專利名稱：溶劑沉淀法凈化濕法磷酸的制作方法
技術領域：
本發明提供一種用溶劑沉淀法凈化濕法磷酸的溶劑，其特征在于所用的溶劑含乙醇90％～100％(wt％)；含丁醇0％～10％(wt％)。適用于含鐵量≤1.5％(wt％)；含鋁量≤1.5％(wt％)的濕法磷酸的凈化。
曾用溶劑沉淀法凈化濕法磷酸的有美國T.V.A用甲醇——氨法(U.S.Pat.3,975,178)(J.Agri-c.Food Chem.1976.1.180～187；1981.29.665～668)；美國T.V.A用丙酮——氨法(U.S.Pat.off.T.，952，002)(J.Agric.Food Chem.1974.6.99～106)；德國CFB公司用異丙醇法(Ger.Offen.Pat.2,433,307)(G-er.offen.pat.3,631,290)；前蘇聯用異丙醇法(ХИМ.ПPOM.1976.8.600～603)；英國Goulding公司用甲醇法(U.S.pat.3,697,246)(U.S.Pat.3,718,453)(U.S.Pat.3,803,884)。上述幾家分別對摩洛哥礦、科拉礦、佛羅里達礦所生產的濕法磷酸用溶劑沉淀法凈化進行過研究，其中CFB公司及Goulding公司已工業化。他們的凈化對象是含P2O5≥54％的濕法磷酸，且酸中含Fe＜0.3％；含鋁＜0.3％。
用甲醇、異丙醇、丙酮為溶劑有下述缺點甲醇毒性大；異丙醇共沸物含水量大；丙酮易燃、易爆、易揮發、易分層。
本發明提供的乙醇溶劑與水及磷酸能完全互溶，化學性質穩定，毒性及腐蝕性都很小，選擇性好，能與磷酸中的金屬雜質形成分離性能良好的沉淀物。且乙醇來源豐富，易于回收及復用性好，針對含P2O540％～50％；含Fe≤1.5％；含Al≤1.5％；含Mg≤0.3％(以上均為wt％)的濕法磷酸凈化效果好，工藝過程簡單，凈化酸得率64％～84％；沉淀渣作肥料(含N4％～8％，含P2O534％～41％)；全為構溶性；水溶性含P2O540％～50％(以上均為wt％)。產品成本比熱法磷酸低15％～30％。
磷酸中Fe、Al、Mg等金屬雜質的存在嚴重地影響了磷酸的質量和用途。本發明除去金屬雜質的方法是通過加入含乙醇90％～100％、丁醇0～10％的溶劑，使金屬雜質以沉淀的形式除去。加入丁醇可增加Fe、Ca、Mg的去除率。隨丁醇量的增加去除率增加，但加入丁醇量超過10％(wt％)，使操作分離困難。加入丁醇后溶劑對其它雜質的去除率影響很小。溶劑乙醇加入量以溶劑與酸的體積比為4～6∶1為宜；當O∶A＜4∶1時雜質去除率低，當O∶A＞6∶1時雜質去除率雖高，但溶劑量大，蒸餾回收溶劑能耗高。溶劑加入時間為15～30分鐘加完為宜，當溶劑加入時間大于30分鐘，使反應時間延長，生產強度降低；當溶劑加入時間小于15分鐘，容易引起局部過飽和現象，使產生膠狀沉淀而嚴重影響過濾。反應溫度為40～70℃；當反應溫度大于70℃乙醇易揮發；當反應溫度小于40℃反應速度慢。加入溶劑攪拌速度為250～350r.p.m；當攪拌速度小于250r.p.m則溶劑與酸混合不均勻，凈化率低；當攪拌速度大干350r.p.m則能耗高。
本發明是以如下方式完成的云南磷礦生產的濕法磷酸、先經予處理脫色、脫固及除去大部分SO42-及F-。加入物料按下述比例，Na+∶F-＝0.7～1.34∶1少量的活性炭及硅藻土(原料量的0.3％～0.6％)。然后過濾渣經洗滌干燥作肥料。母液按及N∶P＝0.15～0.30∶1分別加入BaCO3及NH3，然后按溶劑與酸的體積比，O∶A＝4～6∶1加入溶劑，反應溫度40～70℃，時間50～90分鐘，攪拌250～350r.p.m，過濾渣經洗滌干燥作肥料。母液按Na∶P＝0.072～0.15∶1加入Na2CO3或NaOH或NaH2PO4水溶液(其體積比為O’∶A’＝25～60∶1)。攪拌、靜置分離也可用塔柱逆流接觸，下層為鹽水溶液循環到預處理，上層含磷酸溶劑經蒸餾，餾出液經精餾回收溶劑循環使用(或上層液加堿金屬生產堿金屬磷酸鹽，再來回收溶劑循環使用)。釜液加少量Na2S(AS含量2～3倍)少量活性碳及硅藻土(釜液量的0.3％～0.6％)，沉淀濕渣循環到預處理，濾液為工業級凈化酸。
以下通過實施例對本發明作進一步詳細的描述。
例1在三口燒瓶(500ml有攪拌加熱，回流裝置)中加入200ml濕法磷酸(重量310克，P2O5124.4克，P2O5濃度40.13％)加入2.6克CaO，反應溫度50～70℃度，反應時間30—60分鐘，攪拌200～300r.p.m，冷卻至20～30℃，加入13.2克Na2CO3，溫度為20～30℃，反應時間30～60分鐘，再加入1.3克活性炭及1.3克硅藻土反應15～30分鐘，過濾渣洗滌干燥得25.8克干渣(含P2O55.9克)，濾液298.8克裝入洗凈烘干三口燒瓶中(2000ml)，加熱攪拌加入0.95克BaCO3及4.7克NH3，溫度為50～70℃，時間40～60分鐘，攪拌速度200～300r.p.m，以40～60ml/min的速度加入800ml乙醇(631.36克)攪拌20～30分鐘，靜置20～40分鐘，過濾渣經洗滌干燥得干渣45克(含P2O518.5克，N3.85克)，過濾得含磷酸溶劑890.16克(P2O5100克，濃度11.23％)，加入38克20％NaOH溶液，溫度50～70℃，反應40～60分鐘，攪拌350～450r.p.m，靜置20～40分鐘，下層鹽水溶液55.2克，(P2O513.49克)返回預處理。上層含磷酸溶劑872.96克，進行常壓蒸餾，釜溫110～140℃，鎦出液經精餾溶劑循環使用，廢水102.6克(含0.51克P2O5)。釜液139.3克(含P2O586克)，加入0.33克Na2S，0.27克活性碳，0.27克硅藻土，溫度50～70℃，反應時間40～60分鐘，攪拌轉速300～400r.p.m，過濾得濕渣9.12克(含P2O55.1克)返回預處理。濾液凈化酸130.18克(含P2O580.9克)。
過程物料流組成見表一。如果要生產食品磷酸還需真空直接蒸汽加熱脫氟。實施例2按實施例1的工藝數據及條件改變O∶A＝5∶1，即加入乙醇改為1000ml，其溶劑沉淀分離后母液組成也列入表一。實施例3按實施例1的工藝數據及條件改變O∶A＝6∶1，即加入乙醇改為1200ml，其溶劑沉淀分離后母液組成也列入表一。
表一 物料流組成％
由表一可知，原料雜質含量高宜采用較高溶劑比例，雜質含量低采用較低溶劑比例。酸中P2O5濃度越高水份含量越低在相同比例下分離效果越好，因此原料酸中P2O5濃度不宜低于40％。
由于原料酸組份含量不一樣，采用溶劑與酸比例不一樣，含磷酸溶劑與NaOH溶液比例不一樣，凈化酸適宜的得率在比較寬范圍內變化64～84％。實施例4考察溶劑組成變化對雜質去除的影響。按實施例1的工藝數據及條件，只改變溶劑的組成，分成三種不同情況100％乙醇；95％乙醇＋5％丁醇；90％乙醇＋10％丁醇。按溶劑的體積與酸的體積比為4∶1(O∶A＝4∶1)進行操作，其分離效果見表二。表二溶劑沉淀過濾后溶液組成％(O∶A＝4∶1) 由表二可知隨著丁醇加入量的增加，酸中Fe、Ca、Mg的去除率增加。
權利要求
1.一種用溶劑沉淀法凈化濕法磷酸的溶劑，其特征在于所用的溶劑為乙醇或乙醇與丁醇的混合溶劑。
2.按權利要求1所述的溶劑沉淀法凈化濕法磷酸的溶劑，其特征在于所用溶劑為含乙醇90％～100％(wt％)，丁醇0～10％(wt％)的混合溶劑。
3.按權利要求1或2所述的溶劑沉淀法凈化濕法磷酸的溶劑，其特征在于乙醇或乙醇與丁醇混合溶劑的加入量，以溶劑與酸的體積比為4～6∶1，溶劑加入時間為15～30分鐘加完，反應溫度為40～70℃，攪拌速度為250～350r.p.m。
全文摘要
本發明公開了一種用溶劑沉淀法凈化濕法磷酸的溶劑，其特征在于所用的溶劑為含乙醇90％～100％、丁醇0～10％。該溶劑與水及磷酸完全互溶，化學性質穩定，毒性及腐蝕性都很小，選擇性好，能形成分離性能良好的沉淀物。溶劑來源豐富，易于回收及復用性好，整個工藝過程簡單，渣作肥料，廢液量少易處理，凈化酸達工業級，成本比熱法磷酸低，具有明顯的經濟效益。
文檔編號C01B25/234GK1134914SQ9610096
公開日1996年11月6日 申請日期1996年1月18日 優先權日1996年1月18日
發明者張俊, 黃偉九 申請人:昆明理工大學