[发明专利]磷矿生产半水磷酸联产α型高强石膏的方法

说明书

本发明涉及磷矿生产半水磷酸联产α型高强石膏的方法，属于湿法磷酸生产技术领域。本发明解决的技术问题是现有湿法磷酸生产工艺不能在制得高浓度磷酸的同时得到性能优良的高强α半水石膏。本发明公开了磷矿生产半水磷酸联产α型高强石膏的方法，先用硫磷混酸与磷矿反应制得磷酸与半水石膏，过滤后得到高浓度半水磷酸产品和粗半水石膏，粗半水石膏经过两次重结晶生成α半水石膏，最后经过滤、洗涤、烘干得到α型高强石膏。本发明还在反应过程中进行了脱色处理，得到的α型高强石膏白度较白。本发明整体能耗低，经济效益好。

技术领域

本发明属于湿法磷酸生产技术领域，具体涉及磷矿生产半水磷酸联产α型高强石膏的方法。

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，最常用的无机酸是硫酸，硫酸法制磷酸会产生大量的磷石膏，按照石膏结晶水合物的不同，又分为二水流程、半水流程、无水流程，工业化的只有二水和半水流程，尤其是以二水流程最为普遍。二水流程技术成熟，工艺简单，但磷酸浓度较低，常需要浓缩才能用于生产磷酸盐产品；且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，限制了磷石膏的使用。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。

中国专利CN 102674279 A公布了一种半水工艺生产磷酸的方法，该发明是通过控制回浆中的硫酸与磷矿粉中的CaO的摩尔比进行预反应，再加硫酸控制酸液中硫酸根含量为1.5～2.0％，充分反应形成半水石膏结晶，过滤料浆得到高浓度半水磷酸和半水石膏。该方法解决了二水流程生产磷酸浓度低，能耗高的问题，但副产的半水石膏含磷氟杂质较高，晶形差，物理性能差，仍然难以利用。

中国专利CN 105253867 A公布了一种湿法磷酸副产α半水石膏的生产方法。该发明是用稀硫酸和磷矿反应，取部分料浆过滤得到二水磷酸，二水石膏与剩余料浆进入转晶槽，加硫酸和转晶剂制取α半水石膏。该发明有效解决的磷石膏性能差的问题，但所产的α半水石膏的白度较低，难以满足高端市场需求，加转晶剂也增加了成本和控制难度；且所产磷酸仍然是低浓度磷酸，需要浓缩才能使用，能耗较高。

发明内容

本发明想要解决的技术问题是现有湿法磷酸生产工艺不能在制得高浓度磷酸的同时得到性能优良的高强α半水石膏。

本发明解决上述问题的技术方案是提供磷矿生产半水磷酸联产α型高强白石膏的方法，包括如下步骤：

(1)采用硫磷混酸与磷矿反应制得半水磷酸与半水石膏的混合料浆B；

(2)对上述混合料浆B过滤后得到高浓度半水磷酸产品和粗半水石膏C；

(3)粗半水石膏C在一定浓度硫磷混酸和温度条件下通过重结晶反应部分转化成二水石膏，得到料浆D；

(4)料浆D在硫磷混酸浓度和温度均高于步骤(3)的条件下继续进行重结晶反应生成α半水石膏，得到料浆E；

(5)料浆E经过滤、洗涤、烘干得到α型高强石膏。

其中，步骤(1)反应温度控制在85～100℃，混合料浆B的液固比控制在2-10。

其中，步骤(3)反应温度控制在40～70℃；料浆D所含的液体混酸中以质量分数计P₂O₅为1％～10％、SO₄^2-含量为1％～8％。

进一步的，控制步骤(3)料浆D中石膏的结晶水含量质量分数为12％～18％。硫酸钙会与水结合在一起形成晶体，这部分与硫酸钙结合的非液态水叫做结晶水。