[发明专利]在生产中降低湿法磷酸中Al2O3含量的湿法磷酸工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种生产中降低湿法磷酸中Al₂O₃含量的湿法磷酸工艺，属于湿法磷酸净化领域。

背景技术

湿法磷酸是生产磷肥，如磷酸二铵(DAP)、磷酸一铵(MAP)等的重要原料，同时也是生产饲料，如磷酸氢钙(DCP)、磷酸二氢钙(MCP)等的重要原料。但近年来随着磷矿资源的不断开发利用，高品位磷矿资源储量逐渐减少，使得我国的磷矿资源逐渐贫化，中低品位的磷矿资源占总量的80％以上。随着磷矿品位的不断降低，磷矿中铁、镁、铝等杂质的含量逐渐升高，直接导致湿法磷酸的杂质含量升高，使得湿法磷酸后续产品的加工过程趋于复杂化，产品的品质也难以达到优等品的要求，经济效益降低。尤其是对生产合格的饲料级磷酸二氢钙等产品的过程带来很大困难与挑战。在国标要求中，磷酸二氢钙中的水溶磷、氟等指标都有严格的规定，但随着湿法磷酸中杂质含量的升高，磷酸二氢钙产品的水溶磷、氟的含量等指标不合格，使得产品品质受到直接影响，必须经过繁复的净化过程后才能满足生产的要求。因此，寻求经济成本低、操作简便的降低湿法磷酸中杂质的办法尤为重要。

国内外关于湿法磷酸净化方面的技术报道很多，常见的方法主要有以下几种：1.有机溶剂萃取净化法。该方法利用磷酸在有机溶剂和水相中的分配比不同将磷酸和水相中的杂质分离，净化后的湿法磷酸品质较高，甚至可以和热法酸相媲美。但是净化过程的工艺流程较长且成本较高，净化后的湿法磷酸多用于工业级磷化工产品。2.离子交换净化法。离子交换法也是一种湿法磷酸的净化方法，利用树脂上的离子和杂质离子进行交换，从而达到净化湿法磷酸的目的，净化后的湿法磷酸品质也较好，但净化过程的成本高。3.化学沉淀法。该方法是通过引入某些物质使杂质离子形成不溶或者难溶性的复杂化合物沉淀析出，然后再通过沉降或者过滤等方式将其移出体系而达到净化的目的。该方法操作简单，处理过程的成本相对较低。4.膜分离法。利用分离膜孔径的区别，选择性透过杂质从而达到分离净化的目的，同样过程的成本高。此外还有电渗析法，结晶法等。

如：美国专利文献US4379776中提出了将湿法磷酸直接经过自然沉降、熟化后，使得金属杂质离子以继沉淀盐的形式析出，经过滤除去继沉淀盐等，从而达到净化湿法磷酸的目的。从表观上看，该方法操作简单，经济成本低廉，但实际上，该方法所需要的沉降时间长达十几天甚至是几个月之久，较长的沉降时间直接导致产能下降，而且沉降过程所需的设备及占地面积较大，导致投资费用较高。同时杂质以继沉淀盐析出时也会携带P₂O₅，导致磷损失较严重。美国专利文献US4377560中也讲述了类似的观点。

美国专利文献US3494736中提出了一种降低湿法磷酸中Al₂O₃的方法。主要分为三个部分，首先向湿法磷酸中补加氢氟酸，使得湿法磷酸中的活性硅转变为SiF₆^2-，然后向酸中加入钠盐，优选的钠盐为碳酸钠，首先形成Na₂SiF₆沉淀析出，然后再根据酸中Al₂O₃的含量，合理调整钠离子，氟离子的比例，使其和铝离子一起形成Na₃AlF₆(钠冰晶石)析出，从而达到移除湿法磷酸中Al₂O₃的目的。该方法操作步骤相对较多，且钠冰晶石在湿法磷酸中具有一定的溶解度，导致除铝的效果有限。

美国专利文献US4299804中描述了一种降低湿法磷酸中镁和铝的方法。具体过程为向浓度为25～33％(以P₂O₅计)，最多到40％的湿法磷酸中加入氟(多是氟化钠或者是氢氟酸)，依据其中镁和铝的具体含量，可能需要加入镁盐或者铝盐，使三种离子满足一定的摩尔比，其中F/Al在3.5～7之间，Al/Mg在1.1～2 之间，置于60℃左右16～20h，使其形成化合物MgAl₂F₈和MgAlF₅沉淀析出，从而起到净化湿法磷酸的目的。该方法多适用于铝含量较高的磷矿，但是我国的大多属于高镁磷矿，应用范围受到一定的限制。

中国专利文献ZL103523764中，也提出了一个降低湿法磷酸中镁和铝的方法，即向湿法磷酸中加入氟铵类物质，静置沉降后使得酸中的镁和铝沉淀析出，经过滤分离沉淀物，清液即为净化湿法磷酸。使用该方法镁和铝的脱除率在 5～40％左右。该方法静置时间相对较长，且除去的效果有限。