專利名稱：一種快速去除濕法粗磷酸中固體物及氟的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及濕法粗磷酸凈化技術(shù)及商品濕法磷酸的生產(chǎn)。
背景技術(shù)：
在濕法磷酸的生產(chǎn)中，尤其是用中低品位磷礦石生產(chǎn)的濕法磷酸，在對其進(jìn)行濃縮后，會產(chǎn)生大量的固體物，隨著濃縮酸溫度的降低，又會產(chǎn)生繼沉淀物，加上有機(jī)物在磷礦石浸出時(shí)被碳化以及濃縮時(shí)磷酸物料對石墨蒸發(fā)器的磨蝕，使50％P2O5濕法磷酸的粗磷酸中的固體物質(zhì)量含量達(dá)2.8％以上，使酸液呈黑色。這些固體物被統(tǒng)稱為淤渣。淤渣的存在對商品磷酸的運(yùn)輸、儲存都是非常不利的；同時(shí)，對磷酸的進(jìn)一步精制也相當(dāng)不利，尤其對溶劑萃取凈化不利。因此，必須將淤渣去除。傳統(tǒng)的做法是采用自然沉降的辦法，讓固體物顆粒靠重力自然下沉；這種工藝需要大型沉降設(shè)備，沉降時(shí)間少則半月多則一月，其酸液也只能沉降出較大的固體顆粒，酸液仍然是黑色的且含固質(zhì)量＞1％。如果采用過濾的方法，會因?yàn)榇至姿狃ざ却?、酸中固體顆粒細(xì)小而造成過濾強(qiáng)度大幅降低引起過濾困難或無法過濾。2001年四川大學(xué)的馮立成等人研究了磷酸料漿絮凝沉降優(yōu)化工藝；2004年四川大學(xué)楊小麗等則研究了絮凝劑對磷酸料漿沉降分離性能的影響；他們的研究集中在稀磷酸(18.5wt％～30wt％P2O5)淤渣絮凝沉降上，到目前為止尚未有可資實(shí)用的方案。絮凝劑的選擇有多種，主要有淀粉，丹寧，纖維素，藻朊酸鈉，加爾膠和動物膠及白明膠，聚丙烯酰胺及其衍生物，羧甲基纖維素等等。這些絮凝劑用在濃縮粗磷酸沉降中表現(xiàn)沉降不完全，底液高度過高，不能得到澄清的磷酸。原因就是粗磷酸的粘度大，絮凝劑很難將淤渣顆粒吸附住，即使吸附上了，架橋現(xiàn)象使得淤渣很疏松，造成底液過高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對上述絮凝劑用在濃縮粗磷酸沉降中表現(xiàn)沉降不完全，底液高度過高，不能得到澄清的磷酸的問題。提供一種快速去除濕法粗磷酸中固體物及氟的方法，該方法對20wt％～54wt％P2O5粗磷酸進(jìn)行處理將脫氟與沉降結(jié)合在一起進(jìn)行。
本發(fā)明是一種快速去除濕法粗磷酸中固體物及氟的方法，在沉降設(shè)備中進(jìn)行，其方法步驟為第1、在15～60℃溫度下，在P2O5質(zhì)量含量為20％～54％粗磷酸中，加入碳酸鈉，攪拌反應(yīng)1～1.2小時(shí)，碳酸鈉加入量為按磷酸中氟離子計(jì)算的1～1.2倍；第2、步驟1進(jìn)行完后，在粗磷酸中加入沉降劑，沉降劑為非離子型絮凝劑和陰離子表面活性劑按質(zhì)量比＝1∶25～75配制成的總質(zhì)量濃度為1％～10％的水溶液，沉降劑加入量為粗磷酸體積的0.1％～5％，沉降時(shí)間5～24小時(shí)，得到底液≤20％的澄清磷酸，磷酸清液的含固量＜0.5wt％，氟脫除率≥84％。
其中，所述的非離子型絮凝劑為聚氧化乙烯，或聚乙烯醇，或聚乙烯基甲基醚，或聚丙烯酰胺，或聚乙烯吡咯烷酮，或者聚烷基酚-環(huán)氧乙烷；所述的陰離子表面活性劑為聚丙烯酸鹽、羧甲基纖維素、烷基苯磺酸及其鈉鹽、羧基改性聚丙烯酰胺或十二烷基磺酸鈉。
生產(chǎn)中沉降設(shè)備使用底部帶攪動耙與放流閥裝置的沉降槽，這樣可以使沉降底液壓得更緊，減少磷損。底液用于重過磷酸鈣、磷酸二銨，磷酸一銨或沉淀磷酸鈣的生產(chǎn)。
本發(fā)明的快速去除濕法粗磷酸中固體物及氟的方法，采用加入表面活性劑，降低粗磷酸的粘度，讓絮凝劑充分吸附淤渣顆粒，達(dá)到充分沉降的目的。在選擇絮凝劑與表面活性劑的搭配時(shí)考慮到粗磷酸雜質(zhì)多，粘度大以及絮凝劑與表面活性劑相互間影響因素，在非離子型絮凝劑和陰離子表面活性劑中進(jìn)行了挑選，篩選出聚氧化乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯基甲基醚、聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮及聚烷基酚-環(huán)氧乙烷作為絮凝劑；篩選出聚丙烯酸鹽、羧甲基纖維素，十二烷基磺酸鈉，羧基改性聚丙烯酰胺，烷基苯磺酸及其鈉鹽作為表面活性劑。絮凝劑與表面活性劑的質(zhì)量配比為1∶25～75，制成質(zhì)量濃度為1％～10％水溶液作為沉降劑。沉降劑在粗磷酸中加入量為粗磷酸體積的0.1％～5％。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1在17±2℃溫度下，在50wt％P2O5粗磷酸中按氟離子計(jì)算量的1.2倍加入Na2CO3，攪拌反應(yīng)1小時(shí)，再按粗磷酸體積的0.1％加入沉降劑，沉降劑為聚氧化乙烯與聚丙烯酸鈉按質(zhì)量比＝1∶25，配成的總質(zhì)量濃度為1％的水溶液，攪拌8分鐘，倒入沉降槽沉降5小時(shí)，即得到底液占15％的澄清磷酸。沉降24小時(shí)，底液則壓縮至10.1％。磷酸清液的含固量＜0.5wt％，粗磷酸中的氟由2.41g/l降至0.24g/l，氟脫除率90％。
實(shí)施例2在17±2℃溫度下，在54wt％P2O5粗磷酸中按氟離子計(jì)算量的1.2倍加入Na2CO3，攪拌反應(yīng)1小時(shí)，再按粗磷酸體積的5％加入沉降劑，沉降劑為聚氧化乙烯與聚丙烯酸鈉按質(zhì)量比＝1∶75，配成的總質(zhì)量濃度為10％的水溶液，攪拌8分鐘，倒入沉降槽沉降5小時(shí)，即得到底液占18％的澄清磷酸。沉降24小時(shí)，底液則壓縮至10％。磷酸清液的含固量＜0.5wt％，粗磷酸中的氟由2.67g/l降至0.24g/l，氟脫除率89％。
實(shí)施例3在20±2℃溫度下，在50wt％P2O5粗磷酸中按氟離子計(jì)算量加入Na2CO3，攪拌反應(yīng)1小時(shí)，再按粗磷酸體積的0.2％加入沉降劑，沉降劑為聚乙烯醇與羧基改性聚丙烯酰胺按質(zhì)量比＝1∶30，配成的總質(zhì)量濃度為3％的水溶液，攪拌8分鐘，倒入沉降槽沉降5小時(shí)，即得到底液占20％的澄清磷酸。沉降24小時(shí)，底液則壓縮至9.8％。磷酸清液的含固量＜0.5wt％，粗磷酸中的氟由3.51g/l降至0.46g/l，氟脫除率86％。
實(shí)施例4在17±2℃溫度下，在50wt％P2O5粗磷酸中按氟離子計(jì)算量加入Na2CO3，攪拌反應(yīng)1小時(shí)，再按粗磷酸體積的4.6％加入沉降劑，沉降劑為聚乙烯醇與羧基改性聚丙烯酰胺按質(zhì)量比＝1∶65.3，配成的總質(zhì)量濃度為9.1％的水溶液，攪拌8分鐘，倒入沉降槽沉降5小時(shí)，即得到底液占18％％的澄清磷酸。沉降24小時(shí)，底液則壓縮至10％。磷酸清液的含固量＜0.5wt％，粗磷酸中的氟由3.51g/l降至0.46g/l，氟脫除率86％。
實(shí)施例5在20±2℃溫度下，在50wt％P2O5粗磷酸中按氟離子計(jì)算量加入Na2CO3，攪拌反應(yīng)1小時(shí)，再按粗磷酸體積的0.55％加入沉降劑，沉降劑為聚乙烯基甲基醚與羧甲基纖維素按質(zhì)量比＝1∶35.7，配成的總質(zhì)量濃度為6.6％的水溶液，攪拌8分鐘，倒入沉降槽沉降5小時(shí)，即得到底液占19％的澄清磷酸。沉降24小時(shí)，底液則壓縮至10.2％。磷酸清液的含固量＜0.5wt％，粗磷酸中的氟由3.51g/l降至0.46g/l，氟脫除率86％。
實(shí)施例6在20±2℃溫度下，在50wt％P2O5粗磷酸中按氟離子計(jì)算量加入Na2CO3，攪拌反應(yīng)1小時(shí)，再按粗磷酸體積的5％加入沉降劑，沉降劑為聚乙烯基甲基醚與羧甲基纖維素按質(zhì)量比＝1∶65.5，配成的總質(zhì)量濃度為2.4％的水溶液，攪拌8分鐘，倒入沉降槽沉降5小時(shí)，即得到底液占20％的澄清磷酸。沉降24小時(shí)，底液則可壓縮至10％。磷酸清液的含固量＜0.5wt％，粗磷酸中的氟由3.51g/l降至0.46g/l，氟脫除率86％。
實(shí)施例7在20±2℃溫度下，在50wt％P2O5粗磷酸中按氟離子計(jì)算量加入Na2CO3，攪拌反應(yīng)1小時(shí)，再按粗磷酸體積的0.75％加入沉降劑，沉降劑為聚丙烯酰胺與十二烷基磺酸鈉按質(zhì)量比＝1∶37.5，配成的總質(zhì)量濃度為7.5％的水溶液，攪拌8分鐘，倒入沉降槽沉降5小時(shí)，即得到底液占16％的澄清磷酸。沉降24小時(shí)，底液則壓縮至9.9％。磷酸清液的含固量＜0.5wt％，粗磷酸中的氟由3.51g/l降至0.42g/l，氟脫除率88％。
實(shí)施例8在20±2℃溫度下，在50wt％P2O5粗磷酸中按氟離子計(jì)算量加入Na2CO3，攪拌反應(yīng)1小時(shí)，再按粗磷酸體積的0.75％加入沉降劑，沉降劑為聚丙烯酰胺與烷基苯磺酸按質(zhì)量比＝1∶37.5，配成的總質(zhì)量濃度為7.5％的水溶液，攪拌8分鐘，倒入沉降槽沉降5小時(shí)，即得到底液占18％的澄清磷酸。沉降24小時(shí)，底液則壓縮至10％。磷酸清液的含固量＜0.5wt％，粗磷酸中的氟由3.51g/l降至0.52g/l，氟脫除率85％。
實(shí)施例9在20±2℃溫度下，在50wt％P2O5粗磷酸中按氟離子計(jì)算量加入Na2CO3，攪拌反應(yīng)1小時(shí)，再按粗磷酸體積的3.75％加入沉降劑，沉降劑為聚乙烯吡咯烷酮與烷基苯磺酸鈉按質(zhì)量比＝1∶38.7，配成的總質(zhì)量濃度為7.5％的水溶液，攪拌8分鐘，倒入沉降槽沉降5小時(shí)，即得到底液占17％的澄清磷酸。沉降24小時(shí)，底液則壓縮至10％。磷酸清液的含固量＜0.5wt％，粗磷酸中的氟由3.51g/l降至0.46g/l，氟脫除率87％。
實(shí)施例10在20±2℃溫度下，在50wt％P2O5粗磷酸中按氟離子計(jì)算量加入Na2CO3，攪拌反應(yīng)1小時(shí)，再按粗磷酸體積的3.75％加入沉降劑，沉降劑為聚乙烯吡咯烷酮與十二烷基磺酸鈉按質(zhì)量比＝1∶38.7，配成的總質(zhì)量濃度為7.5％的水溶液，攪拌8分鐘，倒入沉降槽沉降5小時(shí)，即得到底液占17％的澄清磷酸。沉降24小時(shí)，底液則壓縮至9.8％。磷酸清液的含固量＜0.5wt％，粗磷酸中的氟由3.51g/l降至0.351g/l，氟脫除率90％。
實(shí)施例11在20±2℃溫度下，在50wt％P2O5粗磷酸中按氟離子計(jì)算量加入Na2CO3，攪拌反應(yīng)1小時(shí)，再按粗磷酸體積的0.3％加入沉降劑，沉降劑為聚烷基酚-環(huán)氧乙烷與羧甲基纖維素按質(zhì)量比＝1∶25，配成總質(zhì)量濃度為6％的水溶液，攪拌8分鐘，倒入沉降槽沉降5小時(shí)，即得到底液約占18％的澄清磷酸。沉降24小時(shí)，底液則壓縮至10％。磷酸清液的含固量＜0.5wt％，粗磷酸中的氟由3.51g/l降至0.24g/l氟脫除率94％。
實(shí)施例12在25±1℃溫度下，在50wt％P2O5粗磷酸中按氟離子計(jì)算量加入Na2CO3，攪拌反應(yīng)1小時(shí)，再按粗磷酸體積的0.3％加入沉降劑，沉降劑為聚烷基酚-環(huán)氧乙烷與羧甲基纖維素按質(zhì)量比＝1∶25，配成的總質(zhì)量濃度為6％的水溶液，攪拌約八分鐘，倒入沉降槽沉降約5小時(shí)，即可得到底液占16％的澄清磷酸。若沉降24小時(shí)，底液則可壓縮至10.1％。磷酸清液的含固量＜0.5wt％，粗磷酸中的氟由3.51g/l降至0.46g/l，氟脫除率87％。
實(shí)施例13在25±1℃溫度下，在50wt％P2O5粗磷酸中按氟離子計(jì)算量加入Na2CO3，攪拌反應(yīng)1小時(shí)，再按粗磷酸體積的0.4％加入沉降劑，沉降劑為聚氧化乙烯與聚丙烯酸鈉按質(zhì)量比＝1∶25，配成的總質(zhì)量濃度為2.7％的水溶液，攪拌8分鐘，倒入沉降槽沉降5小時(shí)，即得到底液占9％的澄清磷酸。磷酸清液的含固量＜0.5wt％，粗磷酸中的氟由1.8g/l降至0.29g/l，氟脫除率84％。
實(shí)施例14在25±1℃溫度下，在20wt％P2O5粗磷酸中按氟離子計(jì)算量加入Na2CO3，攪拌反應(yīng)1小時(shí)，再按粗磷酸體積的0.4％加入沉降劑，沉降劑為聚乙烯醇與羧基改性聚丙烯酰胺按比例質(zhì)量比＝1∶30，配成的總質(zhì)量濃度為3％的水溶液，攪拌8分鐘，倒入沉降槽沉降5小時(shí)，即得到底液占9％的澄清磷酸。磷酸清液的含固量＜0.5wt％，粗磷酸中的氟由1.8g/l降至0.23g/l，氟脫除率87％。
實(shí)施例15在25±1℃溫度下，在30wt％P2O5粗磷酸中按氟離子計(jì)算量加入Na2CO3，攪拌反應(yīng)1小時(shí)，再按粗磷酸體積的0.4％加入沉降劑，沉降劑為聚乙烯基甲基醚與羧甲基纖維素按質(zhì)量比＝1∶65.5，配成的總質(zhì)量濃度為2.4％的水溶液，攪拌8分鐘，倒入沉降槽沉降5小時(shí)，即得到底液約占10％的澄清磷酸。磷酸清液的含固量＜0.5wt％，粗磷酸中的氟由1.8g/l降至0.23g/l，氟脫除率87％。
實(shí)施例16在25±1℃溫度下，在30wt％P2O5粗磷酸中按氟離子計(jì)算量加入Na2CO3，攪拌反應(yīng)1小時(shí)，再按粗磷酸體積的0.4％加入沉降劑，沉降劑為聚丙烯酰胺與烷基苯磺酸按質(zhì)量比＝1∶37.5，配成的總質(zhì)量濃度為7.5％的水溶液，攪拌8分鐘，倒入沉降槽沉降5小時(shí)，即得到底液占8％的澄清磷酸。磷酸清液的含固量＜0.5wt％，粗磷酸中的氟由1.8g/l降至0.29g/l，氟脫除率84％。
實(shí)施例17在30℃±1℃溫度下，在30wt％P2O5粗磷酸中按氟離子計(jì)算量加入Na2CO3，攪拌反應(yīng)1小時(shí)，再按粗磷酸體積的0.4％加入沉降劑，沉降劑為聚乙烯吡咯烷酮與十二烷基磺酸鈉按質(zhì)量比＝1∶38.7，配成的總質(zhì)量濃度為7.5％的水溶液，攪拌8分鐘，倒入沉降槽沉降5小時(shí)，即得到底液約占10％的澄清磷酸。沉降24小時(shí)，底液則壓縮至10％。磷酸清液的含固量＜0.5wt％，粗磷酸中的氟由1.81g/l降至0.23g/l，氟脫除率87％。
實(shí)施例18
在60℃溫度下，在50wt％P2O5粗磷酸中按氟離子計(jì)算量加入Na2CO3，攪拌反應(yīng)1小時(shí)，再按粗磷酸體積的0.78％加入沉降劑，沉降劑為聚氧化乙烯與聚丙烯酸鈉按質(zhì)量比＝1∶25，配成的總質(zhì)量濃度為2.7％的水溶液，攪拌約8分鐘，倒入沉降槽沉降12小時(shí)，即得到底液占16％的澄清磷酸。沉降24小時(shí)，底液則壓縮至10％。磷酸清液的含固量＜0.5wt％，粗磷酸中的氟由3.51g/l降至0.24g/l，氟脫除率94％。
實(shí)施例19在60℃溫度下，在50wt％P2O5粗磷酸中按氟離子計(jì)算量加入Na2CO3，攪拌反應(yīng)1小時(shí)，再按粗磷酸體積的0.78％加入沉降劑，沉降劑為聚乙烯醇與羧基改性聚丙烯酰胺按質(zhì)量比＝1∶30，配成的總質(zhì)量濃度3％的水溶液，攪拌8分鐘，倒入沉降槽沉降12小時(shí)，即得到底液約占16％的澄清磷酸。沉降24小時(shí)，底液則可壓縮至10.1％。磷酸清液的含固量＜0.5wt％，粗磷酸中的氟由3.51g/l降至0.24g/l，氟脫除率94％。
實(shí)施例20在60℃溫度下，在經(jīng)過脫氟的50wt％P2O5粗磷酸中按粗磷酸體積的0.78％加入沉降劑，沉降劑為聚丙烯酰胺與烷基苯磺酸按質(zhì)量比＝1∶37.5，配成的總質(zhì)量濃度為7.5％的水溶液，攪拌8分鐘，倒入沉降槽沉降12小時(shí)，即得到底液占17％的澄清磷酸。沉降24小時(shí)，底液則可壓縮至11％。磷酸清液的含固量＜0.5wt％，粗磷酸中的氟由0.46g/l降至0.23g/l，氟脫除率50％。
實(shí)施例21在60℃溫度下，在50wt％P2O5粗磷酸中按氟離子計(jì)算量加入Na2CO3，攪拌反應(yīng)一小時(shí)，再按粗磷酸體積的0.78％加入沉降劑，沉降劑為聚乙烯吡咯烷酮與否十二烷基磺酸鈉按質(zhì)量比＝1∶38.7，配成的總質(zhì)量濃度為7.5％的水溶液，攪拌8分鐘，倒入沉降槽沉降12小時(shí)，即得到底液占15％的澄清磷酸。沉降24小時(shí)，底液則壓縮至10％。磷酸清液的含固量＜0.5wt％，粗磷酸中的氟由3.51g/l降至0.24g/l，氟脫除率94％。
權(quán)利要求
1.一種快速去除濕法粗磷酸中固體物及氟的方法，在沉降設(shè)備中進(jìn)行，其特征在于方法步驟為第1、在15～60℃溫度下，在P2O5質(zhì)量含量為20％～54％粗磷酸中，加入Na2CO3，攪拌反應(yīng)1～1.2小時(shí)，碳酸鈉加入量為按磷酸中氟離子計(jì)算的1～1.2倍；第2、步驟1進(jìn)行完后，在粗磷酸中加入沉降劑沉降，沉降劑為非離子型絮凝劑和陰離子表面活性劑按質(zhì)量比1∶25～75配制成的總質(zhì)量濃度為1％～10％的水溶液，沉降劑加入量為粗磷酸體積的0.1％～5％，沉降時(shí)間5～24小時(shí)，得到底液≤20％的澄清磷酸，磷酸清液的含固量＜0.5wt％，氟脫除率≥84％。
2.如權(quán)利要求1所述的快速去除濕法粗磷酸中固體物及氟的方法，其特征在于所述的非離子型絮凝劑為聚氧化乙烯，或聚乙烯醇，或聚乙烯基甲基醚，或聚丙烯酰胺，或聚乙烯吡咯烷酮，或聚烷基酚-環(huán)氧乙烷。
3.如權(quán)利要求1所述的快速去除濕法粗磷酸中固體物及氟的方法，其特征在于所述的陰離子表面活性劑為聚丙烯酸鹽、羧甲基纖維素、烷基苯磺酸及其鈉鹽、羧基改性聚丙烯酰胺或十二烷基磺酸鈉。
4.如權(quán)利要求1所述的快速去除濕法粗磷酸中固體物及氟的方法，其特征在于沉降設(shè)備使用底部帶攪動耙與放流閥裝置的沉降槽。
5.如權(quán)利要求1所述的快速去除濕法粗磷酸中固體物及氟的方法，其特征在于加入沉降劑沉降的底液用于重過磷酸鈣、磷酸二銨，磷酸一銨或沉淀磷酸鈣的生產(chǎn)。
全文摘要
一種快速去除濕法粗磷酸中固體物及氟的方法，該法先在P
文檔編號C01B25/237GK1751988SQ200510019748
公開日2006年3月29日 申請日期2005年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月4日
發(fā)明者黃華, 侯炎學(xué), 郭榮偉 申請人:華中師范大學(xué)