一种磷石膏中共晶磷的分离处理方法与流程

1.本发明涉及磷石膏处理技术领域，更具体地说，是涉及一种磷石膏中共晶磷的分离处理方法。


背景技术：

2.磷石膏是磷矿石经湿法磷酸工艺生产磷复肥的最大副产物，其堆存量大，利用率低。磷石膏的酸性强、杂质含量高；尤其是磷石膏中的共晶磷，存在于磷石膏晶格当中，与硫酸钙共生。在建筑石膏水化过程中，共晶磷从晶格中溶出，变成可溶性hpo
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，电离出的磷酸根进一步和钙离子结合，生成难溶性的磷酸钙盐，阻碍了石膏的进一步水化，使得硬化体强度降低。因此，除去磷石膏中的共晶磷是本领域技术人员亟待解决的技术问题；然而，通过传统的水洗、石灰中和、有机物浮选、高温煅烧等方式都无法有效除去磷石膏中的共晶磷。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种磷石膏中共晶磷的分离处理方法，本发明提供的分离处理方法能够有效除去磷石膏中的共晶磷杂质。
4.本发明提供了一种磷石膏中共晶磷的分离处理方法，包括以下步骤：
5.a)将待处理的磷石膏煅烧成半水磷石膏；
6.b)将步骤a)得到的半水磷石膏加入微沸状态的硫酸溶液中搅拌，得到混合浆液；
7.c)将步骤b)得到的混合浆液加水稀释，再经抽滤，得到滤饼；
8.d)将步骤c)得到的滤饼依次经洗涤、干燥，得到分离共晶磷后的磷石膏。
9.优选的，步骤a)中所述待处理的磷石膏为二水磷石膏；所述二水磷石膏的品位为80％～99％，ph值为1.0～7.5，白度为19％～75％。
10.优选的，步骤a)中所述煅烧的温度为150℃～200℃，时间为60min～180min。
11.优选的，步骤a)中所述半水磷石膏的结晶水含量为4.5％～6.0％。
12.优选的，步骤b)中所述微沸状态的硫酸溶液的质量浓度为1％～50％，通过控制上述硫酸溶液的温度为90℃～100℃，保持微沸状态。
13.优选的，步骤b)中所述半水磷石膏和微沸状态的硫酸溶液的质量比为(3～12)：1。
14.优选的，步骤b)中所述搅拌的转速为180r/min～1600r/min，时间为20min～180min。
15.优选的，步骤c)中所述加水稀释的过程具体为：
16.将所述混合浆液加水稀释使硫酸溶液的质量浓度为0.1％～5％，在600r/min～1200r/min下搅拌40min～60min。
17.优选的，步骤d)中所述洗涤的过程采用水洗涤至滤液的ph值为6.5～7.5。
18.优选的，步骤d)中所述干燥的温度为45℃～100℃，时间为40min～180min。
19.本发明提供了一种磷石膏中共晶磷的分离处理方法，包括以下步骤：a)将待处理的磷石膏煅烧成半水磷石膏；b)将步骤a)得到的半水磷石膏加入微沸状态的硫酸溶液中搅
拌，得到混合浆液；c)将步骤b)得到的混合浆液加水稀释，再经抽滤，得到滤饼；d)将步骤c)得到的滤饼依次经洗涤、干燥，得到分离共晶磷后的磷石膏。与现有技术相比，本发明提供的分离处理方法采用特定工艺步骤，利用二水石膏在转变成半水石膏过程中留下的水分子通道，将热的硫酸溶液通过水分子通道进入磷石膏晶格，溶解晶格中的共晶磷，再通过稀释后的稀硫酸溶液萃取溶解下来的共晶磷，最后将半水石膏再水化生成二水石膏，实现磷石膏中共晶磷的有效萃取及分离。
20.另外，本发明提供的分离处理方法整个过程中的硫酸溶液经过滤浓缩后可循环使用，并且除共晶磷外，磷石膏中的其他杂质也能够得到有效脱除。
附图说明
21.图1为磷石膏原膏、实施例1～3和对比例1提供的分离处理方法得到的磷石膏中共晶磷的红外特征谱图。
具体实施方式
22.下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.本发明提供了一种磷石膏中共晶磷的分离处理方法，包括以下步骤：
24.a)将待处理的磷石膏煅烧成半水磷石膏；
25.b)将步骤a)得到的半水磷石膏加入微沸状态的硫酸溶液中搅拌，得到混合浆液；
26.c)将步骤b)得到的混合浆液加水稀释，再经抽滤，得到滤饼；
27.d)将步骤c)得到的滤饼依次经洗涤、干燥，得到分离共晶磷后的磷石膏。
28.本发明首先将待处理的磷石膏煅烧成半水磷石膏。在本发明中，所述待处理的磷石膏优选为二水磷石膏；采用本领域技术人员熟知的新鲜磷石膏或水洗磷石膏均可。在本发明中，所述二水磷石膏的品位优选为80％～99％，更优选为85％～95％；所述二水磷石膏的ph值优选为1.0～7.5，更优选为1.5～5.5；所述二水磷石膏的白度优选为19％～75％，更优选为19.5％～60％。
29.在本发明中，所述煅烧的温度优选为150℃～200℃，更优选为160℃～180℃；所述煅烧的时间优选为60min～180min，更优选为90min～150min。
30.在本发明中，煅烧后的半水磷石膏的结晶水含量优选为4.5％～6.0％，更优选为4.8％～5.7％；煅烧后的半水磷石膏白度相应提高。
31.得到所述半水磷石膏后，本发明将得到的半水磷石膏加入微沸状态的硫酸溶液中搅拌，得到混合浆液。在本发明中，所述微沸状态的硫酸溶液的质量浓度优选为1％～50％，更优选为10％～20％；通过控制上述硫酸溶液的温度为90℃～100℃，保持微沸状态。
32.在本发明中，所述半水磷石膏和微沸状态的硫酸溶液的质量比优选为(3～12)：1，更优选为(5～10)：1。
33.在本发明中，所述搅拌的转速优选为180r/min～1600r/min，更优选为800r/min～1200r/min；所述搅拌的时间优选为20min～180min，更优选为25min～45min。本发明采用上
述将得到的半水磷石膏加入微沸状态的硫酸溶液中搅拌的过程，目的是利用二水石膏在转变成半水石膏过程中留下的水分子通道，将热的硫酸溶液通过水分子通道进入磷石膏晶格，从而溶解晶格中的共晶磷，即分解过程。
34.得到所述混合浆液后，本发明将得到的混合浆液加水稀释，再经抽滤，得到滤饼。本发明采用上述步骤，通过稀释后的稀硫酸溶液萃取溶解下来的共晶磷，即萃取过程；通过抽滤使萃取共晶磷的硫酸溶液与磷石膏分离，即分离过程。
35.在本发明中，所述加水稀释的过程优选具体为：
36.将所述混合浆液加水稀释使硫酸溶液的质量浓度为0.1％～5％，在600r/min～1200r/min下搅拌40min～60min；
37.更优选为：
38.将所述混合浆液加水稀释使硫酸溶液的质量浓度为2％～3％，在700r/min～800r/min下搅拌45min。在本发明中，所述加水稀释的倍数根据稀释后硫酸溶液的质量浓度要求进行限定；并且，稀释后硫酸溶液的质量浓度即用于萃取溶解下来的共晶磷的稀硫酸溶液的质量浓度。由此可知，本发明实现了一种硫酸溶液同时参与溶解晶格中的共晶磷及萃取溶解下来的共晶磷的作用；并且，通过后续抽滤步骤，能够对萃取共晶磷的硫酸溶液进行分离，同时整个过程中使用的硫酸溶液可以经过滤浓缩后，可循环使用。
39.本发明对所述抽滤的过程没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的抽滤的技术方案即可。
40.得到所述滤饼后，本发明将得到的滤饼依次经洗涤、干燥，得到分离共晶磷后的磷石膏，即不含共晶磷的磷石膏。在本发明中，所述洗涤的过程优选采用水洗涤至滤液的ph值为6.5～7.5，更优选为6.8～7.2。
41.在本发明中，所述干燥的温度优选为45℃～100℃，更优选为60℃～90℃；所述干燥的时间优选为40min～180min，更优选为50min～120min。
42.本发明采用上述过程，使半水石膏再水化生成二水石膏，即再水化过程。
43.本发明提供的分离处理方法采用特定工艺步骤，利用二水石膏在转变成半水石膏过程中留下的水分子通道，将热的硫酸溶液通过水分子通道进入磷石膏晶格，溶解晶格中的共晶磷，再通过稀释后的稀硫酸溶液萃取溶解下来的共晶磷，最后将半水石膏再水化生成二水石膏，实现磷石膏中共晶磷的有效萃取及分离；磷石膏中总磷和可溶性磷含量的测试采用磷钼酸喹啉重量法《jc/t 2073
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2011磷石膏中磷、氟的测定方法》，检测磷石膏中总磷的含量和可溶磷的含量后，两者之差作为磷石膏中共晶磷的含量。并且除共晶磷外，磷石膏中的其他杂质也能够得到有效脱除。
44.本发明提供了一种磷石膏中共晶磷的分离处理方法，包括以下步骤：a)将待处理的磷石膏煅烧成半水磷石膏；b)将步骤a)得到的半水磷石膏加入微沸状态的硫酸溶液中搅拌，得到混合浆液；c)将步骤b)得到的混合浆液加水稀释，再经抽滤，得到滤饼；d)将步骤c)得到的滤饼依次经洗涤、干燥，得到分离共晶磷后的磷石膏。与现有技术相比，本发明提供的分离处理方法采用特定工艺步骤，利用二水石膏在转变成半水石膏过程中留下的水分子通道，将热的硫酸溶液通过水分子通道进入磷石膏晶格，溶解晶格中的共晶磷，再通过稀释后的稀硫酸溶液萃取溶解下来的共晶磷，最后将半水石膏再水化生成二水石膏，实现磷石膏中共晶磷的有效萃取及分离。
45.另外，本发明提供的分离处理方法整个过程中的硫酸溶液经过滤浓缩后可循环使用，并且除共晶磷外，磷石膏中的其他杂质也能够得到有效脱除。
46.为了进一步说明本发明，下面通过以下实施例进行详细说明。本发明以下实施例所用的待处理的磷石膏具体参数如下：磷石膏的结晶水含量为19.6％，品位为85.1％，ph值为2.03，白度为19.7％。
47.实施例1
48.(1)煅烧：将待处理的磷石膏在170℃下煅烧120min，得到半水磷石膏；其结晶水含量为5.6％，白度为40.9％。
49.(2)分解：配制质量浓度为15％的硫酸溶液，控制上述硫酸溶液的温度为100℃，保持微沸的状态；将步骤(1)得到的半水磷石膏缓慢加入上述热的硫酸溶液中并在1000r/min下搅拌，所述硫酸溶液与被处理的半水磷石膏的质量比为1：6，搅拌时间为30min，得到混合浆液。
50.(3)萃取和分离：将步骤(2)得到的混合浆液加水稀释6倍，使得硫酸溶液的质量浓度为2.5％，在800r/min下搅拌45min，抽滤后得到滤饼。
51.(4)再水化：用水洗涤步骤(3)得到的滤饼，至滤液的ph值为7.1，然后在75℃下烘干滤饼(60min)，得到分离共晶磷后的磷石膏；磷石膏中总磷和可溶性磷含量的测试采用磷钼酸喹啉重量法，结果参见表1所示。
52.实施例2
53.(1)煅烧：将待处理的磷石膏在160℃下煅烧150min，得到半水磷石膏；其结晶水含量为5.7％，白度为38.2％。
54.(2)分解：配制质量浓度为10％的硫酸溶液，控制上述硫酸溶液的温度为100℃，保持微沸的状态；将步骤(1)得到的半水磷石膏缓慢加入上述热的硫酸溶液中并在800r/min下搅拌，所述硫酸溶液与被处理的半水磷石膏的质量比为1：10，搅拌时间为45min，得到混合浆液。
55.(3)萃取和分离：将步骤(2)得到的混合浆液加水稀释4倍，使得硫酸溶液的质量浓度为2.5％，在800r/min下搅拌45min，抽滤后得到滤饼。
56.(4)再水化：用水洗涤步骤(3)得到的滤饼，至滤液的ph值为6.8，然后在90℃下烘干滤饼(50min)，得到分离共晶磷后的磷石膏；磷石膏中总磷和可溶性磷含量的测试采用磷钼酸喹啉重量法，结果参见表1所示。
57.实施例3
58.(1)煅烧：将待处理的磷石膏在180℃下煅烧90min，得到半水磷石膏；其结晶水含量为4.8％，白度为41.5％。
59.(2)分解：配制质量浓度为17％的硫酸溶液，控制上述硫酸溶液的温度为100℃，保持微沸的状态；将步骤(1)得到的半水磷石膏缓慢加入上述热的硫酸溶液中并在1200r/min下搅拌，所述硫酸溶液与被处理的半水磷石膏的质量比为1：5，搅拌时间为25min，得到混合浆液。
60.(3)萃取和分离：将步骤(2)得到的混合浆液加水稀释6.8倍，使得硫酸溶液的质量浓度为2.5％，在700r/min下搅拌45min，抽滤后得到滤饼。
61.(4)再水化：用水洗涤步骤(3)得到的滤饼，至滤液的ph值为7.2，然后在60℃下烘
干滤饼(120min)，得到分离共晶磷后的磷石膏；磷石膏中总磷和可溶性磷含量的测试采用磷钼酸喹啉重量法，结果参见表1所示。
62.对比例1
63.(1)分解：配制质量浓度为15％的硫酸溶液，控制上述硫酸溶液的温度为100℃，保持微沸的状态；将待处理的磷石膏(二水磷石膏)缓慢加入上述热的硫酸溶液中并在1000r/min下搅拌，所述硫酸溶液与被处理的半水磷石膏的质量比为1：6，搅拌时间为30min，得到混合浆液。
64.(2)萃取和分离：将步骤(1)得到的混合浆液加水稀释6倍，使得硫酸溶液的质量浓度为2.5％，在700/min下搅拌45min，抽滤后得到滤饼。
65.(3)再水化：用水洗涤步骤(2)得到的滤饼，至滤液的ph值为7.1，然后在75℃下烘干滤饼(60min)，得到分离共晶磷后的磷石膏；磷石膏中总磷和可溶性磷含量的测试采用磷钼酸喹啉重量法，结果参见表1所示。
66.表1实施例1～3及对比例1提供的分离处理方法得到的磷石膏及磷石膏原膏中总磷、可溶性磷和共晶磷的含量数据
[0067][0068]
磷石膏原膏、实施例1～3和对比例1提供的分离处理方法得到的磷石膏中共晶磷的红外特征谱图参见图1所示。
[0069]
对实施例1～3及对比例1提供的分离处理方法得到的磷石膏及磷石膏原膏的其他各项性能进行检测，结果参见表2所示。
[0070]
表2实施例1～3及对比例1提供的分离处理方法得到的磷石膏及磷石膏原膏的其他各项性能数据
[0071]
样品白度/％so3/％品位/％(caso4·
2h2o)实施例150.7541.6489.1实施列250.3742.0790.0实施列361.5646.0298.5对比例126.1841.1988.2磷石膏原膏19.7039.7685.1
[0072]
从表1数据可以看出，未经处理的磷石膏的总磷含量1.01％，可溶磷含量0.06％，共晶磷含量0.95％；经过实施例1～3提供的分离处理方法处理之后，磷石膏中的总磷含量0～0.009％，可溶磷含量为0，共晶磷含量接近0，且硫酸溶液浓度越高，磷杂质的脱出效果越好。图1所示的红外光谱也未检测到共晶磷的特征峰。通过实施例1和对比例1可以看出，二
水石膏直接用热的硫酸溶液处理，是不能除去共晶磷的。二水石膏在转变成半水石膏的过程中，留下了水分子通道，热的硫酸溶液通过水分子通道溶解石膏晶格中的共晶磷，在萃取过程中，半水石膏在稀硫酸溶液中水化成二水石膏，共晶磷溶解在液相中，完成分离过程。
[0073]
从表2数据看，经过实施例1～3提供的分离处理方法处理之后，不仅是磷石膏中的共晶磷得到了有效脱除，磷石膏的品位升高，白度增大，说明磷石膏中的其他杂质也得到了有效脱除。
[0074]
所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。