制備磷酸鈣鹽并聯產工業磷酸一銨的方法技術

本發明專利技術公開了一種制備磷酸鈣鹽并聯產工業磷酸一銨的方法，包括：利用磷酸溶解磷礦得到混合物A，對混合物A進行分離，得到水相A和固相A；向水相A中加入有機相C，得到混合物B，對混合物B進行分離得到有機相A、水相B和固相B稠漿；向水相B中加入有機相C，得到混合物C，對混合物C進行分離得到有機相B、水相C和固相C稠漿，其中水相C返回配置磷礦漿；向有機相A和有機相B的混合物中加入氨水分離其中的磷酸，得到含磷酸一銨的水相D和含磷酸二氫鈣的有機相C。本申請突破中低品位生產高品質磷酸鹽的瓶頸，同時大幅降低生產過程中原料及能耗消耗，減少石膏排放，提升產品質量，實現中低品位磷礦生產飼料級磷酸鈣鹽和工業級磷酸一銨。

【技術實現步驟摘要】
制備磷酸鈣鹽并聯產工業磷酸一銨的方法
本專利技術涉及化工生產
，具體涉及制備磷酸鈣鹽并聯產工業磷酸一銨的方法。
技術介紹
飼料級磷酸鈣鹽包括磷酸氫鈣、磷酸二氫鈣、磷酸一二鈣、磷酸三鈣等，其中以磷酸氫鈣（DCP）和磷酸二氫鈣（MCP）在飼料中添加最為普遍。目前，飼料級磷酸鈣鹽的生產工藝包括稀磷酸兩段中和法、濃磷酸中和噴霧干燥法，其中磷酸氫鈣生產多以稀磷酸兩段中和法為主，磷酸二氫鈣生產多以濃磷酸中和噴霧干燥法為主。上述工藝在磷礦分解階段將磷礦中的磷、鈣分別轉化為磷酸和磷石膏，消耗大量硫酸，生成大量難以利用的磷石膏，堆存成本高、環境壓力大；采用中和法或噴霧干燥法生產的飼鈣產品，磷礦中的鐵鋁鎂等雜質均進入到產品中，產品雜質含量高；后續工序中補加大量的重鈣或石灰作為鈣源，用于制備磷酸鈣鹽，而丟棄了磷礦中原有的鈣，造成鈣利用率不高，經濟效益差。工業級磷酸一銨被廣泛用于阻燃劑、滅火劑、食品膨松劑、飼料級添加劑、醫藥、印刷等行業，按照生產工藝的不同可分為熱法工業磷酸一銨和濕法工業磷酸一銨，其中熱法工藝產出的磷酸一銨產品純度高，雜質含量少，但能耗高、污染大、生產成本高，限制了熱法工藝的工業化應用；隨著濕法磷酸凈化技術的發展，目前主要采用濕法工藝制備工業磷酸一銨，但由于濕法磷酸中含有大量的金屬離子及游離硫酸等雜質，使得濕法工業磷酸一銨產品純度低，要獲得高品質的磷銨產品，需對濕法磷酸進行凈化除雜處理，流程長，投資大，成本高。申請號為201410135425.5的中國專利公開了脫氟磷酸聯產工業級磷酸二氫銨和飼料級磷酸鈣鹽的方法首先將鈣中和劑加入到脫氟酸中進行一次中和反應，再加入氨中和劑進行二次中和反應，兩次中和后的濾餅混合、干燥制得飼料級磷酸鈣鹽，二次中和所得濾液經噴霧干燥后制得磷銨。但該工藝采用脫氟磷酸作為原料，獲得脫氟磷酸成本較高，飼料級磷酸鈣鹽中的鈣全部來自于鈣中和劑，磷礦中的鈣全部轉化為磷石膏，未實現磷礦中鈣的高效利用；水溶性雜質全部進入磷銨中，影響磷銨品質。申請號為200810196872.4的中國專利公開了濕法磷酸連續生產工業級磷酸一銨的工藝，該工藝采用磷礦漿對濕法磷酸進行脫硫，再將脫硫磷酸進行兩次中和，所得料漿進行壓濾分離，濾液經濃縮分離得到二次濾液，再將二次濾液進行細晶溶解，真空冷卻，結晶、離心分離、干燥得到工業磷酸一銨。該工藝可實現操作過程連續化；但是其工藝流程長，所用磷酸全部來自于濕法磷酸工藝，仍然需消耗大量的硫酸，產出大量的磷石膏；該工藝雖然經過脫硫、兩次中和，但是磷酸中仍然有部分金屬離子雜質進入到磷酸一銨產品之中，使得磷銨產品純度不高；同時，該工藝需配套肥料級磷銨生產裝置，消納脫硫磷酸帶入的雜質，并影響肥料磷銨產品質量。隨著磷礦資源的不斷貧化，中低品位磷礦難以生產高品質磷酸鹽，同時現有技術多數僅僅利用了磷礦中的磷，不僅未高效利用磷礦中的鈣元素，還將其轉化為磷石膏堆存，對石膏堆存周邊環境造成不利影響，同時也給企業帶來巨大的經濟壓力和社會壓力；急需開發中低品位磷礦高效利用的新技術，提高磷的附加值，同時高效利用磷礦伴生元素，實現減排增效。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種制備磷酸鈣鹽并聯產工業磷酸一銨的方法，解決現有技術生產過程中原料及能耗消耗大，石膏排放量大，產品質量相對較低的問題，實現中低品位磷礦生產飼料級磷酸鈣鹽和工業級磷酸一銨。為解決上述的技術問題，本專利技術采用以下技術方案：一種制備磷酸鈣鹽并聯產工業磷酸一銨的方法，包括：步驟a:利用磷酸溶解磷礦得到混合物A，對混合物A進行分離，得到水相A和固相A；步驟b:向水相A中加入有機相C，得到混合物B，對混合物B進行分離得到有機相A、水相B和固相B稠漿；步驟c:向水相B中加入有機相C，得到混合物C，對混合物C進行分離得到有機相B、水相C和固相C稠漿，其中水相C返回配置磷礦漿；步驟d:向有機相A和有機相B的混合物中加入氨水分離其中的磷酸，得到水相D和有機相C；步驟e:對固相C進行干燥，得到磷酸二氫鈣；步驟f：對水相D進行濃縮結晶干燥，得到工業級磷酸一銨。作為優選的，所述固相B和固相A混合作為土壤調理劑。作為優選的，所述步驟b和步驟c均在溶析結晶器中進行，所述溶析結晶器包括結晶罐，所述結晶罐從上至下依次為有機相澄清區、兩相混合反應區、溶析結晶區、水相澄清區和固相稠厚區，所述溶析結晶區與水相澄清區之間設置有隔離斗，所述隔離斗底端穿過水相澄清區與固相稠厚區連通；其中，所述有機相澄清區內設置有水相加料口和有機相溢出口，所述水相加料口的高度低于有機相溢出口的設置高度；所述兩相混合反應區上設置有有機相加料口，水相澄清區上設置有水相分離口，底端設置有稠漿分離口。作為優選的，所述步驟a中，磷酸與磷礦進行反應的時間為0.5~1h，反應溫度為80℃。作為優選的，所述步驟a中，所述稀磷酸中P2O5含量為15%~35%，磷礦中P2O5含量為22~27%，稀磷酸與磷礦質量比為5~10:1。作為優選的，所述步驟b中，所述有機相C成分為磷酸三丁酯、甲基異丁基甲酮、磺化煤油、環己烷、異丙醚、正丁醇中至少一種。作為優選的，所述步驟b中，有機相C與水相A的體積比為2~10:1，溶析結晶溫度40~50℃，溶析結晶時間5~30min，水相B的pH值：1.5-2.2。作為優選的，所述步驟c中，有機相C與水相B的體積比為1~5:1，溶析結晶溫度50~60℃，溶析結晶時間20~40min，水相C的pH為3~4.5，固相C稠漿固含量40~60%。作為優選的，所述步驟d中，氨水濃度為2~10%，有機相活化溫度55~70℃，活化時間5~40min，活化后水相pH為4.0-4.6。與現有技術相比，本專利技術的有益效果至少是如下之一：（1）低品位磷礦高效利用：本專利技術采用中低品位磷礦為原料，采用稀磷酸直接萃取磷礦獲得含鈣的磷酸料漿，并采用溶析結晶技術將中低品位磷礦中的鈣轉化為飼料級磷酸鈣鹽，解決了中低品位磷礦高效利用技術難題。（2）減排降耗：本專利技術采用稀磷酸溶解磷礦技術，將磷礦中的鈣轉化為磷酸鈣鹽，而不是硫酸鈣，有效降低硫酸、碳酸鈣消耗，減少磷石膏排放，大幅降低單位產品生產成本，提升企業競爭力，緩解對環境的污染。（3）降低凈化藥劑消耗：本專利技術將稀磷酸中少量的游離硫酸全部沉淀進入土壤調理劑，避免硫酸進入到有機萃取相A中，減少脫硫藥劑消耗；將濾液A中的絕大部分游離H3PO4萃取進入有機相A，提升液相的pH值，使其中的氟等雜質離子以沉淀形式析出進入濾餅B，有效降低了磷酸凈化脫氟等雜質的原料消耗。（4）有機相、水相、固相一體化高效分離：本專利技術開發溶析結晶器，利用單臺設備實現了有機相與水相混合，有機相澄清、水相澄清以及固相稠厚多項功能，節省設備投資和能耗，明顯提升裝置運行效率和穩定性。（5）提升飼鈣及工業磷酸一銨產品質量：本專利技術將鐵、鋁、鎂等金屬離子及硫酸根沉淀進入到土壤調理劑中，從而降低飼鈣產品及磷酸一銨產品中雜質含量，飼鈣中水溶磷比例由88-90%提升至95%以上，磷酸一銨產品達到HGT4133-2010工業磷酸二氫銨I類要求。（6）實現磷資源的梯級利用：本專利技術通過磷礦中的酸不溶物及凈化除雜的濾餅用作土壤調理劑，將有機萃取及溶析結晶的游離磷酸轉化為高附加值的工業磷酸一銨I類產品，將含有少量雜質的水相轉化為高品質本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種制備磷酸鈣鹽并聯產工業磷酸一銨的方法，其特征在于：包括：步驟a：利用磷酸溶解磷礦得到混合物A，對混合物A進行分離，得到水相A和固相A；步驟b：向水相A中加入有機相C，得到混合物B，對混合物B進行分離得到有機相A、水相B和固相B稠漿；步驟c：向水相B中加入有機相C，得到混合物C，對混合物C進行分離得到有機相B、水相C和固相C稠漿，其中水相C返回配置磷礦漿；步驟d：向有機相A和有機相B的混合物中加入氨水分離其中的磷酸，得到水相D和有機相C；步驟e：對固相C進行干燥，得到磷酸二氫鈣；步驟f：對水相D進行濃縮結晶干燥，得到工業級磷酸一銨。

【技術特征摘要】
1.一種制備磷酸鈣鹽并聯產工業磷酸一銨的方法，其特征在于：包括：步驟a：利用磷酸溶解磷礦得到混合物A，對混合物A進行分離，得到水相A和固相A；步驟b：向水相A中加入有機相C，得到混合物B，對混合物B進行分離得到有機相A、水相B和固相B稠漿；步驟c：向水相B中加入有機相C，得到混合物C，對混合物C進行分離得到有機相B、水相C和固相C稠漿，其中水相C返回配置磷礦漿；步驟d：向有機相A和有機相B的混合物中加入氨水分離其中的磷酸，得到水相D和有機相C；步驟e：對固相C進行干燥，得到磷酸二氫鈣；步驟f：對水相D進行濃縮結晶干燥，得到工業級磷酸一銨。2.根據權利要求1所述的制備飼料級磷酸鈣鹽并聯產工業磷酸一銨，其特征在于，所述固相B和固相A混合作為土壤調理劑。3.根據權利要求1所述的制備飼料級磷酸鈣鹽并聯產工業磷酸一銨，其特征在于，所述步驟b和步驟c均在溶析結晶器中進行，所述溶析結晶器包括結晶罐，所述結晶罐從上至下依次為有機相澄清區、兩相混合反應區、溶析結晶區、水相澄清區和固相稠厚區，所述溶析結晶區與水相澄清區之間設置有隔離斗，所述隔離斗底端穿過水相澄清區與固相稠厚區連通；其中，所述有機相澄清區內設置有水相加料口（8）和有機相溢出口（7），所述水相加料口（8）的高度低于有機相溢出口（7）的設置高度；所述兩相混合反應區上設置有有...

【專利技術屬性】
技術研發人員：盛勇，陳偉，付全軍，周佩，陳明鳳，吳世琴，顏躍勇，劉雪潔，田萍，
申請(專利權)人：中化化肥有限公司成都研發中心，
類型：發明
國別省市：四川,51