一種濕法制備磷酸過程降低副產(chǎn)物中氟含量的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公開了一種濕法制備磷酸過程降低副產(chǎn)物中氟含量的方法，屬于磷酸制造領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]磷酸是最基本的化學物質(zhì)之一，在醫(yī)療、食品、水處理、化學和電子行業(yè)有廣泛的應用，因此需求量很大，上述行業(yè)需要雜質(zhì)量少的磷酸，目前濕法磷酸的產(chǎn)量已經(jīng)占磷酸總產(chǎn)量的85%?90%。中國濕法磷酸的總生產(chǎn)能力2003年大
約為740萬噸P205，產(chǎn)量為464萬噸P205。濕法磷酸是磷化工的重要的中間產(chǎn)品，一直用于重過磷酸鈣、磷酸銨、復合肥料等的生產(chǎn)，但是由于原料和工藝特點致使其含雜質(zhì)多，主要含鋁、鐵、鎂等磷酸鹽，氟硅酸鹽和游離硫酸等。由于濕法磷酸需在低粘度下分離雜質(zhì)，故產(chǎn)品酸濃度較低。為使磷酸的質(zhì)量符合生產(chǎn)工業(yè)級、飼料級、甚至食品級的磷酸鹽的要求，必須進行凈化與濃縮。隨著能源危機的加劇，對濕法磷酸進行深度凈化以取代熱法磷酸顯得日益迫切。
[0003]濕法磷酸凈化方法按其性質(zhì)分類，主要是:溶劑萃取凈化法、離子交換樹脂法及滲析法、化學沉淀凈化法和結(jié)晶凈化法。在結(jié)晶凈化中，可分為兩類，一類是高濃度磷酸利用其熔點溫度直接結(jié)晶的凈化法，另一類是生成復鹽結(jié)晶法。冷卻結(jié)晶法是指磷酸以半水化合物或磷酸鹽類的形式從溶液中沉析出來，然后從溶液中分離出晶體以達到凈化濕法磷酸的方法。采用結(jié)晶法凈化磷酸具有產(chǎn)品純度高、濃度高、能耗低、無污染等優(yōu)點。在結(jié)晶過程中加入添加劑改變雜質(zhì)在晶體和結(jié)晶母液中的配比，可以改變結(jié)晶凈化的效果，因此結(jié)晶法凈化磷酸得到了普遍的應用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題:針對目前濕法制備出的磷酸含雜質(zhì)多，主要以氟含量為主，嚴重影響磷酸應用的弊端，提供了一種濕法制備磷酸過程降低副產(chǎn)物中氟含量的方法，本發(fā)明用磷礦石粉碎后加入草酸和琥珀酸，利用曝氣和減壓工藝先初步除去氫氟酸，再加入鈉鹽和活性3102生產(chǎn)沉淀過濾，之后在粗磷酸中加入尿素生產(chǎn)磷酸復合鹽利用結(jié)晶法凈化磷酸，得到純度高的磷酸溶液，本發(fā)明用結(jié)晶法凈化出的磷酸產(chǎn)品含氟雜質(zhì)少，純度高，無污染，而且生產(chǎn)工藝簡單，成本低，具有廣泛的開發(fā)應用價值。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
一種濕法制備磷酸過程降低副產(chǎn)物中氟含量的方法，其特征在于具體制備步驟為:
(1)先選取2?3kg的磷礦石，放入氣流粉碎機中粉碎成粒徑為10?20μ m的均勾小顆粒，將粉碎后的磷礦石顆粒放入5L的燒杯中，將0.2mol/L草酸溶液和質(zhì)量分數(shù)10%琥珀酸溶液，按體積比1: 1混合后加到含磷礦石顆粒的燒杯中，并高過磷礦石顆粒表面6?8cm，最后將燒杯中物質(zhì)攪拌混合均勻；
(2)在上述燒杯的下方用曝氣鼓風機充入空氣，進行曝氣，曝氣時間為30?60min，曝氣的同時在燒杯的上方安裝抽氣減壓裝置，減壓至-0.05?-0.07Mpa ；
(3)先將上述燒杯中的混合溶液進行離心分離，得上清液，取質(zhì)量比為1:5的Na2C0#P活性Si02*別加入清液中，攪拌5?6min后將生產(chǎn)的沉淀物過濾去除，取濾液；
(4)取200?300mL的上述的濾液放入500mL的三口燒瓶中，用質(zhì)量分數(shù)20?30%的氨水調(diào)節(jié)液體的pH值為9?10，然后將三口燒瓶放入恒溫水浴中，保持水浴中的溫度為40?50°C下，按尿素和濾液固液質(zhì)量比1:1加入尿素，同時用磁力攪拌器進行攪拌，攪拌速度400?500r/min，在攪拌環(huán)境下恒溫反應10?30min，之后向溶液中加入3?4g的十二烷基苯磺酸鈉，攪拌5?lOmin后將恒溫水浴降低到10?15°C，并靜置溶液5?lOmin ;
(5)將上述靜置后的溶液用布什漏斗進行抽濾，抽濾后取出漏斗中的晶體，并將晶體用無水乙醇反復清洗4?6次，然后將充分洗滌后的晶體加入500mL的燒杯中，再向用杯中加入質(zhì)量濃度65?70%的ΗΝ03溶液固液質(zhì)量比為1: 1，并進行攪拌使固、液充分混合，攪拌20?30min后進行過濾，取得濾液即為純度高的磷酸溶液。
[0006]本發(fā)明的應用方法:將本發(fā)明制備出的磷酸可以制成磷酸鹽應用食品方面或者制成水質(zhì)穩(wěn)定劑應用到水處理中，用氟離子選擇性電極法測制備出磷酸中氟含量，測4?6次，最終測得氟含量為0.001?0.003%。
[0007]本發(fā)明的有益效果是:
(1)本發(fā)明用結(jié)晶法凈化出的磷酸產(chǎn)品含氟雜質(zhì)少，純度高而且無污染；
(2)本發(fā)明濕法制備磷酸的工藝簡單，成本低，具有廣泛的開發(fā)應用價值。
【具體實施方式】
[0008]首先選取2?3kg的磷礦石，放入氣流粉碎機中粉碎成粒徑為10?20 μπι的均勻小顆粒，將粉碎后的磷礦石顆粒放入5L的燒杯中，將0.2mol/L草酸溶液和質(zhì)量分數(shù)10%琥珀酸溶液，按體積比1:1混合后加到含磷礦石顆粒的燒杯中，并高過磷礦石顆粒表面6?8cm，最后將燒杯中物質(zhì)攪拌混合均勾；在燒杯的下方用曝氣鼓風機充入空氣，進行曝氣，曝氣時間為30?60min，曝氣的同時在燒杯的上方安裝抽氣減壓裝置，減壓至-0.05?-0.07Mpa ;先將燒杯中的混合溶液進行離心分離，得上清液，取質(zhì)量比為1:5的Na2C03和活性S1 2分別加入清液中，攪拌5?6min后將生產(chǎn)的沉淀物過濾去除，取濾液；取200?300mL的上述的濾液放入500mL的三口燒瓶中，用質(zhì)量分數(shù)20?30%的氨水調(diào)節(jié)液體的pH值為9?10，然后將三口燒瓶放入恒溫水浴中，保持水浴中的溫度為40?50°C下，按尿素和濾液固液質(zhì)量比1:1加入尿素，同時用磁力攪拌器進行攪拌，攪拌速度400?500r/min，在攪拌環(huán)境下恒溫反應10?30min，之后向溶液中加入3?4g的十二燒基苯磺酸鈉，攪拌5?lOmin后將恒溫水浴降低到10?15°C，并靜置溶液5?lOmin ;將靜置后的溶液用布什漏斗進行抽濾，抽濾后取出漏斗中的晶體，并將晶體用無水乙醇反復清洗4?6次，然后將充分洗滌后的晶體加入500mL的燒杯中，再向用杯中加入質(zhì)量濃度65?70%的HN03溶液固液質(zhì)量比為1:1，并進行攪拌使固、液充分混合，攪拌20?30min后進行過濾，取得濾液即為純度高的磷酸溶液。
[0009]本發(fā)明的應用方法:將本發(fā)明制備出的磷酸可以廣泛應用到化學和電子行業(yè)中，用氟離子選擇性電極法測其磷酸中氟含量，測4?6次，最終測得氟含量為0.001?0.003%。
[0010]實例1
首先選取2kg的磷礦石，放入氣流粉碎機中粉碎成粒徑為10 μ m的均勾小顆粒，將粉碎后的磷礦石顆粒放入5L的燒杯中，將0.2mol/L草酸溶液和質(zhì)量分數(shù)10%琥珀酸溶液，按體積比1:1混合后加到含磷礦石顆粒的燒杯中，并高過磷礦石顆粒表面6cm，最后將燒杯中物質(zhì)攪拌混合均勾；在燒杯的下方用曝氣鼓風機充入空氣，進行曝氣，曝氣時間為30min，曝氣的同時在燒杯的上方安裝抽氣減壓裝置，減壓至-0.05Mpa ;先將燒杯中的混合溶液進行離心分離，得上清液，取質(zhì)量比為1:5的Na2C03和活性S1 2分別加入清液中，攪拌5min后將生產(chǎn)的沉淀物過濾去除，取濾液；取200mL的上述的濾液放入5