[发明专利]一种使用氯化铵分解磷矿制备高纯度重过磷酸钙的方法

说明书

本发明涉及工业固体废物利用技术领域，具体是一种使用氯化铵分解磷矿制备高纯度重过磷酸钙的方法。本发明在CaCl₂亚熔盐体系采用氯化铵作为隐形酸介质，以磷矿粉为原料，在氯化钙亚熔盐体系中与氯化铵发生反应生成重钙产品并释放出氨气，无硫酸消耗及磷石膏排放，并且将含有酸不溶性杂质的纯度较低的重过磷酸钙溶解于盐酸中，除去沉淀取滤液，再将滤液在CaCl₂亚熔盐体系状态下，于140℃以上进行反应，使反应形成的HCl大量挥发，并使该反应迅速向正向方向进行，以得到大量的纯度较高的重过磷酸钙。本发明的方法是一种无硫酸消耗及磷石膏排放，且所得重过磷酸钙纯度较高的使用氯化铵分解磷矿制备高纯度重过磷酸钙的方法。

技术领域

本发明涉及磷矿处理技术领域，具体是一种使用氯化铵分解磷矿制备高纯度重过磷酸钙的方法。

背景技术

传统重钙采用“加法”生产工艺，每生产1吨重钙至少需要消耗0.46吨硫酸，产生0.93吨磷石膏。

磷石膏是湿法磷酸生产过程中产生的工业废渣。每生产1吨磷酸(以P₂O₅计)，一般产生4-5吨磷石膏。磷石膏的主要成分是二水硫酸钙或半水硫酸钙，以及含有少量石英、未分解的磷灰石、水溶性P₂O₅、不溶性P₂O₅、共晶P₂O₅、氟化物及氟、铝、镁的磷酸盐和硫酸盐等。目前磷石膏主要用于生产建材制品，包括水泥缓(调)凝剂、建筑石膏粉、纸面石膏板、纤维石膏板，以及矿坑填充剂和道路路基材料等。由于磷石膏中可溶性磷、氟及其它杂质对磷石膏建材制品性能产生不利影响，如石膏凝结时间延长、硬化体强度降低、晶体结构疏松等，而且其水份含量高，由此导致磷石膏制备建材制品品质差、附加值低、市场运输半径短。此外，由于硫酸钙和碳酸钙在硫酸铵中的溶度积相差3000多倍，因此硫酸钙容易通过碳酸化反应过程转化为固体产物碳酸钙并同步生产硫酸铵母液，硫酸铵母液还可以进一步经转化制备硫酸钾及氯化铵钾等硫基复肥产品。然而，一方面由于磷石膏中的杂质几乎全部进入固体产物中，由此导致所得碳酸钙产品颗粒细小、纯度和白度差、附加值低，难以大规模利用；另一方面，磷石膏中的硫酸钙转化为碳酸钙后需要消耗大量的氨，而消耗的氨最终转化为硫酸铵或氯化铵等低附加值产品，由此导致整体技术经济性难过关。

基于此，针对现有传统的二水湿法磷酸萃取工艺中附产大量磷石膏及磷石膏碳酸化转化制备碳酸钙技术经济性不好的突出问题，因此需要寻找一种无磷石膏产生磷矿分解方法。

重过磷酸钙是无色三斜晶系结晶或白色结晶性粉末。相对密度2.22(16℃)。稍有吸湿性，易溶于盐酸、硝酸，微溶于冷水，几乎不溶于乙醇。在30℃时，100ml水中可溶磷酸二氢钙1.8g。水溶液显酸性，加热水溶液则水解为正磷酸氢钙。在109℃时失去结晶水，203℃时则分解成偏磷酸钙。重过磷酸钙(重钙)，成分Ca(H₂PO₄)₂，能溶于水，肥效比过磷酸钙(普钙)高，最好跟农家肥料混合施用，但不能与碱性物质混用，会发生如下反应H₂PO₄(^-)+2OH(^-)＝2H₂O+PO₄(^3-)生成难溶性磷酸钙而降低肥效。重过磷酸钙适用于肥料，用于各种土壤和作物，可作为基肥、追肥和复合(混)肥原料。广泛适用于水稻、小麦、玉米、高梁、棉花、瓜果、蔬菜等各种粮食作物和经济作物。还用于玻璃制造，塑料稳定性，牲畜辅助饲料。