[发明专利]一种磷矿酸解含氟尾气应用于生产高水溶率肥料级磷酸一铵的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含氟废气综合利用的方法，尤其应用于生产高水溶率肥料级磷酸一铵。

背景技术

氟是人体需要的微量元素之一，有助于身体正常代谢，但是，氟也是限量元素，摄入过多会对人体有害，甚至产生毒性反应引起病变，除了对人群造成各种危害外，还对动植物造成危害，氟污染严重时可致动物死亡，植物坏死。

工业上含氟废气主要指气态氢氟酸和四氟化硅。氟资源有90%以上伴生在磷矿中，全球磷矿的储量约600亿吨，中国磷矿的储量接近全球磷矿储量的三分之一，磷矿中约有3%的氟含量（质量分数）。以磷矿为原料的磷酸和磷肥的生产过程，会产生大量的含氟废气，主要成分为四氟化硅，对其回收利用即可实现氟资源的物尽所用，又能解决废气外排的问题。

专利申请号为201310010638.9《回收湿法磷酸尾气中氟生产氟化氢铵的方法》公开了一种氟尾气回收生产氟化氢铵的方法，该方法用氟化铵对湿法磷酸尾气进行含氟气体的吸收，制得的氟硅酸溶液通入氨气沉淀析出白炭黑，最后将氟化氢铵溶液通过冷却结晶器冷却结晶，得到氟化氢铵晶体，用此方法得到的氟化氢铵纯度较高，但是该生产过程所需成本较高，在氟硅酸溶液通入氨气反应的终点pH值较高，反应过程温度较高，会有大量的氨气溢出。

专利申请号为201210203327.X《用萃余酸生产工业磷酸一铵联产肥料级磷酸一铵的方法》和专利申请号为201210110205.6《萃余酸生产磷酸一铵的方法》，公开了一种萃余酸用于工业磷酸一铵和肥料级磷酸一铵的生产方法，该方法用氨中和后的料浆与氟硅酸、氟化铵等改性剂混合，对萃余酸进行净化，净化的酸用于工业磷酸一铵产品的生产，萃余酸净化过程得到的滤渣，加入中和好的料浆中，用于肥料级磷酸一铵的生产，用此方法的目的是将萃余酸综合利用起来，提高工业磷酸一铵和肥料级磷酸一铵的产量，但是对于肥料级磷酸一铵产品的水溶率会造成重大影响，产品的水溶率大大降低，因为萃余酸净化过程得到的滤渣含有大量的铁、铝、镁杂质，加入中和好的料浆后，会与氨形成大量的枸溶性的物质(“S”、“Q”、“R”、“T”、“U”)，极大地影响产品的质量。同时，该方法所加氟的量较大，会对人群和动植物造成各种危害外，氟污染严重时可致动物死亡，植物坏死。

根据国内外有关文献介绍，综合利用含氟废气的方法有很多，主要分为湿法和干法两种，湿法是采用吸收液对含氟废气进行吸收，主要得到氟硅酸和含氟盐类，而干法是采用固体吸收剂对含氟废气进行吸收，主要得到含氟盐类。但国内工业化生产并不多，综合利用经济效益较差。因此，提高含氟废气的综合利用水平是本领域研究的重点。

发明内容

为提高氟资源的综合利用水平，本发明提供了一种磷矿酸解含氟尾气应用于生产高水溶率肥料级磷酸一铵的方法。

本发明所采用的技术方案是：磷矿酸解含氟尾气应用于生产高水溶率肥料级磷酸一铵的方法，包括以下步骤：

A、吸收：用氨水或气氨对磷矿酸解槽的含氟尾气进行吸收，得到吸收液；

B、中和分离：对吸收液再次采用气氨进行中和，中和时间5s内，含氟中和液固液分离，得到氟化铵溶液和硅胶；

C、混合：将湿法磷酸和步骤B得到的氟化铵溶液预混合，得到预混合液；其中氟化铵溶液中氟元素与湿法磷酸中铁元素和铝元素总量的摩尔比为1.0~1.5；

D、中和：在预混合液中通入氨进行中和，得到中和液，反应终点控制中和液的中和度为1.02；

E、浓缩和干燥：将反应好的中和液进行加热浓缩、干燥，得到肥料级磷酸一铵产品。

发明人在研究中发现，吸收液的再次氨中和在管式反应器中反应，中和时间短，生成的硅胶比表面积大，反应终点pH值较低，基本不存在氨气溢出的问题，是一种即高效又环保的吸收方法。用氨中和分离的硅胶，可以用于制造玻璃、光纤和白炭黑等，一方面解决了含氟废气的净化问题，充分利用氟硅资源，保护了环境，另一方面也增加了经济效益。

同时，发明人在研究中发现，在湿法磷酸中添加氟化铵溶液后，生产出来的肥料级磷酸一铵产品的水溶率和白度有明显的提升。在湿法磷酸的制备过程中，磷矿酸解时会产生大量含氟废气，其中磷矿中75%的氟进入湿法磷酸，剩下25%左右的氟进入尾气系统。为了提高肥料级磷酸一铵产品的水溶率和白度，可以将磷矿酸解时会产生的含氟废气用氨进行吸收，分离硅胶，得到的氟化铵溶液与湿法磷酸预混合，用于肥料级磷酸一铵产品的制备。