[发明专利]一种含钾磷矿制备黄磷联产磷酸钾盐的方法

说明书

技术领域

本发明涉及化工生产领域，具体地，涉及一种含钾磷矿制备黄磷联产磷酸钾盐的方法。

背景技术

1、富磷矿的缺失

我国磷矿石平均品位比较低，90%以上属于中低品位，平均品位仅16.85%。其中含钾磷矿P₂O₅含量偏低，组分复杂，利用难度大。以四川汉源磷矿为例，以砾石结构和生物碎屑结构为主，其化学组分见下表：

                                                

中国黄磷生产企业多年来为了节约能耗、降低生产成本，所用磷矿原料均以富矿为主（P₂O₅质量分数≥28%）。经多年过度开采，富矿所剩不多，已很难保证黄磷生产需要。用低品位磷矿势必造成能耗高、物耗高。

2、缺钾的现状

    我国钾盐资源贫乏，钾盐产地主要位于西北地区，产地偏僻、交通不便、能源短缺、品位又低，制约了我国钾盐产量的提高。对于钾盐的生产来说，我国钾盐生产所占的比例很小，仅占世界总产量的0.3%-0.6%，究其原因主要是资源缺乏、开发利用条件差。

3、还没有利用低品位含钾磷矿石同时生产钾盐和黄磷的方法。

鉴于以上两种现状，为了解决现有黄磷生产的磷矿石品位多为中低品位矿、富矿含量不足的问题以及目前钾盐生产情况不容乐观，无法有效利用含钾磷矿资源的现状，提出了本发明以实现利用低品位含钾磷矿同时生产黄磷和磷酸钾盐的目的，以获得一举两得的创举。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种含钾磷矿制备黄磷联产磷酸钾盐的方法，该方法利用低品位含钾磷矿制备黄磷，解决了目前工业生产黄磷的富矿缺乏的不足，且同时在生产黄磷的过程中还能够通过设置一定的工艺参数得到各种不同的磷酸钾盐，解决了钾盐生产情况不良的问题，使得生产上能够同时获得高品质的黄磷与高附加值的磷酸钾盐，提高了资源综合利用率，降低了生产成本，能够获得巨大的经济效益。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：

一种含钾磷矿制备黄磷联产磷酸钾盐的方法，将含钾磷矿投入到生产黄磷的电炉中，含钾磷矿中的K₂O升华后随炉气逸出，将带有K₂O的炉气通入循环喷淋系统，炉气中的磷在循环喷淋系统中冷凝为液态黄磷进入精制工段而得到黄磷产品，而K₂O则和循环喷淋系统中的磷酸反应后成为K⁺进入到循环喷淋系统中，监控到循环喷淋系统中pH值能够生成需要的磷酸钾盐时，将含K⁺的液体经除杂、蒸发、冷却、结晶、干燥得磷酸钾盐产品，其中循环喷淋系统的温度控制范围为50～90℃。

循环喷淋系统采用磷酸循环洗涤炉气中的K₂O成分，使K₂O在一定的pH值下和磷酸充分反应。循环喷淋系统主要目的为冷却降温和吸收反应，通过喷淋较低温度的磷酸实现冷却炉气和吸收K₂O的作用，并采用强制间接换热来降低循环喷淋系统中的磷酸温度。而循环喷淋系统的过程实际上是：磷酸通过循环喷淋吸收K₂O，达到特定pH值制备相应的磷酸钾盐体系时排除系统，经除杂、蒸发、冷却、结晶、干燥制得磷酸钾盐产品；在循环喷淋过程中，根据需要不断补充适量新鲜磷酸。

所述磷酸的质量浓度为25-45%。

结晶之前含K+的液体经过滤除杂。

所述除杂过程选择板框压滤机、微孔过滤器进行。

循环喷淋系统中的温度控制通过换热器间接冷却实现。

所述pH值控制为4.4-4.6时，磷酸钾盐为磷酸氢二钾；pH值控制为8.5-9.0时，磷酸钾盐为磷酸氢钾；pH值控制为11.5-12.5时，磷酸钾盐为磷酸钾。

本发明的设计构思在于：

1、本发明依据含钾磷矿中K₂O在助剂的辅助下,高温分解、升华,随高温炉气带出电炉,不影响电炉正常反应。

2、升华逸出的K₂O气体随炉气经磷酸喷淋吸收、除杂、蒸发、冷却、结晶、干燥，通过不断监控循环喷淋系统的pH值可得到不同的磷酸钾盐。

3、炉气中的P₄经磷酸喷淋后，极少部分混入稀磷酸液中，由于黄磷比重较大，且难溶于磷酸，而沉淀聚集在一起进入黄磷精制工艺制得黄磷。

4、循环喷淋系统能够在循环过程中通过监控pH值的变化而准确得到需要的磷酸钾盐。