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一种净化低浓度湿法磷酸的溶剂萃取新方法与流程
时间:2023-09-24 19:15 点击次数:97

  工业磷酸广泛应用于国民经济各领域。磷酸的工业生产方法可分为两大类。一类是热法生产,另一类是湿法生产得到的湿法磷酸。前者对矿石品位要求较高,且生产中能耗高,污染严重。后者的产品质量相对较差,酸中含有较多的杂质,但成本较低,对环境较友好。全球范围内,高品位磷矿的储量日渐减少,因此湿法磷酸逐渐开始替代热法磷酸。但是,由于湿法磷酸存在杂质含量高的弊病,所以针对湿法磷酸的净化技术日渐增多。主要包括有机溶剂萃取法、物理吸附法、溶剂沉淀法、化学沉淀法以及结晶法等。其中有机溶剂萃取法逐渐得到了业内的认可,成为了是净化湿法磷酸的主要手段。常用萃取剂包含:醇类有正丁醇、异丁醇、异戊醇、环己醇等,醇类萃取剂的特点是对较低浓度的磷酸有较好的萃取效果;醚类有异丙醚、正丁醚等,醚类萃取剂的特点是对阳离子选择性较好,但是沸点很低,在生产过程中溶剂损失过大;酮类有甲基异丁基酮等,酮类萃取剂的特点是对较高浓度磷酸的萃取效果较好;磷酸脂类有磷酸三丁酯,该萃取剂对阴离子的选择性较好,但对阳离子选择性较差。由此可见,采用混合萃取体系,各类萃取剂之间可以取长补短。但是现有公布的技术中,还没有针对低浓度湿法磷酸(38wt%~42wt%p2o5)进行萃取净化,在可以保证对磷酸有较高的萃取率,对各种杂质起到较好脱除作用的同时,还能有简化的净化工序。技术实现要素:本发明是为了克服现有技术中存在的对低浓度湿法磷酸萃取率低、净化工序较长、对杂质去除率较低的问题和缺陷,提供一种能通过溶剂萃取来生产工业湿法净化磷酸的方法,该方法对于低浓度湿法磷酸萃取效果更好、得到的工业磷酸杂质含量较低。一种净化低浓度湿法磷酸的溶剂萃取新方法,其步骤如下:步骤1,前处理:将浓度为38wt%~42wt%p2o5的湿法磷酸作为原料酸,按化学计量加入钠盐作为脱氟剂,加入活性炭进行脱色,过滤得到清液;步骤2,萃取:将步骤1中得到的滤液与混合溶剂逆流接触,混合溶剂中醇-酮-酯的体积比为1:3:6~5:2:3,同时溶剂中加入体积分数为1%~3%的增效剂,混合溶剂中的醇为异戊醇,酮为甲基异丁基酮,酯为磷酸三丁酯,增效剂为环己醇,萃取的级数为三级至六级。有机相与水相的体积比为2~5:1;步骤3,洗涤:用洗液与步骤2中得到的萃取有机相进行逆流接触,进行洗涤,洗液为纯磷酸水溶液,洗涤的级数为二级或三级,有机相与水相的体积比为7~12:1,洗后的洗液经过调整浓度返回萃取段;步骤4,反萃:用去离子水对步骤3中的洗后有机相进行逆流接触,进行反萃,使有机相中的磷酸进入水相,级数为二级、三级或四级,有机相与水相的体积比为8~13:1;步骤5,后处理:步骤4中得到反萃酸,加入活性炭脱色,然后加入baco3脱除硫酸根,baco3的加入量是按反萃酸中的硫酸根的化学计量的100%,过滤后的滤液经过浓缩,得到85%h3po4的工业磷酸。本方法步骤3中的洗酸为浓度37%~42%h3po4的纯净磷酸。本发明的净化低浓度湿法磷酸的溶剂萃取方法,原料湿法磷酸浓度为38wt%~42wt%p2o5,克服了有机溶剂剂萃取对低浓度湿法磷酸萃取率低和杂质选择性差的问题。随着原料酸浓度的增大,萃取剂对其萃取能力随之增强。醇类萃取剂对于低浓度的磷酸(低于20wt%p2o5)有较好的萃取率,但是其对于杂质的选择性较差。酮类萃取剂对于高浓度的磷酸有较好的萃取率。酯类萃取剂对于磷酸中杂质的选择性较好。应此将三种有机溶剂按一定比例混合,平衡了各自的优缺点,对低浓度磷酸达到了较好的净化效果。萃取过程中,会有少部分杂质,如ca2+、mg2+、fe3+、al3+、so42-、f-、cl-等,进入有机相中。所以对于萃取有机相中杂质含量的控制尤为重要,洗涤就必不可少。洗酸为浓度37%~42%h3po4的纯净磷酸,通过调整洗酸的浓度,同时采用二级至四级逆流洗涤,有机相与水相的体积比为7~12:1,达到洗去有机相中阳离子和阴离子的目的。洗涤后的水相可以返回萃取段。反萃段中,为了能够得到浓度较高的反萃酸,用去离子水作为反萃液,采用二级、三级或四级逆流接触,有机相与水相的比例为8~13:1。反萃酸浓度提高,有利于后处理浓缩的负担。反萃酸加入活性炭脱色,然后加入baco3脱除硫酸根,过滤后的滤液经过浓缩,得到85%h3po4的工业磷酸。本发明的有益效果:1.本方法可以应用于对低浓度湿法磷酸(38wt%~42wt%p2o5)的萃取净化处理。2.混合萃取剂的应用保证了对低浓度磷酸的萃取率和杂质脱除率,同时增效剂的加入,对萃取率进一步提升。3.洗涤级数为二级、三级或四级,缩短了洗涤流程,洗酸为浓度37%~42%h3po4的纯净磷酸,有机相与水相的体积比为7~12:1,通过调整洗酸的浓度,可以有效的去处有机相中的杂质。4.用去离子水作为反萃液,进行二级、三级或四级逆流反萃,缩短了反萃流程,得到了浓度较高的反萃酸,减轻了后续浓缩的负担。具体实施方式下面实施例均采用如下预处理工艺:原料磷酸按化学计量加入钠盐作为脱氟剂,加入活性炭进行脱色,过滤得到清液。实施例1经过预处理的38wt%p2o5原料磷酸,用异戊醇、甲基异丁基酮和磷酸三丁酯的混合溶剂作为萃取剂,其中三者的体积比为1:3:6,同时加入1%的增效剂环己醇,经过三级逆流萃取,萃取的相比为2:1。用37%h3po4作为洗液,二级逆流洗涤,洗涤的相比为7:1。用去离子水为反萃液,二级逆流反萃,反萃的相比为8:1。后经脱硫酸根、脱色、浓缩、过滤,得到85wt%h3po4。实施例2经过预处理的39wt%p2o5原料磷酸,用异戊醇、甲基异丁基酮和磷酸三丁酯的混合溶剂作为萃取剂,其中三者的体积比为2:3:5,同时加入1.5%的增效剂环己醇,经过四级逆流萃取,萃取的相比为3:1。用39%h3po4作为洗液,二级逆流洗涤,洗涤的相比为8:1。用去离子水为反萃液,三级逆流反萃,反萃的相比为10:1。后经脱硫酸根、脱色、浓缩、过滤,得到85wt%h3po4。实施例3经过预处理的40wt%p2o5原料磷酸,用异戊醇、甲基异丁基酮和磷酸三丁酯的混合溶剂作为萃取剂,其中三者的体积比为4:2:4,同时加入2%的增效剂环己醇,经过五级逆流萃取,萃取的相比为4:1。用39%h3po4作为洗液,三级逆流洗涤,洗涤的相比为10:1。用去离子水为反萃液,三级逆流反萃,反萃的相比为11:1。后经脱硫酸根、脱色、浓缩、过滤,得到85wt%h3po4。实施例4经过预处理的42wt%p2o5原料磷酸,用异戊醇、甲基异丁基酮和磷酸三丁酯的混合溶剂作为萃取剂,其中三者的体积比为5:2:3,同时加入2%的增效剂环己醇,经过六级逆流萃取,萃取的相比为5:1。用39%h3po4作为洗液,三级逆流洗涤,洗涤的相比为12:1。用去离子水为反萃液,四级逆流反萃,反萃的相比为13:1。后经脱硫酸根、脱色、浓缩、过滤,得到85wt%h3po4。各实施例的工艺条件及产品质量见表1。表1实施例1实施例2实施例3实施例4原料酸浓度w(p2o5)/%38394042萃取级数三级四级五级六级洗涤级数二级二级三级三级反萃级数二级三级三级四级产品磷酸含量w(h3po4)/%85.6185.2385.885.07萃取收率/%>83>85>88>90w(so4)/%0.0050.0050.0050.005w(cl)/%0.00050.00050.00050.0005w(fe)/%0.00030.00030.00020.0002w(mg)/%0.00020.00020.00010.0001w(as)/%0.00040.00040.00030.0003w(pb)/%0.00100.00090.00080.0008w(ca)/%0.00060.00060.00050.0004w(f)/%0.00080.00080.00060.0006色度/黑曾20202020w(总有机碳)/%0.000040.000050.000030.00003当前第1页12

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