專利名稱：鹽酸法生產(chǎn)磷酸二氫鉀聯(lián)產(chǎn)石膏的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化工生產(chǎn)中，采用鹽酸法生產(chǎn)磷酸二氫鉀并聯(lián)產(chǎn)石膏的方法。
背景技術(shù)：
磷酸二氫鉀是一種高濃度的、不含氯的水溶性速效磷鉀復(fù)合肥，其營養(yǎng)成份高達(dá)80％，其鹽指數(shù)要低于其它肥料，并具有吸濕性小、不結(jié)塊、易溶于水、自由流動性良好、施用量少，能廣泛用于浸種、浸根、藥物拌種、澆灌和葉面噴施，適合作為各種作物、尤其是對氯敏感作物的理想肥料。在申請?zhí)枮镃N85102898的專利文獻中，公開了一種采用磷礦粉、硫酸和硫酸鉀為原料，第一步用硫酸萃取磷礦粉得到Ca(H2PO4)2溶液和磷石膏，第二步采用K2SO4與溶液進行復(fù)分解反應(yīng)得到石膏和KH2PO4及磷酸的混合液，第三步再用K2CO3調(diào)混合液的PH值，經(jīng)過濾、濾液濃縮、結(jié)晶、干燥即可得KH2PO4。該技雖然具有較常規(guī)方法的酸耗量低三分之一的特點，但卻存在產(chǎn)品質(zhì)量差、P2O5的收率低而生產(chǎn)成本較高，副產(chǎn)石膏均為低質(zhì)量石膏，工業(yè)利用困難，而排放又需進行環(huán)保處理等弊病。在申請?zhí)枮?1107208的專利文獻中公開了《一種磷酸二氫鉀的生產(chǎn)方法》，該方法包括采用磷酸與氯化鉀進行復(fù)分解反應(yīng)，產(chǎn)生焦磷酸二氫鉀和HCl氣體，再將焦磷酸二氫鉀進行水解而得到磷酸二氫鉀。該方法雖然具產(chǎn)品質(zhì)量較好等特點；但卻存在需采用硫酸法的濕法磷酸作原料，使用前還需將磷酸凈化除去其中的雜質(zhì)、使磷酸的使用成本增高，高溫分離HCl又將產(chǎn)生大量的焦磷酸鹽，且稀鹽酸的出路較困難及產(chǎn)品生產(chǎn)成本高等弊病。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對背景技術(shù)存在的弊病，研究設(shè)計一種采用鹽酸法生產(chǎn)磷酸二氫鉀聯(lián)產(chǎn)石膏的方法。以達(dá)到提高磷酸二氫鉀及副產(chǎn)石膏的質(zhì)量和P2O5的收率，實現(xiàn)鹽酸回收并循環(huán)利用，降低生產(chǎn)成本和環(huán)境污染等目的。
本發(fā)明的解決方案是采用鹽酸法的基本工藝流程，而利用磷礦粉、硫酸、氯化鉀為原料，生產(chǎn)磷酸二氫鉀并副產(chǎn)石膏。即首先通過用生產(chǎn)過程返回的稀鹽酸處理礦粉以除去鎂等酸可溶雜質(zhì)及配礦漿，再用鹽酸酸解礦粉、凈化酸解液，然后加入硫酸反應(yīng)得到優(yōu)質(zhì)磷酸、鹽酸混合酸和石膏，分離后在混合酸液中加入氯化鉀、蒸餾回收鹽酸、分離晶漿及干燥處理便得到最終目的物磷酸二氫鉀產(chǎn)品；從而實現(xiàn)其目的。因此，本發(fā)明方法包括A、磷礦粉預(yù)處理及配制礦漿采用H工序截溜的濃度為0.5～1.0wt％稀鹽酸與磷礦粉混合，常溫攪拌反應(yīng)1～2小時，以加入的鹽酸量控制反應(yīng)終點的PH值為3～3.5，過濾后，含雜濾液排除，濾餅再用稀鹽酸配制成礦粉濃度為50～70wt％的礦漿；B、酸解及沉降分離所得礦漿在攪拌下緩慢加入按磷礦粉中CaO量計摩爾比為1∶1.8～1.9的鹽酸，反應(yīng)30～90分鐘后，依次加入中和除雜處理后的沉降濃縮液及硫化鈉水溶液，混合攪拌反應(yīng)2～10分鐘，再加入濃度為0.5～1.5wt％的絮凝劑聚丙烯酰胺水溶液，攪拌混合均勻后靜置以沉降分離酸解液；所加入的硫化鈉為磷礦粉重量的0.03～0.1％、而加入的聚丙稀酰胺溶液以其固含量計為磷礦粉重量的0.01～0.025％；C、過濾將經(jīng)沉降處理后的上層清液抽入中和處理槽、下層濃縮液過濾，濾渣采用由H工序截溜的濃度為1.5～2.5wt％稀鹽酸洗滌、稀鹽酸用量為礦粉總重量的30～60％；濾液和洗滌液與上層清液混合，濾渣排放；D、中和除雜在攪拌狀態(tài)下向由C所得混合液中緩慢加入以CaO計濃度為5～20wt％的石灰乳、中和處理1.0～1.5小時后、靜置沉降，沉降后的上層清液抽入石膏合成槽、下層濃縮液返回B工序繼續(xù)反應(yīng)；中和液終點PH值1.5～2.3，中和處理溫度不超過60℃；E、石膏合成將經(jīng)中和除雜后的清液在攪拌狀態(tài)下緩慢加入濃度為98％的硫酸反應(yīng)30～120分鐘后，養(yǎng)晶不低于0.5小時，以合成石膏；硫酸的加入量以與清液中鈣離子量的摩爾比為1∶0.8～0.9，其加入速度以料漿反應(yīng)溫度不超過90℃為準(zhǔn)；F、石膏過濾洗滌將E工序所得料漿過濾，再用濾得物重量的0.3～1倍水洗滌后，在135～150℃溫度下干燥后即得到β-石膏，濾液為磷酸、鹽酸混合酸用于合成磷酸二氫鉀；G、合成磷酸二氫鉀向混合酸加入氯化鉀、攪拌至反應(yīng)平衡以合成磷酸二氫鉀，氯化鉀的加入量按混合酸中磷與鉀含量的摩爾比1∶0.95～1.0計量；H、回收鹽酸將混合酸在蒸發(fā)器中截溜蒸餾出鹽酸，在100～102℃溫度段截溜成濃度為0.5～1.0wt％和1.5～2.5wt％兩部份稀鹽酸、分別用于處理磷礦粉和配制礦漿，在103～130℃溫度段截溜濃度為10～20wt％鹽酸用于酸解磷礦粉，當(dāng)截溜出的鹽酸總體積為理論溜出體積量的60～70％時停止截溜；所得母液進入下一工序；I、蒸餾結(jié)晶將J工序分離所得混合液加入母液中在130～150℃下蒸餾至料漿中含水率10～15％止，然后通入水蒸汽脫氯處理10～60分鐘，所得晶漿冷卻；餾出液并入H工序用于酸解礦粉；J、洗滌、干燥將晶漿過濾后，再用濾得物重量0.5～1倍的水洗滌，濾液及洗滌混合液返回I工序；濾得的晶體經(jīng)80～150℃干燥處理即得磷酸二氫鉀產(chǎn)品。
上述向酸解液中緩慢加入鹽酸，其加入速度以確保料液中的磷氟比在50～80范圍內(nèi)為準(zhǔn)；而所述加入的絮凝劑聚丙烯酰胺的分子量為5～7萬。在中和除雜中的中和劑還包括磷酸氫鈣或碳酸鈣。當(dāng)中和除雜中采用石灰乳時，其加入速度以使料液的反應(yīng)溫度不超過60℃為準(zhǔn)。所述通入水蒸汽脫氯處理，其水蒸汽的溫度為105～150℃。
本發(fā)明磷酸二氫鉀質(zhì)量好、P2O5及鉀的收率高，石膏從背景技術(shù)的廢料、提升到可廣泛用于建筑等行業(yè)的優(yōu)良級，大大節(jié)約了環(huán)保處理費用，鹽酸不但可循利用、而且回收的富余的濃度達(dá)20Wt％的鹽酸還可作為工業(yè)鹽酸出售，生產(chǎn)成本僅為背景技術(shù)的30～80％等特點?？朔吮尘凹夹g(shù)生產(chǎn)成本高，環(huán)保處理工作量大以及或原料成本高并產(chǎn)生大量的焦磷酸鹽或磷酸二氫鉀和副產(chǎn)石膏質(zhì)量差，石膏為廢料，后處理成本高等弊病。
實施例本實施例以實驗室操作為例A、磷礦粉除鎂及配制礦漿首先將濃度為0.7wt％的稀鹽酸(用H工序回收的稀鹽酸)100g與P2O5含量為33wt％的磷礦粉100g、攪拌反應(yīng)60分鐘后過濾，含酸可溶性雜質(zhì)的濾液排出，濾餅再用濃度為1.7wt％的稀鹽酸將其調(diào)制成固含量為60％的礦漿；B、酸解及沉降分離將上述礦漿在攪拌狀態(tài)下、用30分鐘滴加完濃度為20wt％鹽酸240g，加完酸后再攪拌反應(yīng)30分鐘，反應(yīng)終點溫度32℃；然后將中和除雜所得沉降濃縮液70ml及濃度為2wt％的硫化鈉水溶液1ml加入，攪拌反應(yīng)5分鐘后，再加入濃度為0.5wt％、分子量為6萬的聚丙烯酰胺的水溶液5ml，攪拌混合均勻后，靜置沉降分離酸解液；C、過濾將上述沉降分離后的酸解液上層清液抽入中和處理槽，下層濃縮液過濾，濾渣用濃度為1.7wt％稀鹽酸50ml洗滌，濾液和洗滌液亦送入中和槽與上層清液混合，濾渣排放；D、中和除雜在攪拌狀態(tài)下向中和槽內(nèi)間斷噴入濃度為150gCaO/L的石灰乳、石灰乳添加時間為30分鐘，添加量至料液終點PH2.0止(本實施例約耗60ml石灰乳)，加完后再攪拌反應(yīng)30分鐘，然后沉降，沉降后的上層清液用于石膏合成，下層濃縮液返回B進一步反應(yīng)；E、石膏合成在攪拌條件下向經(jīng)中和除雜后的清液中滴加105g濃度為98％的硫酸、40分鐘滴加完，然后再攪拌反應(yīng)30分鐘后、養(yǎng)晶30分鐘；F、石膏過濾、洗滌將E工序所得石膏合成料漿過濾，濾餅經(jīng)200g清水洗滌后，在140℃溫度下干燥3小時，即得β-石膏130g，該石膏含CaSO495.71％、F 0.002％，重金屬(以pb)6.0ppm；濾液為磷酸、鹽酸混合酸用于合成磷酸二氫鉀；G、合成磷酸二氫鉀向上述所得濾液中加入純度為93％氯化鉀，充分?jǐn)嚢柚练磻?yīng)平衡，以合成磷酸二氫鉀。
H、回收鹽酸將上述料液采用分段截溜蒸餾，在100～102℃分別溜出濃度為0.7wt％的稀鹽酸100ml(用于A步驟除鎂)、濃度為1.7wt％的稀鹽酸250ml(用于配制礦漿和C工序洗滌濾渣)，在103～150℃溫度溜出濃度為15wt％的鹽酸250ml，用于B工序酸解磷礦粉，母液轉(zhuǎn)入下工序；I、蒸餾結(jié)晶將上一循環(huán)J工序所得濾液及洗滌混合液加入母液中，在135℃下蒸餾、得溜出物濃度為20wt％的鹽酸250ml；再向合成罐內(nèi)通入105℃的水蒸汽進行脫氯處理10分鐘后，冷卻晶漿；J、洗滌、干燥將所得晶漿過濾后，濾得物晶體用50ml清水洗滌得130ml濾液、洗滌的混合液；晶體經(jīng)110℃干燥即得60g磷酸二氫鉀產(chǎn)品，該產(chǎn)品含P2O551.1％、K2O 33.5％、Cl-0.1％、SO2-40.2％、Fe 0.003％、重金屬(以Pb計)5ppm。
權(quán)利要求
1.一種鹽酸法生產(chǎn)磷酸二氫鉀聯(lián)產(chǎn)石膏的方法，其特征在于該方法包括A、磷礦粉預(yù)處理及配制礦漿采用H工序截溜的濃度為0.5～1.0wt％稀鹽酸與磷礦粉混合，常溫攪拌反應(yīng)1～2小時，以加入的鹽酸量控制反應(yīng)終點的PH值為3～3.5，過濾后，含雜濾液排除，濾餅再用稀鹽酸配制成礦粉濃度為50～70wt％的礦漿；B、酸解及沉降分離所得礦漿在攪拌下緩慢加入按磷礦粉中CaO量計摩爾比為1∶1.8～1.9的鹽酸，反應(yīng)30～90分鐘后，依次加入中和除雜處理后的沉降濃縮液及硫化鈉水溶液，混合攪拌反應(yīng)2～10分鐘，再加入濃度為0.5～1.5wt％的絮凝劑聚丙烯酰胺水溶液，攪拌混合均勻后靜置以沉降分離酸解液；所加入的硫化鈉為磷礦粉重量的0.03～0.1％、而加入的聚丙稀酰胺溶液以其固含量計為磷礦粉重量的0.01～0.025％；C、過濾將沉降處理后的上層清液抽入中和處理槽、下層濃縮液過濾，濾渣采用由H工序截溜的濃度為1.5～2.5wt％稀鹽酸洗滌、稀鹽酸用量為礦粉總重量的30～60％；濾液和洗滌液與上層清液混合，濾渣排放；D、中和除雜在攪拌狀態(tài)下向由C所得混合液中緩慢加入以CaO計濃度為5～20wt％的石灰乳、中和處理1.0～1.5小時后、靜置沉降，沉降后的上層清液抽入石膏合成槽、下層濃縮液返回B工序繼續(xù)反應(yīng)；中和液終點PH值1.5～2.3，中和處理溫度不超過60℃；E、石膏合成將經(jīng)中和除雜后的清液在攪拌狀態(tài)下緩慢加入濃度為98％的硫酸反應(yīng)30～120分鐘后，養(yǎng)晶不低于0.5小時，以合成石膏；硫酸的加入量以與清液中鈣離子量的摩爾比為1∶0.8～0.9，其加入速度以料漿反應(yīng)溫度不超過90℃為準(zhǔn)；F、石膏過濾洗滌將E工序所得料漿過濾，再用濾得物重量的0.3～1倍水洗滌后，在135～150℃溫度下干燥后即得到β-石膏，濾液為磷酸、鹽酸混合酸用于合成磷酸二氫鉀；G、合成磷酸二氧鉀在混合酸中加入氯化鉀、攪拌至反應(yīng)平衡以合成磷酸二氫鉀，氯化鉀加入量按混合酸中磷與鉀含量的摩爾比1∶0.95～1.0計量；H、回收鹽酸將混合酸在蒸發(fā)器中截溜蒸餾回收鹽酸，在100～102℃溫度段截溜成濃度為0.5～1.0wt％和1.5～2.5wt％兩部份稀鹽酸、分別用于處理磷礦粉和配制礦漿，在103～130℃溫度段截溜濃度為10～20wt％鹽酸用于酸解磷礦粉，當(dāng)截溜出的鹽酸總體積為理論溜出體積量的60～70％時停止截溜；所得母液進入下一工序；I、蒸餾結(jié)晶將J工序分離所得混合液加入母液中在130～150℃下蒸餾至料漿中含水率10～15％止，然后通入水蒸汽脫氯處理10～60分鐘，所得晶漿冷卻；餾出液并入H工序用于酸解礦粉；J、洗滌、干燥將晶漿過濾后，再用濾得物重量0.5～1倍的水洗滌，濾液及洗滌混合液返回I工序；濾得的晶體經(jīng)80～150℃干燥處理即得磷酸二氫鉀產(chǎn)品。
2.按權(quán)利要求1所述鹽酸法生產(chǎn)磷酸二氫鉀聯(lián)產(chǎn)石膏的方法；其特征在于向酸解液中緩慢加入鹽酸，其加入速度以確保料液中的磷氟比在50～80范圍內(nèi)；而所述加入的絮凝劑聚丙烯酰胺的分子量為5～7萬。
3.按權(quán)利要求1所述鹽酸法生產(chǎn)磷酸二氫鉀聯(lián)產(chǎn)石膏的方法；其特征在于在中和除雜中的中和劑還包括磷酸氫鈣或碳酸鈣。
4.按權(quán)利要求1所述鹽酸法生產(chǎn)磷酸二氫鉀聯(lián)產(chǎn)石膏的方法；其特征在于在中和除雜處理中，石灰乳的加入速度以使料液的反應(yīng)溫度不超過60℃為準(zhǔn)。
5.按權(quán)利要求1所述鹽酸法生產(chǎn)磷酸二氫鉀聯(lián)產(chǎn)石膏的方法；其特征在于所述通入水蒸汽脫氯處理，其水蒸汽的溫度為105～150℃。
全文摘要
該發(fā)明屬于鹽酸法生產(chǎn)磷酸二氫鉀聯(lián)產(chǎn)石膏的方法。包括磷礦粉預(yù)處理及配制礦漿，酸解及沉降分離，過濾，中和除雜，石膏合成，過濾、合成磷酸二氫鉀，回收鹽酸，蒸餾結(jié)晶，洗滌、干燥。該發(fā)明采用鹽酸法工藝流程，以磷礦粉、硫酸和氯化鉀為原料，利用鹽酸酸解磷礦粉并回收循環(huán)利用、富余鹽酸可作商品銷售，副產(chǎn)優(yōu)良石膏可作建筑材料等用。而具有產(chǎn)品質(zhì)量好、P
文檔編號C04B11/00GK1789117SQ20041008147
公開日2006年6月21日 申請日期2004年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月14日
發(fā)明者王兆華, 高健, 陳欣, 王旭東, 詹遠(yuǎn)鴻 申請人:自貢鴻鶴化工股份有限公司