本发明涉及以湿法磷酸处理回收来自石膏(gypstack)的P2O5,更详而言之,本发明涉及将石膏堆浸出液再循环进行磷酸处理而获得回收浸出液中P2O5的方法: 回收磷酸钙矿石中P2O5的湿式磷酸法包括将矿石溶解并将硫酸钙沉淀为半水合物或二水合物。对传统的湿法磷酸生产而言,硫酸钙副产品,或以二水合物和/或半水合物形式,堆积在露天物地形成石膏堆。此固体硫酸钙被作为蓄积水中的浆料泵送至堆顶,从而固体物沉淀在堆顶上。此时不含固体的蓄积水大部分流经石膏堆返回到主蓄积系统,部分蓄积水渗过石膏堆并产生浸出液流入堆周围的槽中。
磷酸法处理过程中P2O5会有不同程度的损失,或因磷酸钙不溶解,可溶的P2O5未从滤饼中冲洗出,或因P2O5混杂在硫酸钙废渣晶格结构中。半水合物法与有效的二水合物法相比,P2O5的损失量较大。
我发现从沉积含硫酸钙废液的石膏堆之浸出液比废液的液相(蓄积水)中所含P2O5量高,也就是说我发现当其流过石膏时,废液固体中的P2O5被加溶到液体中,从而产生的浸出液含有可回收利用量的P2O5,而且硫酸钙呈半水合物形式时更是如此。
而且我还发现浸出液中几种杂质的浓度比在蓄积水中小,例如我发现浸出液中氟的浓度仅是在蓄积水中的浓度六分之一,这意味着氟被沉淀在石膏堆中。氟在石膏堆中的这种不溶性避免了后续阶段中为防止其污染地表水而要将之固定(immobilizing)地必要性。浸出液SiO2的浓度也仅为其在蓄积水中的三分之一。去除SiO2很重要,因为当浸出液或蓄积水被用作滤饼洗涤剂时它形成凝胶而阻碍过滤的进行。凝胶态的SiO2具有反应活性并形成碱性氟硅酸盐(fluosilicate),此物在寒冷天气时会在蓄积水管道中形成不渗水的硬垢。另外,浸出液中铝的浓度也仅约为蓄积水中的一半。铝对于磷酸是劣等杂质,除冲淡磷酸外使之质量下降外,还对后续加工步骤如粒化步骤产生不利影响。因此,借助回收浸出液,并利用之在磷酸法中替代蓄积水,我不仅能在P2O5回收量大大增加,而且还减少了磷酸中的杂质浓度。
附图1为表示本发明方法和装置的最佳实施例之方框图。
附图中,来自含有硫酸钙的磷酸处理过程2的废浆料1被沉积在石膏堆(gypstack)3的上方,在该处液体从浆料和雨水中逐渐渗过石膏堆形成浸出液。此浸出液被收集在环绕石膏堆的槽4中,并借助泵5通过管道6泵送回磷酸处理过程2(P2O5在此过程中回收)。
从本发明方法中回收P2O5的废浆液为含有硫酸钙固体的含水浆液,其中硫酸钙可呈半水合物,二水合物或二种形式之混合形态。本发明的方法在废浆液含有半水合硫酸钙的情况下特别有用,因为半水合硫酸钙逐渐转化为二水合硫酸钙,会使P2O5释放且氧铝及二氧化硅杂质不会加溶。最好,废液中所含固体的至少25%的半水合硫酸钙,其余为二水合硫酸钙,最佳情况是有至少约45%的固体为半水合硫酸钙。
当废液沉积在石膏堆上部时,固体物沉降在堆上,而大部分液体流出回到大量蓄积水系统(bulk pondwater system)。一旦废液沉积在石膏堆上方,则此刻半水合硫酸钙迅速转弯为二水合硫酸钙(即石膏)从而石膏堆含有几乎全部的石膏。因为磷酸回收处理过程所用的量如此之巨,故石膏堆一般设在露天物地以便雨水和废液中的液体渗过石膏堆形成浸出液。因石膏堆高度可达100英寸或更高,液体渗透之需要许多年,为在浸出液中获得改良的P2O5回收率以及从中分离杂质不需要如此大的深度。
浸出液可借助在石膏堆四周设置排流槽。浸出液在渗出石膏堆时流入槽中而被从石膏堆收集。浸出液中P2O5的浓度根据其渗过的石膏堆部分而变化,一般浸出液含约3-4.2%的P2O5,相比之下蓄积水中仅含约2%的P2O5。浸出液中氟的浓度具体为约500-4000ppm,SiO2浓度为约500-3500,铝(Al2O3)浓度为约200-1000ppm。此浸出液可用作磷酸处理过程的洗涤剂以替代P2O5含量较低的洗涤剂如蓄积水。例如,浸出液可用于洗涤酸设备过滤器上的硫酸钙或洗涤净化过滤器(参见US,4443421)上的氟钠镁铝石。此浸出液还可用来使滤饼再浆化。
以下实例进一步对本发明进行说明。
实例1
以下分析说明石膏堆周围不同位置浸出液组成的不同及其与蓄积水的比较。
位置 P2O5wt% Fwt% SiO2wt% Al2O3wt%
浸出液 A 3.95 0.12 0.07 0.04
浸出液 B 3.83 0.23 0.22 0.07
浸出液 C 3.87 0.44 0.24 0.08
浸出液 D 4.04 0.16 0.1 0.03
蓄积水 2.15 7.04 0.66 0.09
实例2
将直径4英寸的试验塔(culumn)充以4英寸深的、来自磷酸设备的废硫酸钙固体,此塔被蓄积水浸没,浸出液每日从塔底取出以得到一个相应于实施例1的石膏堆测量速度的塔中液体向下流的速率。试验塔每日均用蓄积水浸没,浸出液P2O5的初始浓度比蓄积水高0.8%,浸出液P2O5浓度在125天时到达峰值,比蓄积水高1.5%,然后在40天后减少至与蓄积水含量相同,氟、铝及SiO2含量在同样的试验时间内稳步下降。