專利名稱：可溶性硫酸鹽代替部分硫酸萃取磷酸的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種萃取磷酸的方法，特別涉及一種在復(fù)合肥生產(chǎn)中用可溶性硫酸鹽
代替部分硫酸萃取磷酸的方法。
背景技術(shù)：
眾所周知的濕法磷礦萃取磷酸的生產(chǎn)方法，是利用磷礦漿和硫酸經(jīng)計(jì)量后加入萃 取槽，同時(shí)將濾洗崗位輸送的淡磷酸加入萃取槽，物料經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)，獲得萃取料漿，對(duì)成 熟后的料漿由料漿泵輸送到過濾機(jī)，經(jīng)過濾得到磷酸。這種傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝受硫酸單一萃 取劑的限制，特別是在硫酸成本價(jià)格較高時(shí)，會(huì)增加復(fù)合肥的生產(chǎn)成本。 同時(shí)，硫酸分解磷酸礦的工藝的核心反應(yīng)是個(gè)放熱反應(yīng)，在不增設(shè)降溫設(shè)備的情
況下，反應(yīng)池內(nèi)溫度通常接近ioo攝氏度，而磷肥行業(yè)的萃取槽的設(shè)計(jì)溫度一般都小于或
等于90攝氏度，也就是生產(chǎn)工藝中的主反應(yīng)過程溫度要超過設(shè)備的設(shè)計(jì)溫度，高溫萃取反 應(yīng)會(huì)帶來比較大的安全生產(chǎn)隱患。因此，在上述反應(yīng)過程中，為了使萃取槽的溫度低于設(shè) 計(jì)溫度，不得不在萃取槽上增設(shè)閃蒸降溫設(shè)備，該設(shè)備少則300多萬，并配有一個(gè)大容量電 機(jī)，增加了整套設(shè)備的總裝機(jī)容量，不利于安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，且現(xiàn)有方案不僅增加了設(shè)備投 資，還增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有濕法磷酸生產(chǎn)復(fù)合肥的方法成本高，且控制萃取槽 反應(yīng)溫度成本高的缺陷，而提供一種可大幅降低復(fù)合肥生產(chǎn)成本，且易于控制萃取槽反應(yīng) 溫度的可溶性硫酸鹽代替部分硫酸萃取磷酸的方法。
本發(fā)明采用以下技術(shù)方案 可溶性硫酸鹽代替部分硫酸萃取磷酸的方法，在磷酸萃取過程中的磷礦礦漿生成 磷酸的反應(yīng)中，加入可溶性硫酸鹽部分地代替硫酸。 所述的硫酸的代替量大于0且不大于代替前所需硫酸質(zhì)量的30% 。 所述的硫酸的代替量在所述反應(yīng)初始階段優(yōu)選為代替前所需硫酸質(zhì)量的20% 。 所述的可溶性硫酸鹽優(yōu)選硫酸銨。 根據(jù)萃取槽溫度調(diào)整所說的代替量，若溫度大于預(yù)定溫度，增加所述代替量，若溫 度小于預(yù)定溫度，減少所述代替量。 所述的可溶性硫酸鹽的加入點(diǎn)選擇礦漿池、返酸槽和稠漿槽中的一點(diǎn)，或?qū)⑺?br> 可溶性硫酸鹽混入三洗水中，或者將所述可溶性硫酸鹽在萃取槽直接加入。 對(duì)于所述硫酸鹽在萃取槽加入的方式是，設(shè)置一用于溶解所述硫酸鹽的溶解槽，
該溶解槽經(jīng)緩沖槽通過溢流方式流入萃取槽。 加入所述硫酸鹽后，實(shí)時(shí)檢測萃取槽中S03指標(biāo)，若高于預(yù)定值，減少硫酸的加入。
所述磷酸采取過程中每兩小時(shí)至少觀察一次磷石膏的結(jié)晶形態(tài)，若結(jié)晶形態(tài)異 常，減少所述磷酸鹽的加入量。
依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的下式Ca5F (P04) 3+3. 5H2S04+1. 5 (NH4) 2S04+5nH20 = 3NH4H2P04+5CaS04 nH20+HF個(gè)
可知，萃取磷酸所需要的氫離子需要保證，顯然，在以硫酸根的兩位參量的情況 下，可溶性硫酸鹽替代硫酸的量不能大于30% ，且該反應(yīng)也表明，使用可溶性硫酸鹽在濕法 萃取磷酸的方法中替代硫酸在理論上的可行性。 實(shí)驗(yàn)證明，使用硫酸鹽部分地代替硫酸的濕法磷酸，基本上所說的代替量都在 20%左右達(dá)到合適的反應(yīng)溫度，因此，所說的代替量在所述反應(yīng)初始階段優(yōu)選為20%，便于 其用量的調(diào)整。此外，在此情況下，可以保證過量硫酸的基本要求。 為了減少后續(xù)處理的成本，所述硫酸鹽優(yōu)選為硫酸銨，所生成的磷酸一銨本身也 是目前常用的一種化肥，該反應(yīng)的副產(chǎn)物不會(huì)影響復(fù)合肥的生產(chǎn)。因此，基于此，在選擇硫 酸鹽的過程中，最好考慮復(fù)合肥的生產(chǎn)，比如硫酸鉀等。 由于硫酸鹽的加入時(shí)機(jī)對(duì)本方案的影響不是很大，主要在萃取工作進(jìn)行前最合 適，因此所述硫酸鹽的加入點(diǎn)選擇礦槳池、返酸槽和稠槳槽中的一點(diǎn)，或?qū)⑺隽蛩猁}混入 三洗水中，或在萃取槽加入都是合適的。 進(jìn)一步地，為了便于所說的溫度調(diào)節(jié)，硫酸鹽的加入越靠近萃取槽越容易獲得控 制的靈活性，因此在萃取槽加入比較合適，對(duì)調(diào)整溫度的響應(yīng)速度比較快。因此，所述硫酸 鹽在萃取槽加入的方式是，設(shè)置一用于溶解所述硫酸鹽的溶解槽，該溶解槽經(jīng)緩沖槽通過 溢流方式流入萃取槽，采用溢流方式比較容易調(diào)整液體流量，且液流平穩(wěn)。所說的緩沖槽實(shí) 際就是進(jìn)一步的提高液流平穩(wěn)性的槽，其具體結(jié)構(gòu)并沒有特殊限制，采用常規(guī)的緩沖槽就 可以。 加入所述硫酸鹽后，實(shí)時(shí)檢測萃取槽中S03指標(biāo)，若高于預(yù)定值，減少硫酸的加入， 以獲得比較好的磷石膏結(jié)晶形態(tài)。 所述磷酸采取過程中每兩小時(shí)至少觀察一次磷石膏的結(jié)晶形態(tài)，若結(jié)晶形態(tài)異 常，減少所述磷酸鹽的加入量。磷石膏的結(jié)晶形態(tài)是一種比較典型的形態(tài)，通過放大鏡就可 以進(jìn)行觀察，如果結(jié)晶形態(tài)有異，通過減少所述硫酸鹽的量進(jìn)行調(diào)節(jié)。
本發(fā)明的有益效果是 由于可溶性硫酸鹽在上述反應(yīng)中生熱量很小，生熱反應(yīng)主要是硫酸與磷礦漿的反 應(yīng)，因此，在滿足所述代替量上限的情況下，根據(jù)預(yù)定的溫度，調(diào)整所加入的硫酸鹽的量。在 實(shí)驗(yàn)中，所述使用了部分地替代硫酸的情況的調(diào)整難度僅在于開車運(yùn)行后的部分時(shí)段，其 后就可以穩(wěn)定運(yùn)行，基本上不需要調(diào)整，調(diào)整難度不高于現(xiàn)有的采用了閃蒸降溫設(shè)備的方 法。且顯然的一點(diǎn)是，所述硫酸鹽的加注設(shè)備的成本遠(yuǎn)低于閃蒸降溫設(shè)備的成本，設(shè)備的整 體成本可以大大降低，而且，可以大大降低系統(tǒng)的總裝機(jī)容量，便于系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
另一方面，采用硫酸鹽替代硫酸可以降低生產(chǎn)成本，一般的可溶性硫酸鹽的成本 比硫酸低。當(dāng)然，即便是考慮到使用可溶性硫酸鹽的后續(xù)處理，即如何分離所引入的堿性金 屬或其他正離子，其整體成本并沒有增加，對(duì)于某些硫酸鹽的加入，該方法的整體成本仍然 有較大幅度的降低。
具體實(shí)施例方式
下面對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作更具體的描述，使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更清楚的理解本發(fā)明，該優(yōu)選的實(shí)施例可溶性硫酸鹽代替部分硫酸萃取磷酸的方法，在磷酸生產(chǎn)線開車運(yùn) 行后，磷酸萃取過程中的磷礦礦漿生成磷酸的反應(yīng)，以可溶性硫酸鹽部分地代替硫酸，滿足 代替量不大于30 %的情況下，根據(jù)萃取槽溫度調(diào)整所說的代替量，若溫度大于預(yù)定溫度，增 加所述代替量，若溫度小于預(yù)定溫度，減少所述代替量。當(dāng)然，所說的預(yù)定溫度是一個(gè)溫度 范圍，可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員在濕法磷酸中常采用的需要控制的溫度范圍，相應(yīng)地，即所 說的大于的對(duì)象是所述溫度范圍的上限，小于的對(duì)象是所述溫度范圍的下限。
實(shí)施例1 : 按照硫酸銨代替硫酸的量為代替前所需硫酸質(zhì)量的30%進(jìn)行加入硫酸銨，每 小時(shí)加入量為5袋，使用淡酸進(jìn)行稀釋硫酸銨，每小時(shí)稀釋量0. 4m3，測淡酸S03濃度為 0. 020-0. 025g/ml，加入硫酸銨后S03濃度為0. 4g/ml變?yōu)榧t色，加入點(diǎn)在萃取槽二區(qū)，加入 前二區(qū)與三區(qū)硫酸量相差O. 3mV小時(shí)，加入后根據(jù)所測S03濃度和石膏結(jié)晶情況，逐漸減少 二區(qū)硫酸加入量，兩區(qū)之間加入硫酸的量相差lm3/小時(shí)，二區(qū)反應(yīng)溫度下降1度，觀察結(jié)晶 與過濾洗滌效果無大變化。
實(shí)施例2 : 按照硫酸銨代替硫酸的量為代替前所需硫酸質(zhì)量的20%進(jìn)行加入硫酸銨，硫酸銨 加入量調(diào)整到7袋/小時(shí)，結(jié)晶有包裹現(xiàn)象，調(diào)整了加硫酸量，減少二區(qū)硫酸加入量，加入點(diǎn) 在萃取槽二區(qū)，加入前二區(qū)與三區(qū)硫酸量相差0. 3m3/小時(shí)，加入后根據(jù)所測S03濃度和石膏 結(jié)晶情況，逐漸減少二區(qū)硫酸加入量，二區(qū)與三區(qū)硫酸加入量相差1. 4m3/小時(shí)，過濾吸干效 果一般，殘磷有上升現(xiàn)象。 一區(qū)二區(qū)溫度下降，二區(qū)下降較多0.5度。
實(shí)施例3 : 按照硫酸銨代替硫酸的量為代替前所需硫酸質(zhì)量的5%進(jìn)行加入硫酸銨，硫酸銨 加入量調(diào)整到8袋/小時(shí)，晶體有變厚現(xiàn)象，包裹現(xiàn)象較多，加入點(diǎn)在萃取槽二區(qū)，加入前二 區(qū)與三區(qū)硫酸量相差O. 3mV小時(shí)，加入后根據(jù)所測S03濃度和石膏結(jié)晶情況，逐漸減少二區(qū) 硫酸加入量，二區(qū)與三區(qū)硫酸量相差1. 8m3/小時(shí)，S03濃度控制低限，0. 025-0. 030g/ml偏 低，后逐漸降到0. 020-0. 025g/ml，不溶磷在0. 67 %左右，吸干效果一般。后采取半小時(shí)加 4袋一槽淡酸，淡酸加入量多，溶解快，殘磷變化不大。硫酸量比未加硫酸銨前每小時(shí)少加 0. 4m3/小時(shí)左右，折硫酸0. 67噸。
權(quán)利要求
可溶性硫酸鹽代替部分硫酸萃取磷酸的方法，其特征是，在磷酸萃取過程中的磷礦礦漿生成磷酸的反應(yīng)中，加入可溶性硫酸鹽部分地代替硫酸。
2. 按照權(quán)利要求1所述的可溶性硫酸鹽代替部分硫酸萃取磷酸的方法，其特征是，所 述的硫酸的代替量大于0且不大于代替前所需硫酸質(zhì)量的30%。
3. 按照權(quán)利要求2所述的可溶性硫酸鹽代替部分硫酸萃取磷酸的方法，其特征是，所 述的硫酸的代替量為代替前所需硫酸質(zhì)量的20%。
4. 按照權(quán)利要求1、2或3所述的可溶性硫酸鹽代替部分硫酸萃取磷酸的方法，其特征 是，所述的可溶性硫酸鹽為硫酸銨。
5. 按照權(quán)利要求1所述的可溶性硫酸鹽代替部分硫酸萃取磷酸的方法，其特征是，所 述的可溶性硫酸鹽的加入點(diǎn)選擇礦漿池、返酸槽和稠漿槽中的一點(diǎn)，或?qū)⑺隹扇苄粤蛩?鹽混入三洗水中，或者將所述可溶性硫酸鹽在萃取槽直接加入。
6. 按照權(quán)利要求5所述的可溶性硫酸鹽代替部分硫酸萃取磷酸的方法，其特征是，所 述硫酸鹽在萃取槽加入的方式是，設(shè)置一用于溶解所述硫酸鹽的溶解槽，該溶解槽經(jīng)緩沖 槽通過溢流方式流入萃取槽。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可溶性硫酸鹽代替部分硫酸萃取磷酸的方法，該種方法在磷酸萃取過程中的磷礦礦漿生成磷酸的反應(yīng)中，加入可溶性硫酸鹽部分地代替硫酸。本發(fā)明產(chǎn)生熱量小、后續(xù)處理簡單，成本大大降低。
文檔編號(hào)C05B7/00GK101747107SQ200910231188
公開日2010年6月23日 申請日期2009年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月17日
發(fā)明者呂新春, 焦延濤, 王汝申 申請人:聊城魯西化工第五化肥廠