[发明专利]一种从磷化工尾气中回收碘、氟、硅资源的方法

说明书

技术领域

本发明涉及尾气处理，具体来说涉及湿法磷酸、热法磷酸、磷肥、黄磷等含碘、氟、硅三种元素中的一种、任意两种或三种同时存在的复杂成分的尾气烟气系统。 

背景技术

碘是制造无机或有机碘化物的基本原料,又是人体和植物必不可少的营养元素,广泛应用于医药、农业、染料、治金、合成橡胶、国防及尖端技术领域。碘常以伴生矿的形式存在于多种矿产资源中，由于品位较低未能较好的获得利用，目前世界碘工业主要依赖从海水中提碘。碘单质是紫黑色、有光泽的固体，具有类似金属的特性、易升华，产品多为晶体状。 

碘的生产方法种类繁多。工业生产碘的原料主要是各种天然卤水（地下卤水，石油井水，天然气卤水）、智利硝石、海藻等。由于所用原料不同，生产方法差别很大。例如以海藻为原料，有灰化法、干馏法、发酵法、浸出法等。从卤水提碘有活性炭法、沉淀法（银法和铜法）、空气吹出法、淀粉法、溶剂萃取法和离子交换法等。 

任何提碘过程，第一步都必须通过氧化（或还原）将料液中存在的碘变成游离状态。若原料中碘浓度较低，则游离碘呈溶解状态存在于料液中，若碘浓度较高（如硝石母液），超过了碘的溶解度，就会有固体碘结晶析出，分离后可获得粗碘。 

从磷矿中提取碘，主要有热法工艺和湿法工艺。 

、热法工艺

热法工艺主要指用焙烧法选矿和黄磷、钙镁磷肥生产过程中碘进入高温炉气中，在炉气中回收碘的工艺。

（1）、焙烧消化法选矿——离子交换法提碘 

热法主要是焙烧消化法选矿——离子交换法提碘。焙烧消化法选矿是将磷矿焙烧，使其中所含的碳酸盐杂质分解，再经擦洗后除去，从而使磷矿中的MgO含量降低至湿法磷酸用矿的允许范围之内。当焙烧温度达到1100摄氏度时，碘就基本上开始逸出进入气相，含碘窑气在空塔中于弱酸性条件下被喷淋水吸收，碘的吸收率达80%以上。再用离子交换法提取吸收液中的碘。磷矿中碘的总回收率在70%以上。

该工艺在20世纪四五十年代曾在摩洛哥和弗罗里达、美国西部的一些矿山上进行了小规模的实验和研究，并在六十年代后期显示出了焙烧工艺的重要性，且相继在埃及和我国等地进行了建设和实验研究。由于能源价格上升的影响，使得焙烧工艺成了一种比较不经济的选矿方法，其选矿建设投资和选矿成本都高于反浮选法，从而被淘汰掉。 

（2）、化学选矿——氧化冷凝法提碘 

该工艺是将磷矿粉在氧化炉内焙烧，焙烧后的氧化矿经过矿浆反应，碳化反应获得磷精矿、晶体碳酸钙和再生溶液。窑气经除尘后进入冷凝器，碘蒸汽被冷凝结晶，出冷凝器的尾气进入吸收塔，使其中的痕量碘被吸收，该工艺碘的总收率接近90%，其中冷凝收到的碘占86.3%，吸收碘占3.7%。

该法碘的回收率得到提高，但是生产成本比焙烧消化法还要高。 

（3）、高炉、电炉制黄磷和钙镁磷肥生产中回收碘 

该法是将磷矿和焦炭、硅石按一定比例加入电炉或高炉中，在1350℃和1600℃下熔化，碘和氟化氢、四氟化硅一起挥发出来，炉气用水吸收后形成含氟硅酸的料液，然后用离子交换法回收碘。由于黄磷厂和钙镁磷肥厂的规模一般都比较小，使得碘的回收装置分散，这些因素都将造成碘回收装置建设投资及碘回收成本的上升，回收的碘量也比较少，因此经济效益不大。

、湿法工艺

湿法工艺主要指磷矿和硫酸、磷酸、硝酸等酸反应，制取普钙、重钙、磷酸和磷肥等产品时，碘进入生产过程中的尾气、磷酸及其相关的废水中，进行回收碘的工艺。因为高浓度磷复肥的高速发展，湿法磷酸产量得到大幅度的提升，湿法磷酸生产过程中，因为生产工艺的不同，碘进入气相、液相和固相的比例是不一样的。碘在气相中的分布比列是非常大的，且随着磷酸反应温度的升高气相中碘的比列越大。

湿法工艺主要有离子交换法、溶剂萃取法、空气吹出法等工艺。主要是针对磷化工生产过程中的磷酸、氟硅酸、及含碘循环水等含碘液体中回收提取碘。有磷矿参与的化工反应（或磷矿下游产品参与的反应）不论是热法磷化工还是湿法磷化工，尾气中都含有氟、硅和碘资源。气相中的碘为分子I₂和HI状态，氟为SiF₄和HF等复杂成分。目前，回收尾气中碘的技术方案有若干，但都是针对磷化工生产过程中的含碘液体中回收提取碘，并没有同时回收尾气中的氟和硅资源，且在实施过程中，容易出现硅胶堵塞问题。 

发明内容

本发明的目的是不仅回收磷化工生产中尾气中的碘，而且有效解决了回收过程中硅胶堵塞问题，同时回收尾气中夹带的氟和硅资源。