[发明专利]一种净化萃余酸的方法

说明书

技术领域

本发明属于化工技术领域，特别涉及萃余酸的净化处理回收方法。

背景技术

20世纪70年代以来，由于世界性的能源危机，电费高涨，使能耗高的热法磷酸的生产与发展受到严重限制。含磷工业产品必须开拓新的原料来源，从而推动和加快了湿法磷酸净化技术的研究和开发，提高了湿法磷酸对热法磷酸的竞争力。经适当方法净化后的湿法磷酸的质量可适应工业要求，而净化后的湿法磷酸成本可比热法磷酸低20％～30％，能耗仅约为其1/3。

湿法磷酸的净化方法很多，例如采用化学沉淀法净化湿法磷酸广泛用于生产工业级和饲料级磷酸盐如磷酸氢钙、三聚磷酸钠等，但由于溶剂萃取法净化湿法磷酸具有所得产品纯度高、生产工艺和设备相对比较简单、能耗和原料消耗低、生产能力大、分离效果好、回收率高、环境污染少、生产过程易于实现自动化与连续化、资源的综合利用好等优点，目前溶剂萃取法是最成功、最有效的湿法磷酸净化方法，也是唯一大规模工业化的方法。许多国家已用这种方法生产工业级和食品级磷酸，占领了热法磷酸相当份额的市场。例如日本净化的湿法磷酸已占磷酸市场的主导地位；美国热法磷酸约与湿法磷酸的比例为1∶14。

溶剂萃取也叫液-液萃取或抽提，是分离和提纯物质的重要单元操作。它是借助有机溶剂通过物理或化学作用，把原先溶于水相的被萃取物，部分(或几乎全部)地转人与之不相混溶(或基本不相混溶)的有机相中，而提取与分离的方法。溶剂萃取用于湿法磷酸净化是基于磷酸可溶于有机溶剂中，而其他杂质则不被萃出，从而使磷酸与杂质分离而达到净化。溶剂萃取法采用的萃取剂主要为中性磷酸脂、醇类或醚类等。例如，罗马尼亚化学工业工程公司和化学研究院共同开发的Iprochim/Icechim法采用正丁醇为萃取剂、Albright&wilson法采用甲基异丁基酮为萃取剂。这些方法中在脱除有机相后得到一种含磷酸的水相，称为萃余酸，由于其杂质含量很高，一直只能用于肥料生产。据报道，Iprochim/Icechim法磷酸的萃取率为70％～80％，其余20％～30％的磷酸处于萃余酸中返回到磷肥系统中生产肥料。在一些工业化的溶剂萃取法净化磷酸的装置上，取决于湿法磷酸的质量，萃余酸中磷酸所占原料磷酸的份额可能高达50％。

萃余酸尽管可用于制取肥料，但作为净化湿法磷酸装置，还必须同时建设一个相应能力的肥料制取装置。净化装置愈大，附属的磷肥装置也愈大。因此净化和回收利用萃余酸，是提高湿法磷酸净化装置产能的最有效的途径。

在溶剂萃取法净化湿法磷酸中回收溶剂后得到的萃余酸具有P₂O₅含量高、杂质种类多而含量高、固体悬浮物含量高、粘度大等特点，净化难度极大。萃余酸一般含42％(重量)～46％(重量)P₂O₅、0.5％(重量)～0.8％(重量)Fe、0.3％(重量)～0.5％(重量)Al、2.0％(重量)～2.8％(重量)Mg，含固量为2.0％(重量)～4.0％(重量)。因此，萃余酸的净化要除去大量的金属离子，尤其是镁离子。

化学沉淀法是指加入一定量的沉淀剂，使杂质沉淀出来，这是湿法稀磷酸脱氟或除去各种有害重金属普遍采用的方法之一。镁离子是萃余酸中含量最多的有害杂质，也是湿法磷酸净化中较难以除去的金属离子，提高镁离子的去除率是萃余酸得以回收利用的关键。

化学沉淀法净化磷酸除镁前人已作过许多研究。

美国Stauffer Chemical Company的专利US4409194(1983-10-11)、GB2141118(1984-12-12)等提出蒸发浓缩至含62％(重量)～72％(重量)P₂O₅过磷酸，在85℃～180℃下陈化4～180h，使镁形成易过滤的MgH₂P₂O₇结晶。

美国Freeport Minerals Company的专利US4710366(1987-12-01)提出磷酸添加氟硅酸后浓缩至浓度为45％(重量)～55％(重量)P₂O₅，再添加MgAlF₅晶种进行结晶的除镁方法。