摘要：本论文以解决现有盐酸法分解磷矿制饲料磷酸氢钙流程问题为目的,进行了多方面的研究.研究内容主要包括:通过对酸解动力学行为及酸解液中杂质影响的研究,寻求较佳的酸解工艺控制条件;通过对酸解液中胶体及不溶物的絮凝沉降影响因素的研究,寻找较为合理的沉降操作条件;通过对不加絮凝剂的沉降浓缩液离心分离实验及仿带式真空过滤机的平底漏斗实验,评价了二次酸解工艺,推荐了过滤操作条件.以此为基础,对饲料磷酸氢钙的去渣二段中和新流程作了一些探索性工作.即盐酸分解磷矿的酸解液先不进行中和,而直接将酸解液快速沉降、过滤,分离掉酸解过程中产生的残渣、胶体的大部分,然后将清液进行第一次中和,脱出重金属、氟、少量的磷酸氢钙作为肥料(即白肥)使用,滤液进行第二次中和.结果令人满意,不仅使饲料磷酸氢钙磷回收率从58-61％提高到了72％,新增白肥磷回收率18-20％,而且,每吨饲钙产生的废渣量从1-1.5吨下降到了265kg,使流程的经济效益及环保效益都大大的提高.本研究工作不仅打通了现有的不去渣二段中和、混合脱氟工艺的生产限制瓶颈——渣沉降和饲钙分离.并且对现装置布局不作大的改动和投入的情况下,可改造为去渣的二段中和流程,使现生产装置能力大幅度提高.该工艺技术合理,流程通畅,实验重现性好,操作可靠,去渣技术有独创性,国内未见报道.
关键词：盐酸分解；磷矿；装置设计；二次酸解；萃取
(1)盐酸分解骨炭后所得的酸解液(酸水)，其组成为:P20,99.95克/升，Ca0133.9克/升，游离HCl 12.2克/升。用上海溶剂厂生产的95帕工业正丁醇(酸度<0.001,比重<0.812，馏程115.5-118.51C)作为溶剂进行萃取试验。本试验的相比为2:1,醇中盐酸含量为36克/升(饱和水)。试验结果表明，在混合溶液中质量传递是很快的，五分钟已达到平衡，在分液漏斗中进行模拟逆流萃取，萃取率平均为95. 75 alo ,醇相P20:含量为42.47-50.94克/升，CaO为3.283-4.432克/升，HCl为48.79-59.17克/升。水相P20。含量为2.5-7.055克/升，Ca0为92.17一106.1克/升，HCl为30.50-63.44克/升。
(2)洗钙试验是在常温下，用150克/升左右的稀磷酸，相比为100/30进行逆流萃取，级数为四级。萃取液组成为:P20, 48.84克/升，CaO 4.066克/升，HCl 55.5克/升。洗钙液组成:含P205154.7克/升，此时洗钙率可达到85肠以上。实验表明:洗钙液中P20:含量低时，钙的除去率高，但萃取液中P20。也会降低，而各级之间两相的体积变化较大，两相混和在分层时，有严重的雾沫现象，影响纯度。
(3)反萃取试验级数为五级，实验是在常温下进行的，将醇相和水按100/30的相比进行逆流萃取，反萃取水加有少量盐酸(因大生产时的反萃用水来自稀磷酸浓缩时的蒸馏液，其中含有醇和少量盐酸)。原始醇组成:P20,34.20-41.92克/升，第一级醇组成:P夕。29.29-34.75克/升，第二级醇组成:P20, 22.11-28.45克，第三级醇组成:P20 , 14.56-21.98克/升，第四级醇组成:P20,9.668-14.25，第五级醇组成:P20,4.568-7.743克/升，反萃率为80-86.8601o.
(4)磷酸浓缩试验:反萃取得到的稀磷酸约含H,P04 10-11 a/o，并饱和了正丁醇。在蒸发过程中，先是醇与水被蒸馏出来，为了防止正丁醇与磷酸在高温时发生醋化，因此第一阶段是在减压下蒸馏，真空度为640毫米汞柱，温度为43-45℃时即开始沸腾，当蒸发量达到总量的三分之一时，温度即升高到56-60 C，此时醇已全部蒸出，继而被蒸出的是盐酸与水，盐酸的含量逐步升高，当其全部蒸出后，留下的即为80的成品磷酸。蒸发过程无固相
析出，当成品冷却至室温时有少量固体析出，加少量水后此固体即行溶解。
(5)用正丁醇逆流萃取水相中的盐酸:用正丁醇萃取酸解液后的水相中，除含有CaClz外尚含有3一5%的盐酸和1%的丁醇，利用反萃取后的正丁醇进行逆流萃取，经过二级后盐酸基本被萃取出，然后将氯化钙废液经蒸馏出丁醇加以回收后排放，此操作同样是在真空下进行的。
连续模型试验有三部份内容:一是用盐酸分解骨炭、液—液萃取法制取磷酸，而以正
丁醇为溶剂;二是以同样的酸分解液用混合醇为溶剂;三是以盐酸分解开阳磷矿，以正丁醇
为溶剂制取磷酸，现将三部份试验情况分别叙述于下:
(1)盐酸分解骨炭，此正丁醇为溶剂的试验。
1.萃取设备的选用
用于液—液萃取的萃取器有各种类型;例如:属于塔型的有填充塔、喷雾塔、脉冲塔、多孔板塔等。属于混合—沉降型的有卧式与立式之分。选用时需根据两相介质的物理特性、制造材料、生产条件等而定。
由于盐酸法分解骨炭或磷矿制萃取磷酸的过程中，介质有强烈的腐蚀性，对设备材料要求高，若结构过于复杂，则制造困难。所以在试验中采用了结构比较简单的卧式箱型混合—沉降器组，而且.目前国内在稀有金属和有色金属湿法冶炼方面，生产上已采用这种设备而积累了不少经验可资参考。同时国外盐酸法液—液萃取制磷酸比较典型的I、M, I ,工艺流程亦采用箱式混合—沉降槽，其结构与原子能提铀工业中的混泵(Pump-mix)型混合—澄清槽相类似。我们试验重点是在于液—液萃取的工艺上，为此对萃取单元设备来不及作更多的探讨，就选用了这种设备，并针对制取磷酸工艺的特点作了一些改正和考察。 在模型试验中，萃取、洗钙、反萃取、盐酸解汲等工序分别采用12级、6级、8级、和
4级的逆流萃取，每一级的混和区的容积为1.95升，沉降区为4.875升，采用封闭涡轮和敞开涡轮式二种搅拌器、萃取器的结构如下图混和—沉降器部份示意图
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