工业化装置外，其他流程均有工业化装置建成并投入运行，在各种流程中，采用二水法的装置占85％；而就目前的研究而言，在湿法磷酸的生产中，直接得磷酸浓度大于40％(以P₂O₅计)的流程只有半水法流程和半水二水流程。半水二水法流程相对半水法流程来说，流程相对过长，能耗较高。

湿法磷酸生产工艺的区分是以反应料浆中硫酸钙结晶的不同来进行的，以生成的二水硫酸钙(CaSO₄.2H₂O)，半水硫酸钙(CaSO₄.0.5H₂O)、和无水硫酸钙(CaSO₄)来分为二水法(DH法)、半水法(HH法)、无水法(AH法)、半水—二水法(HDH)和二水—半水法(DHH)等流程。

目前半水物法湿法磷酸生产工艺主要有西方石油公司拥有的单桨双槽半水物流程、挪威诺斯克-海德罗公司研发的多桨双槽半水物流程及N.K.K-鲁姆斯方槽半水物流程三种。

西方石油公司的单桨双槽半水物流程是将反应部分分别在预混槽、溶解槽和结晶槽中完成，返回淡磷酸和磷矿粉加入到预混槽中进行预混反应，预混料浆溢流进溶解槽中，并与从结晶槽溢流而来的料浆进行溶解反应；溶解槽中反应料浆通过溶解槽底部输送泵送进结晶槽，同时将硫酸加入结晶槽中，从而完成料浆的结晶过程；结晶料浆通过一个中间贮槽后送去过滤分离。

挪威诺斯克-海德罗公司的多桨双槽半水物流是将反应部分分别在两个分解槽和一个中间贮槽中完成，磷矿粉和经真空闪蒸冷却后的、来自第二个分解槽的料浆在第一个分解槽中完成第一阶段的分解反应，然后溢流到第二个分解槽中；硫酸和返回淡磷酸同时加入到第二个分解槽中，继续完成第二阶段的分解反应过程，第二个分解槽中的料浆一部分经真空闪蒸冷却后循环到第一个分解槽，另一部分溢流进中间贮槽并送去过滤分离；

N.K.K-鲁姆斯方槽半水物流程是将反应过程集中在一个方形槽体中完成，并通过隔离分区的形式分别设置为预混区与分解区，磷矿粉、返回淡磷酸、硫酸与从分解区循环而来的料浆一同加入到预混区，完成预混反应，分解区料浆一部分循环到预混区，一部分送去过滤分离。

此三种流程主要存在以下不足：

⑴半水物法湿法磷酸反应所需的四个阶段分区不明显，不利于磷矿的充分反应和半水硫酸钙结晶的长大，从而使得分解及洗涤效果变差，磷石膏中P₂O₅含量达到1.5～2％以上，整体磷收率低，一般只能达到89～92％。

⑵硫酸直接加入反应槽中，在硫酸加酸处容易形成硫酸的局部过饱和，容易形成较多细小的半水硫酸钙结晶，后段过滤分离及洗涤效果差，影响整体磷收率。

⑶为了尽量提高磷收率，一般采用湿法排渣，不便于磷石膏的转运输送以及后期的循环利用。

⑷为了生产既定的42～45％P₂O₅浓度的磷酸，返酸量小，反应料浆固含量控制在38％左右，料浆粘度大，不利于过滤分离与洗涤。

⑸反应料浆液相中硫酸根浓度控制在2.0～3.5wt％，硫酸消耗高，生产成本高。

⑹反应温度控制基本在98～103℃，设备材质及设备防腐要求高，设备腐蚀严重。

因此，现需对现有的半水磷酸工艺进行改进，以克服上述缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可提高磷收率的半水工艺生产磷酸的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：半水工艺生产磷酸的方法，包括如下步骤：

a、磷矿粉与来自结晶槽的回浆在预混槽中进行预反应，控制回浆中的硫酸与加入磷矿粉中的CaO的摩尔比为0.4～0.6︰1；

b、预反应后的料浆连续进入分解槽进一步反应；

c、分解槽的料浆再连续进入结晶槽，同时，磷酸溶液和硫酸充分混合后连续加入结晶槽，两者反应形成结晶；其中，控制结晶槽内料浆酸液中的硫酸根质量与酸液的质量比为1.5～2.0％；

d、结晶槽的料浆连续进入养晶槽促进晶体进一步成长，同时，结晶槽的料浆还进入预混槽作为步骤a所述的回浆；