盐酸法湿法磷酸循环生产工艺研究.pdf

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1、６０ｗｗｗ．ｈｘｙｓｗｇｃ．ｃｏｍ２０１５，Ｖｏｌ．３２Ｎｏ．０１化学与生物工程Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ＆Ｂｉｏｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２－５４２５．２０１５．０１．０１５盐酸法湿法磷酸循环生产工艺研究吴汉军，潘志权，周红，江书航，张华丽（武汉工程大学化工与制药工程学院，湖北武汉４３００７４）摘要：采用盐酸法利用中低品位磷矿制备湿法磷酸。对反应母液的浓缩比例、矿渣循环水洗工艺以及浓缩滤液循环分解磷矿制备磷酸工艺进行了研究。结果表明，浓缩比例为０.３５时，总磷沉淀率达到９６.０８％；

2、循环水洗所得矿渣中硅含量大于５０％，可进行硅的提取利用，矿渣中氯含量低，可直接进行干堆处理，浓缩滤液循环１０次后制得的湿法磷酸经净化后Ｐ２Ｏ５含量达到５８％，达到工业级磷酸标准。该循环工艺可避免环境污染，节约资源，具有潜在的经济效益和社会效益。关键词：中低品位磷矿；盐酸法；循环生产工艺；浓缩比例；湿法磷酸中图分类号：ＴＱ１２６．３５文献标识码：Ａ文章编号：１６７２-５４２５（２０１５）０１-００６０-０４随着磷矿资源的不断开采，磷矿富矿资源越来越１．１材料、试剂与仪器少，因此合理开发利用磷矿资源，优化现有磷肥及磷酸磷

3、矿，湖北省宜城某选矿厂，磷矿石组成见表１。制备工艺，提高磷的回收率是非常重要的。表１磷矿石组成／％目前，国内外生产磷酸的工艺主要有“热法”和“湿法”两种。热法磷酸产品质量较好，但价格较贵，而且Ｔａｂ．１Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｐｈｏｓｐｈａｔｅｏｒｅ／％属于高能耗技术，在世界能源紧张、价格不断上涨的情组分Ｐ２Ｏ５ＣａＯＭｇＯＦｅ２Ｏ３Ａｌ２Ｏ３ＳｉＯ２ＦＰｂ／（×１０－６）况下，热法磷酸生产工艺已难以为继［１］。而湿法磷酸质量分数１７.７７２５.６５１１.０１０.９２５２.０３３２４.３３１.８１６—是直接利用天然

4、磷矿生产的，产品浓度低，含杂质较［２］硫酸、硝酸、柠檬酸、钼酸钠、乙二胺四乙酸二钠，多。因此，需要寻求代替湿法磷酸的净化湿法磷酸。［３］分析纯；盐酸，工业级。盐酸法分解磷矿最早的专利发表于１９３５年。国内外对利用盐酸分解磷矿制备磷酸进行过较多的研ＫＳＷ型马弗炉，英山县建力电炉制造有限公司；究和生产。盐酸法制备磷酸过程中ＣａＣｌ２废液的分离ＳＨＺ-Ｄ（Ⅲ）型循环水式真空泵，巩义予华仪器有限责［４-５］任公司；Ｄ-８４０１Ｗ型多功能电动搅拌器，天津华兴科处理是很关键的一步。姚鼎文等利用盐析的方法设计了ＣＹ流程来分离滤液中

5、的ＣａＣｌ２，并循环利用学仪器厂。ＣａＣｌ２废液。此流程中析出ＣａＣｌ２的温度为－１０～１．２方法０℃，且盐析耗时长、能耗高，不利于工业操作。１．２．１盐酸分解磷矿反应母液的浓缩针对盐酸法分解中低品位磷矿制备粗磷酸过程中盐酸与磷矿中的主要物质氟磷酸钙反应后过滤得产生的ＣａＣｌ２废液问题，作者提出将浓缩滤液酸化然到矿渣和反应母液，反应母液主要含磷酸及氯化钙，在［１］后补加盐酸循环分解磷矿的工艺和矿渣循环水洗工体系中又析出氯化磷酸二氢钙。盐酸分解磷矿反应艺，使得资源循环利用，避免了环境污染，并探讨了磷方程式为：矿分解后反

6、应母液的浓缩条件以及浓缩滤液循环分解Ｃａ５Ｆ（ＰＯ４）３＋１０ＨＣｌ→３Ｈ３ＰＯ４＋５ＣａＣｌ２＋ＨＦ磷矿制备粗磷酸工艺的可行性。Ｈ３ＰＯ４＋ＣａＣｌ２→ＣａＣｌＨ２ＰＯ４＋ＨＣｌ对反应母液中磷的利用是盐酸法制备粗磷酸过程１实验中的重要一步。本研究采用浓缩的方法析出氯化磷酸收稿日期：２０１４-０９-２５作者简介：吴汉军（１９８８－），男，湖北黄冈人，硕士研究生，研究方向：磷化工，Ｅ-ｍａｉｌ：ｗｕｈｊ１２０４＠１２６．ｃｏｍ；通讯作者：张华丽，博士，讲师，Ｅ-ｍａｉｌ：ｚｈａｎｇｈｌ４１３＠１２６．ｃｏｍ。吴汉军等：

7、盐酸法湿法磷酸循环生产工艺研究／２０１５年第１期６１二氢钙，通过控制反应母液浓缩比例（浓缩掉液体的体艺流程如图１所示。积／浓缩前液体的体积）提高产品纯度。３）循环生产磷酸过程反应母液称重后转入烧杯中，将烧杯置于电炉上，循环分解过程中浓缩得到的氯化磷酸二氢钙利用－１氨水中和后加硫酸制备粗磷酸，反应方程式为：控制浓缩温度为１１８℃、搅拌速率为１０００ｒ·ｍｉｎ，常压浓缩到一定比例，冷却，陈化２ｈ，过滤，滤液保留ＣａＣｌＨ２ＰＯ４＋ＮＨ３·Ｈ２Ｏ→备用，滤饼烘干，称重，测定Ｐ２Ｏ５含量和氯含量，按下ＣａＨＰＯ４↓＋ＮＨ４Ｃ

8、ｌ＋Ｈ２Ｏ式计算总磷沉淀率：ＣａＨＰＯ４＋Ｈ２ＳＯ４→ＣａＳＯ４＋Ｈ３ＰＯ４滤饼质量×滤饼Ｐ２Ｏ５含量浓缩所得的氯化磷酸二氢钙与固定水量混合后加总磷沉淀率＝×１００％原矿质量×Ｐ２Ｏ５含量入带有搅拌桨的打浆槽内，利用氨水调节浆液ｐＨ值，１．２．２浓缩滤液循环利用制备粗磷酸工艺过滤，洗涤得到磷酸一氢钙。磷酸一氢钙与水混合转１）反应矿渣循环水洗过程