[发明专利]一种催化提高湿法磷酸汽提脱氟效率的方法

说明书

本发明公开了一种催化提高湿法磷酸汽提脱氟效率的方法，涉及湿法磷酸脱氟工艺技术领域。对原料磷酸进行脱砷、脱重金属净化工序，得到澄清、杂质含量低的净化浓磷酸；在净化浓磷酸中添加了脱氟催化剂后，再与脱氟剂混合加热后进行汽提脱氟，可以有效降低脱氟阻力，提高脱氟效率，降低脱氟过程中的脱氟剂、蒸汽和用电消耗，降低脱氟成本；脱氟工序采用汽提脱氟工艺，采取间接蒸汽加热方式；生产脱氟磷酸的效率高，产量高，消耗低，磷酸品质较好，杂质含量低，其磷氟比(P₂O₅/F)可达285以上，能直接用于生产饲料级磷酸钙盐。

技术领域

本发明涉及湿法磷酸脱氟工艺技术领域，具体涉及一种催化提高湿法磷酸汽提脱氟效率的方法。

背景技术

20世纪50年代以来，世界各国大量使用以湿法磷酸为原料生产磷酸钙盐作为饲料添加剂，其中又以磷酸氢钙为主。采用湿法磷酸生产饲料磷酸盐的关键技术是湿法磷酸的净化，即将湿法磷酸中的氟含量及其它杂质的含量通过净化达到生产饲料级磷酸盐的要求。而脱氟技术的优劣直接影响到最终产品的产量和质量。

湿法磷酸脱氟的技术主要有两种：化学沉淀法和汽提脱氟法。化学沉淀法的原理是加入钠盐或钾盐，将磷酸中的氟硅酸转化为氟硅酸钠或氟硅酸钾沉淀，从而达到脱氟的目的。但是脱氟效率不高，需要加入石灰乳进行二次沉淀脱氟，过程操作较为复杂，且磷损失较大。汽提脱氟法的原理是向磷酸中加入活性SiO₂，磷酸通过热介质加热后，酸中的HF和H₂SiF₆与SiO₂反应转化为SiF₄逸出，从而达到脱氟的目的。根据磷酸加热方式的不同，汽提脱氟法又分为槽式脱氟工艺和塔式脱氟工艺两种。

槽式脱氟工艺的原理是向浓磷酸中添加活性SiO₂，向装有浓磷酸的贮槽中鼓入热空气，酸中的HF和H₂SiF₆于约80℃下呈SiF₄随鼓入空气自酸中逸出。该方法磷酸是连续相，空气是分散相，磷酸与空气接触不充分，脱氟效果不佳。而且存在设备投资高、能耗大的缺点，目前工业上采用的较少，工业生产使用较多的是塔式脱氟，即汽提脱氟。

塔式脱氟工艺的原理是浓磷酸与活性SiO₂按比例混合后，通过酸加热器循环加热后喷淋至空塔中，空塔底部通入常温空气，使浓酸液滴与常温空气逆流接触将酸中HF、H₂SiF₆以SiF₄的形态逸出。此过程主要是针对可挥发含氟化物，如溶解于液相中的HF、H₂SiF₆，主要反应式为：

6HF+SiO₂→H₂SiF₆+2H₂O。

H₂SiF₆→SiF₄↑+2HF↑。

通过加入活性SiO₂，将HF转化为H₂SiF₆，再通过提高磷酸温度、鼓入空气的方法，将H₂SiF₆分解为SiF₄，使其自酸中脱出，脱除一部分氟。

而另一部分氟以含氟络合物的形式存在，如磷酸中的氟经常和金属铝生成稳定的、低温时难以破坏的、正价或负价的F-Al络合物，如AlF²⁺、AlF₂⁺、[AlF₄·H₂O]^-、[AlF₅·5H₂O]^2-、AlF₆^3-等，这些含氟络合物以金属微细晶体的形式存在于磷酸中，属于不可挥发氟化物，需通过过滤或沉降将其脱除，在汽提脱氟过程中，此类氟化物的存在会严重影响脱氟效率和产量。