一種濕法制備磷酸過程降低副產物中氟含量的方法
【技術領域】
[0001]本發明公開了一種濕法制備磷酸過程降低副產物中氟含量的方法，屬于磷酸制造領域。
【背景技術】
[0002]磷酸是最基本的化學物質之一，在醫療、食品、水處理、化學和電子行業有廣泛的應用，因此需求量很大，上述行業需要雜質量少的磷酸，目前濕法磷酸的產量已經占磷酸總產量的85%?90%。中國濕法磷酸的總生產能力2003年大
約為740萬噸P205，產量為464萬噸P205。濕法磷酸是磷化工的重要的中間產品，一直用于重過磷酸鈣、磷酸銨、復合肥料等的生產，但是由于原料和工藝特點致使其含雜質多，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，故產品酸濃度較低。為使磷酸的質量符合生產工業級、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晶凈化法。在結晶凈化中，可分為兩類，一類是高濃度磷酸利用其熔點溫度直接結晶的凈化法，另一類是生成復鹽結晶法。冷卻結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。采用結晶法凈化磷酸具有產品純度高、濃度高、能耗低、無污染等優點。在結晶過程中加入添加劑改變雜質在晶體和結晶母液中的配比，可以改變結晶凈化的效果，因此結晶法凈化磷酸得到了普遍的應用。
【發明內容】
[0004]本發明主要解決的技術問題:針對目前濕法制備出的磷酸含雜質多，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物中氟含量的方法，本發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生產沉淀過濾，之后在粗磷酸中加入尿素生產磷酸復合鹽利用結晶法凈化磷酸，得到純度高的磷酸溶液，本發明用結晶法凈化出的磷酸產品含氟雜質少，純度高，無污染，而且生產工藝簡單，成本低，具有廣泛的開發應用價值。
[0005]為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是:
一種濕法制備磷酸過程降低副產物中氟含量的方法，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草酸溶液和質量分數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，用質量分數20?30%的氨水調節液體的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，再向用杯中加入質量濃度65?70%的ΗΝ03溶液固液質量比為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]本發明的應用方法:將本發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穩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]本發明的有益效果是:
(1)本發明用結晶法凈化出的磷酸產品含氟雜質少，純度高而且無污染；
(2)本發明濕法制備磷酸的工藝簡單，成本低，具有廣泛的開發應用價值。
【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草酸溶液和質量分數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，用質量分數20?30%的氨水調節液體的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，再向用杯中加入質量濃度65?70%的HN03溶液固液質量比為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]本發明的應用方法:將本發明制備出的磷酸可以廣泛應用到化學和電子行業中，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草酸溶液和質量分數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后將生產的沉淀物過濾去除，取濾液；取200mL的上述的濾液放入5