一種工業磷酸除砷的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種工業磷酸除砷的方法，屬于無機化工技術領域。
【背景技術】
[0002]近幾十年來，伴隨著精細磷酸鹽的發展，特別是食品磷酸鹽以及電子級磷酸的快速發展，對磷酸的品質要求越來越嚴，工業磷酸凈化脫砷技術也得到了快速發展。
[0003]磷產品的深加工是磷化工的發展方向之一，食品級磷酸是多種食品磷酸鹽產品的主要原料。從工業熱法磷酸出發經過脫砷處理生產食品磷酸或電子級磷酸是目前通用的生產工藝。
[0004]砷是一種原生質毒物，具有很高的毒性，其化合物的毒性也十分強烈。砷的危害主要表現在以下幾個方面:
(1)食品工業中使用含砷量高的磷酸做食品添加劑時，造成對食品的直接污染；
(2)砷化物在環境中污染水質、土壤并在農作物聚集，經過飲水和食物等生物鏈對牲畜和人體造成危害；
(3)砷酸和亞砷酸已證明有致畸致突變作用。
[0005]目前從磷酸中脫砷的方法有:
(1)硫化物沉降法:通過在磷酸原料中加入某種沉淀劑，使其生成難溶或不溶化合物析出，然后通過過濾分離而得到低砷磷酸產品。
[0006](2)離子交換法:用強酸性離子交換樹脂交換出磷酸，從而除去雜質砷。
[0007]目前，工業上大多數都采用硫化物沉降法來脫砷，其主要設備包括反應槽、沉降槽、過濾機等。其中反應槽采用帶攪拌裝置的圓筒反應槽，該反應槽不能完全密閉生產，導致硫化氫氣體的無組織排放，污染環境，造成對操作人員安全的直接威脅；該反應槽反應速度慢，一般反應時間均在30分鐘以上，加上沉降時間，從加入脫砷劑至過濾機的時間長達2小時以上，生產效率低。因此，迫切的需要開發一種高效、低成本、安全的脫砷技術。
[0008]一種用管式反應器脫除工業磷酸中的砷是一種新型的脫砷方法，該方法采用五硫化二磷溶液或硫化氫氣體作為脫砷劑，利用硫化氫與砷酸或亞砷酸在管式反應器中反應生成硫化砷沉淀，再經過濾機過濾分離得到脫砷磷酸和硫化砷固體，從而達到脫砷目的。該發明利用管式反應器作為脫砷反應器，投資低，脫砷效率高，操作簡單，節約能耗，減少占地面積，脫砷時間短。
【發明內容】
[0009]針對上述現有技術存在的問題及不足，本發明提供一種工業磷酸除砷的方法。該方法能高效低成本脫除砷，從而使磷酸達到食品級或電子級的要求。該脫砷方法工藝流程簡單，成本低，脫砷效果較好，生產連續密閉，易于實現產業化，本發明通過以下技術方案實現。
[0010]一種工業磷酸除砷的方法，其具體步驟如下:首先分別用酸栗1和計量栗3將工業磷酸(采用流量計1記流量)和脫砷劑打入管式反應器4中，控制管式反應器4中流速為0.3?0.9m/s、溫度為70?155°C，在管式反應4器螺旋器的作用下反應2?8s，然后打入到過濾機5中進行過濾得到砷渣和除砷液，向除砷液送至曝氣塔6進行曝氣，曝氣過程為吹入壓縮氣體至除砷液清亮透明為止，制備得到食品級磷酸或電子級磷酸。
[0011]所述工業磷酸中砷含量為20?lOOppm。
[0012]所述脫砷劑為五硫化二磷溶液或硫化氫氣體，脫砷劑加入量為完全將工業磷酸中砷脫除的理論值的1.5?6倍。
[0013]所述五硫化二磷溶液濃度為4?6wt%五硫化二磷溶液。
[0014]本發明的有益效果是:
與傳統的硫化物沉降法脫砷相比，本發明用管式反應器代替了原有的反應槽。管式反應器與帶攪拌器的反應槽不同，管式反應器沒有運動部件，是依靠內部特殊的結構單元單孔道左、右扭轉的螺旋片組焊而成，從而實現各種流體的混合，它最大特點是流體在混合元件的作用下產生剪切、分流、合流、旋轉及變向等運動，從而使流體得到均勻分散，達到良好的混合效果；其脫砷效率高于傳統脫砷方法。管式反應器是在輸送管道內部加入特殊的結構元件，外觀與流體輸送管道一致，流程簡單，結構緊湊，占地面積小，維護費用低，反應時間短，能耗低，投資少。脫砷是在密閉的管式反應器中進行，硫化氫氣體不會泄漏，從而減少了脫砷劑的用量和硫化氫逸出造成的安全隱患，實現了連續操作。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發明工藝設備連接圖。
[0016]圖中:1-流量計，2-酸栗，3-計量栗，4-管式反應器，5-過濾機，6_曝氣塔。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖和【具體實施方式】，對本發明作進一步說明。
[0018]實施例1
如圖1所示，該工業磷酸除砷的方法，其具體步驟如下:首先分別用酸栗1和計量栗3將工業磷酸(采用流量計1記流量，Η3Ρ04含量為85wt%，砷含量40ppm)和脫砷劑打入管式反應器4中，控制管式反應器4中流速為0.5m/s、溫度為70?75°C，在管式反應4器螺旋器的作用下反應4s，然后打入到過濾機5中進行過濾得到砷渣和除砷液，向除砷液送至曝氣塔6進行曝氣，曝氣過程為吹入壓縮氣體(空氣)至除砷液清亮透明為止，制備得到電子級磷酸。其中脫砷劑為五硫化二磷溶液，濃度為5wt%，脫砷劑加入量為完全將工業磷酸中砷脫除的理論值的3倍。
[0019]該電子級磷酸中砷含量為0.07ppm，脫砷率為99.83%，滿足電子級磷酸0.lppm的要求。
[0020]實施例2
如圖1所示，該工業磷酸除砷的方法，其具體步驟如下:首先分別用酸栗1和計量栗3將工業磷酸(采用流量計1記流量，Η3Ρ04含量為105%，砷含量60ppm)和脫砷劑打入管式反應器4中，控制管式反應器4中流速為0.65m/s、溫度為105?110°C，在管式反應4器螺旋器的作用下反應3s，然后打入到過濾機5中進行過濾得到砷渣和除砷液，向除砷液送至曝氣塔6進行曝氣，曝氣過程為吹入壓縮氣體(空氣)至除砷液清亮透明為止，制備得到食品級磷酸。其中脫砷劑為五硫化二磷溶液，濃度為5wt%，脫砷劑加入量為完全將工業磷酸中砷脫除的理論值的6倍。
[0021]該食品級磷酸中砷含量為0.15ppm，脫砷率為99.75%，滿足食品磷酸0.5p