濕法磷酸生產(chǎn)工藝對(duì)硫酸鈣結(jié)晶的影響

1、濕法磷酸生產(chǎn)工藝對(duì)硫酸鈣結(jié)晶的影響 硫酸法濕法磷酸生產(chǎn)是目前濕法磷酸生產(chǎn)的主要方法。硫酸分解磷礦過程中，濃硫酸與磷礦的反應(yīng)使磷礦粉表面易形成硫酸鈣膜，不利于磷礦的進(jìn)一步分解，同時(shí)，硫酸鈣結(jié)晶條件對(duì)生產(chǎn)中濾餅的過濾強(qiáng)度影響很大，是濕法磷酸生產(chǎn)中重要的生產(chǎn)指標(biāo)。實(shí)際生產(chǎn)中，為避免生成的硫酸鈣對(duì)磷礦的包裹，采用磷礦和循環(huán)料漿返回系統(tǒng)的磷酸進(jìn)行預(yù)分解反應(yīng)生成磷酸二氫鈣，磷酸二氫鈣再與硫酸反應(yīng)生成硫酸鈣結(jié)晶與磷酸，主要反應(yīng)式為: 將普鈣溶解過濾后得到的磷酸二氫鈣溶液為原料，與稀硫酸反應(yīng)制備磷酸，工藝簡單，成本低，磷酸產(chǎn)品的質(zhì)量高。本文模擬濕法磷酸實(shí)際生產(chǎn)過程，對(duì)磷酸二氫鈣溶液制備磷酸過程中硫酸鈣結(jié)晶及過

2、濾性能進(jìn)行研究，為普鈣新的應(yīng)用途徑提供參考。實(shí)驗(yàn)方法，實(shí)驗(yàn)采用模擬工業(yè)生產(chǎn)的連續(xù)模型試驗(yàn)裝置。根據(jù)反應(yīng)器容量及反應(yīng)物料停留時(shí)間，計(jì)量加人磷酸二氫鈣溶液和一定濃度的硫酸于自制反應(yīng)結(jié)晶槽，并進(jìn)行攪拌。反應(yīng)一定時(shí)間后，將溢流出結(jié)晶器的反應(yīng)料漿過濾，測定過濾時(shí)間，過濾采用真空泵對(duì)反應(yīng)料漿進(jìn)行真空過濾，真空度維持在0.06-0.07Mpa。稱量濾餅質(zhì)量，取樣分析石膏濾餅中水溶性P205含量和濕含量，分析濾液中的P205和CaO含量，計(jì)算鈣的轉(zhuǎn)化率和過濾強(qiáng)度。液相硫酸濃度的測定采用玫瑰紅酸鋇法。溶液中P205的含量的測定采用鑰酸喳琳重量法。溶液中Ca0含量的測定采用EDTA滴定法。濾渣的物相分析采用丹東方

3、圓儀器有限公司DX-1000XRD分析儀進(jìn)行分析。2結(jié)果與討論2.1溫度的影響 磷酸濃度26%P205、液相濃度3545mg/mL、反應(yīng)時(shí)間4h、料漿液固比131條件下，對(duì)不同溫度下的鈣轉(zhuǎn)化率及濾餅過濾強(qiáng)度進(jìn)行了研究，結(jié)果如圖1 圖1可見，40下鈣轉(zhuǎn)化率已達(dá)到98.5%,溫度升高至70，鈣轉(zhuǎn)化率為99.4%，增幅不大。過濾強(qiáng)度則隨著溫度的升高顯著提高。綜合考慮鈣轉(zhuǎn)化率及過濾強(qiáng)度，60為比較適宜的反應(yīng)溫度。2.2磷酸濃度的影響 反應(yīng)溫度60、液相三氧化硫的濃度3545m/mL、 由表1可以看出，隨著磷酸濃度的提高，磷石膏的過濾強(qiáng)度呈降的趨勢，而鈣轉(zhuǎn)化率變化不大。磷酸濃度升高，其粘度增大，“界面層

4、”粒子擴(kuò)散速度減慢，反應(yīng)速率降低，同時(shí)也不利于結(jié)晶而使硫酸鈣晶體變得細(xì)小，從而造成過濾強(qiáng)度下降。2.3液相S03濃度的影響磷酸濃度26%P205、反應(yīng)溫度60、反應(yīng)時(shí)間4h、料漿液固比13 : 1的條件下，對(duì)液相S03濃度變化范圍為0.010-0.055 g/mL鈣轉(zhuǎn)化率和濾渣過濾強(qiáng)度進(jìn)行了分析，結(jié)果如圖2所示。 對(duì)不同液相S03濃度下磷石膏粒度分布進(jìn)行分析，隨著液相S03濃度從15-25mg/mL提高到35-45mg/mL，所得磷石膏的體積平均粒徑從27.43N·m增大到40.63N·m，再提高液相S03濃度到45-55mg/mL,磷石膏體積平均粒徑變化不大。2.4濾渣XRD分析 磷酸濃度26%P205、反應(yīng)溫度60、反應(yīng)時(shí)4h、料漿液固比13:1、液相S03濃度0.035-0.045g/mL條件下，對(duì)濾渣進(jìn)行XRD分析，結(jié)果如圖5。從濾渣XRD分析結(jié)果看，在最佳工藝條件下，得到高純度的CaSO4 2H20，有利于進(jìn)一步的綜合利用。3、結(jié)束語 以普鈣生產(chǎn)中的磷酸二氫鈣溶液與稀硫酸反應(yīng)制備磷酸，在模擬工業(yè)連續(xù)生產(chǎn)的條件下，對(duì)工藝過程及工藝條件進(jìn)行研究，在磷酸濃度26%P205、反應(yīng)溫度60、反應(yīng)時(shí)間4h、料漿液固比13:1,液相S03濃度0.0357-0.045g/mL條件下，鈣轉(zhuǎn)化率