专利名称：湿法磷酸脱氟用的脱氟剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是用于从湿法磷酸中除去含氟杂质的脱氟剂。
随着在饲料、食品业中对磷酸盐需求量的增长，高质量磷酸的用量也越来越大。制备高纯度磷酸的关键之一是脱除其中HF、H2SiF6等形式的有害含氟杂质。例如在饲料磷酸盐的生产中有采用Ca(OH)2的两段中和工艺，其第一步就是用石灰脱氟，得到枸溶性的肥料磷酸盐，其不仅难于过滤和产品价值低，而且会使磷酸中的P2O5严重损失，损失率可达30-50%。目前用于从湿法磷酸中脱氟的方法大致有浓缩法、萃取法、沉淀法和吸附法等几种，但由于其脱氟的作用机理与方式单一，脱氟效果并不令人满意。例如用浓缩法处理后的净化磷酸中仍含有0.25-0.45%的残余氟;萃取法的脱氟率也仅为70%左右。而且其所用设备及操作也较复杂，处理费用高。常规的沉淀法通常是以Na2CO3、Na2SO4等物质作为沉淀剂，通过生成Na2SiF6沉淀而达到脱氟目的。一方面其只能脱除磷酸中H2SiF6形式的氟，而对HF等其它形式的氟无能为力，另一方面生成的Na2SiF6沉淀也仍有一定程度的溶解度，因此处理后的净化磷酸中一般仍有0.3-0.6%的残余氟存在。吸附法则有以聚氯乙烯滤布或纤维聚四氟乙烯等作为吸附脱氟材料的报道，虽脱氟效率可达99%以上，但因交换量小，用于实际生产仍有困难。
本发明的目的是提供一种从湿法磷酸中除去含氟杂质的高效脱氟剂。更具体地讲本发明提供的是一种可同时发挥沉淀和吸附双重作用而实现脱氟的脱氟剂。
在本发明所说的脱氟剂中，至少应包含有本发明认为脱氟所必须的两种成分，一种是碱金属成分，例如可用常用的碱金属的碱类、盐类等化合物提供，另一种是在磷酸中可以分解产生出二氧化硅的硅酸化合物，如水合硅酸、硅酸钠、硅酸钾、硅酸镁等碱金属或某些碱土金属硅酸盐等。除此而外，根据不同目的和其它需要还可增加其它的适当成分，如活性炭等。为避免因脱氟过程向磷酸中引入过多不必要的杂质而可能带来的麻烦，建议以尽量采用如碱金属的碳酸盐、碳酸氢盐和/或水合硅酸或碱金属硅酸盐等作原料为好。
在湿法磷酸中，随着生产所用磷矿石原料的来源不同，含氟杂质的存在形式和存在量可有较大差异，但主要是不同相对含量的HF和H2SiF6的形式。对各种脱氟剂脱氟效果的实验结果考察发现，在传统的以碱金属作沉淀剂的基础上，增加了在磷酸中可分解产生SiO2的硅酸化合物成分后，脱氟效率明显提高，净化磷酸中的残余氟含量可远远低于0.1%。进一步的实验证实，这些硅酸化合物在磷酸中所分解产生的是具有良好吸附性能的活性SiO2，它对HF、H2SiF6和已形成的氟硅酸碱金属盐等各种形式的含氟化合物均有较强的吸附作用。正是在这种沉淀与吸附的双重作用下，使各种形式的含氟杂质被有效地除去，脱氟效率极大地提高。而这种吸附作用对磷酸中P2O5的损失却极小。为此，为达到能通过沉淀与吸附双重作用脱氟的目的，在本发明的脱氟剂中两种必须的脱氟成分应具备足够的量硅酸化合物的量为应使其在磷酸中能分解产生的SiO2总量不低于与磷酸中的氟生成氟硅酸类物质所需理论量的1.2倍，碱金属成分的量至少应等于与磷酸中的氟生成氟硅酸盐所需的理论量。其中硅酸化合物的具体用量可由所选用的不同硅酸化合物的化学式计算或由实验测定得到的其在磷酸中的SiO2产生量计算出。
如前所述，为避免带入不必要的其它杂质成分，以采用碱金属碳酸盐或碳酸氢盐和/或水合硅酸或碱金属硅酸盐类原料为好，其中尤以同时采用碱金属碳酸盐(或碳酸氢盐)和碱金属硅酸盐的形式为可取，其中以后者保证SiO2的量，又以前者补充必须的碱金属成分的量。其原因除常见易得外，还由于，例如虽然单独采用复合形式的碱金属硅酸盐也可以达到通过沉淀和吸附作用脱氟的目的，但由其化学通式M2O·nSiO2·mH2O可知，其中的n可为1-5，一般常为2.8-3.5，因此为保证发挥足够沉淀作用生成M2SiF6沉淀时对碱金属成分所需的理论量，SiO2的实际量往往会超量许多倍，既造成不必要的浪费，也增大了废渣的产出量及其处理问题，同时随之也会增大磷酸中P2O5的损失率。另一方面，由于碱金属硅酸盐一般为液态形式，如此过量使用的结果会大大降低磷酸的浓度，从而也会影响脱氟的相对效果。因此单独使用碱金属硅酸盐的形式虽无不可，但并非是最佳的。不同浓度的磷酸对脱氟效果影响的实验结果见表1。
实验结果表明，本发明的脱氟剂中在保证上述碱金属成分和硅酸化合物用量范围的基础上，适当提高硅酸化合物用量的过剩度是可以提高脱氟效果的。硅酸化合物不同过剩用量对脱氟效果的影响见表2。
使用由硅酸钠和碳酸钠双组分组成的脱氟剂的具体脱氟效果见表3，其中硅酸钠的用量约为理论量的1.5倍。
表权利要求
1.一种用于从湿法磷酸中除去含氟杂质的含有碱金属成分的脱氟剂，其特征在于至少应含有碱金属和在磷酸中可以分解产生出二氧化硅的硅酸化合物两种成分，其中硅酸化合物的量应使其在磷酸中能分解产生的二氧化硅总量不低于与磷酸中的氟生成氟硅酸类物质所需理论量的1.2倍，碱金属成分的量至少应等于与磷酸中的氟生成氟硅酸碱金属化合物所需的理论量。
2.如权利要求1所述的脱氟剂，其特征在于至少应含有的两种成分分别由碱金属化合物和水合硅酸提供。
3.如权利要求1所述的脱氟剂，其特征在于至少应含有的两种成分由两种碱金属化合物提供，并且其中之一应为碱金属的硅酸盐。
4.如权利要求1至3之一所述的脱氟剂，其特征在于所说的碱金属成分由碱金属的碳酸盐提供。
5.如权利要求1至3之一所述的脱氟剂，其特征在于所说的碱金属为钠。
全文摘要
本发明涉及的是一种用于从湿法磷酸中除去含氟杂质的脱氟剂，其中应包含两种脱氟必须的成分，一种是碱金属成分，如其碱或盐等形式，其量至少应等于与磷酸中的氟生成氟硅酸盐所需的理论量；另一种是在磷酸中能分解产生SiO
文档编号C01B25/22GK1060274SQ9110833
公开日1992年4月15日 申请日期1991年11月1日 优先权日1991年11月1日
发明者赵炳成, 徐世林, 田荣凯 申请人:四川省化学工业研究所