专利名称：一种应用于复合萃取剂萃取精制湿法磷酸的预处理方法
技术领域：
本发明涉及一种应用于萃取精制湿法磷酸的预处理方法，尤其一种应用于复合萃取剂萃取精制湿法磷酸的预处理方法，具体适用于增强预处理效果，并降低后续生产难度。
背景技术：
目前，萃取精制湿法磷酸中的预处理方法一般包括脱氟、脱硫与过滤操作。实际应用中，先进行脱氟、脱硫，再进行过滤以对湿法磷酸进行净化处理，但由于我国大部分的磷矿都是中低品位的，用这种磷矿生产的湿法磷酸经过浓缩以后，浓缩酸中杂质含量高、固体颗粒多、粘度大，因而当进行脱氟、脱硫之后的过滤操作时，过滤就会非常困难，不仅操作难度较高，而且过滤效果不好，易给后续工艺增加难度。此外，上述由中低品位磷矿生产、经过浓缩以后的浓缩酸不仅仅具有杂质含量高、 固体颗粒多、粘度大的缺点，而且酸中的各种杂质都处于过饱和状态，即使能勉强过滤成清澈溶液，但当放置一天或经萃取剂萃取后，那些在酸中处于过饱和状态的杂质就会形成固体沉淀颗粒沉淀出来，从而出现所谓的“继沉淀”现象，这会给湿法磷酸的萃取精制带来严重的问题1、“继沉淀”现象产生的固体颗粒会导致混合相分相困难，甚至无法分相；2、“继沉淀”现象产生的固体颗粒会附着在萃取设备的管道和内壁上，造成液体的输送困难，甚至会堵塞通道，导致设备无法正常运转甚至停车。传统的做法中也有在脱氟、脱硫之后采取沉降的方法对湿法磷酸进行净化处理， 即通过沉降让固体颗粒靠重力自然下沉，但这种工艺是一种自然沉降的方法，不仅沉降时间较长，一般少则半月多则一月，而且沉降效果较差，只能沉降出较大的固体颗粒。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的净化处理效果较差、增加后续工艺难度的缺陷与问题，提供一种净化处理效果较好、降低后续工艺难度的应用于复合萃取剂萃取精制湿法磷酸的预处理方法。为实现以上目的，本发明的技术解决方案是
一种应用于复合萃取剂萃取精制湿法磷酸的预处理方法，该预处理方法依次包括脱氟与脱色步骤；所述预处理方法在脱氟、脱色步骤之间还包括沉降步骤；所述预处理方法依次包括以下步骤
脱氟先对湿法制得的粗磷酸进行浓缩，直至粗磷酸中P2O5的质量百分比浓度为45%， 再在浓缩后的粗磷酸中加入Na2CO3进行脱氟，所述Na2CO3的加入量按浓缩后粗磷酸中游离态氟离子化学计量的100% - 120%计算；
沉降先在上述脱氟后的粗磷酸中加入复合沉降剂进行沉降，所述复合沉降剂的体积是脱氟后粗磷酸体积的1%。- 10%。，再搅拌均勻，沉降4小时后即可得到沉降清酸和底流渣酸，所述沉降清酸的体积是脱氟后粗磷酸、复合沉降剂体积之和的85% - 90%，所述底流渣酸送肥料车间制肥；所述复合沉降剂是质量百分比浓度为5% - 15%的水溶液，其溶质为按1 10 - 50质量比配制的非离子表面活性剂与阴离子表面活性剂；
所述非离子表面活性剂为马来酸-丙烯酸共聚物、丙烯酰胺-丙烯酸甲酯-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物、AM-AA-DMA共聚物之一种或按1 1质量比配制的任意两种；
所述阴离子表面活性剂为油基聚氧乙烯(10)醚磷酸酯、辛基硫酸钠、α -烯基磺酸钠、 木质素磺酸钠、硬脂基磺基琥珀酰胺酸二钠、月桂基硫酸铵之一种；
脱色先在上述得到的沉降清酸中加入粉状的活性碳进行脱色，该活性碳与沉降清酸的质量体积比mg/ml为0. 5%- 1. 5% 1，再进行过滤以得到萃取原酸，此时预处理结束；所述萃取原酸中固体物含量< 0. 05wt%o所述复合沉降剂的体积是脱氟后粗磷酸体积的5%。，所述复合沉降剂是质量百分比浓度为10%的水溶液，其溶质为按1:30质量比配制的非离子表面活性剂与阴离子表面活性剂，所述活性碳与沉降清酸的质量体积比mg/ml为1. 25% :1。与现有技术相比，本发明的有益效果为
1、本发明一种应用于复合萃取剂萃取精制湿法磷酸的预处理方法中在对湿法湿法磷酸进行净化处理时，采取复合沉降剂进行沉降的方法，不仅能够有效避免过滤操作所带来的净化效果较差、存在“继沉淀”现象的缺陷，而且能够降低后续工艺的操作难度，其原因在于本发明采取的复合沉降剂具有独特设计，它不仅限定了溶液的浓度，还限定了溶质的种类，使得只有溶液浓度、溶质种类都满足的复合沉降剂才能实现本发明所追求的沉降过程更快、沉降效果更彻底的目的，从而使得沉降清酸的体积是脱氟后粗磷酸、复合沉降剂体积之和的85% - 90%,进而确保最终获得的萃取原酸中的固体物含量< 0. 05wt%o因此本发明不仅净化效果较好，而且能降低后续工艺难度。2、本发明一种应用于复合萃取剂萃取精制湿法磷酸的预处理方法中在净化处理之前只需要进行脱氟步骤，而不像现有技术需要进行脱氟、脱硫操作，简化了操作工艺，其原因在于首先，本发明的应用对象是复合萃取剂萃取精制湿法磷酸工艺，该工艺中采取复合萃取剂来萃取精制湿法磷酸，由于复合萃取剂对磷酸有很高的选择性，而对硫酸根则选择性很小，除不除硫酸根不仅对萃取的进行没有妨碍，而且对萃取有机相中硫酸根含量影响不大，因而完全可在萃取后再进行脱硫，那时一次脱硫就可以达到国标对硫酸根的要求； 其次，如果本发明在脱氟后就脱硫，由于现有技术中一般采用钙盐或者钡盐脱硫，若采用钙盐，脱硫后生成的硫酸钙在磷酸里面的溶解度较大，不仅不能彻底去除硫酸根，而且会带入钙离子，降低磷酸质量，阻碍后续复合萃取剂对磷酸的萃取，若采取钡盐，脱氟后磷酸中硫酸根的含量远大于萃取后磷酸中硫酸根的含量，因而势必会增加钡盐的用量，而钡盐的成本又太高，从而大大增加脱硫成本。因此本发明不仅简化了操作工艺，而且降低了脱硫成本。3、本发明一种应用于复合萃取剂萃取精制湿法磷酸的预处理方法在脱氟步骤中， 脱氟的对象只是游离态氟离子，并不追求脱氟率，只需要适当减少游离氟以防其影响萃取过程和设备即可，其原因在于由于很多磷肥企业采用含铝水处理剂，或者使用含铝较高的磷矿来生产湿法磷酸，铝的存在会使脱氟效果大打折扣，若在脱氟过程中过于追求脱氟率， 则得不偿失，因而只需要适当减少游离态氟离子，确保其不影响萃取过程和设备即可，该要求大大简化了操作工艺。因此本发明简化了操作工艺。
具体实施例方式以下结合实施例和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。一种应用于复合萃取剂萃取精制湿法磷酸的预处理方法，该预处理方法依次包括以下步骤
脱氟先对湿法制得的粗磷酸进行浓缩，直至粗磷酸中P2O5的质量百分比浓度为45%， 再在浓缩后的粗磷酸中加入Na2CO3进行脱氟，所述Na2CO3的加入量按浓缩后粗磷酸中游离态氟离子化学计量的100% - 120%计算；
沉降先在上述脱氟后的粗磷酸中加入复合沉降剂进行沉降，所述复合沉降剂的体积是脱氟后粗磷酸体积的1%。- 10%。，再搅拌均勻，沉降4小时后即可得到沉降清酸和底流渣酸，所述沉降清酸的体积是脱氟后粗磷酸、复合沉降剂体积之和的85% - 90%，所述底流渣酸送肥料车间制肥；
所述复合沉降剂是质量百分比浓度为5% - 15%的水溶液，其溶质为按1 10 - 50质量比配制的非离子表面活性剂与阴离子表面活性剂；
所述非离子表面活性剂为马来酸-丙烯酸共聚物、丙烯酰胺-丙烯酸甲酯-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物、AM-AA-DMA共聚物之一种或按1 1质量比配制的任意两种；
所述阴离子表面活性剂为油基聚氧乙烯(10)醚磷酸酯、辛基硫酸钠、α -烯基磺酸钠、 木质素磺酸钠、硬脂基磺基琥珀酰胺酸二钠、月桂基硫酸铵之一种；
脱色先在上述得到的沉降清酸中加入粉状的活性碳进行脱色，该活性碳与沉降清酸的质量体积比mg/ml为0. 5%- 1. 5% 1，再进行过滤以得到萃取原酸，此时预处理结束；所述萃取原酸中固体物含量< 0. 05wt%o所述复合沉降剂的体积是脱氟后粗磷酸体积的5%。，所述复合沉降剂是质量百分比浓度为10%的水溶液，其溶质为按1:30质量比配制的非离子表面活性剂与阴离子表面活性剂，所述活性碳与沉降清酸的质量体积比mg/ml为1. 25% :1。本发明的原理说明如下
1、关于复合萃取剂萃取精制湿法磷酸
本发明针对的是复合萃取剂萃取精制湿法磷酸，该种复合萃取剂不仅有对磷酸的高选择性(基本上只萃取磷酸，而非常少的萃取其它杂质)，对金属离子和杂质阴离子的高排斥性，还有更宽的磷酸萃取容许浓度范围，能使萃取率进一步提升至85-90%。这些特点使得复合萃取剂对萃取原酸没有什么太多的要求，因而本预处理方法只要不让固体颗粒、有机物进入萃取槽就可满足要求，即萃取原酸中固体物含量< 0.05wt%，而不需要在预处理中进行脱硫、脱重金属，即使脱氟也不追求脱氟率，大大简化了预处理方法。本发明常配合的复合萃取剂的成分及其重量份比为酮醚醇酯=60 - 80:15 -20 5 - 15，所述酮醚的成分及其重量份比为酮醚=95 - 60:5 - 40 ；所述酮指甲基异丙基酮、二异丙基酮、二异丁基酮、甲基异丁基酮或环己酮，所述醚指二异丙醚或二异丁醚，所述醇指正丁醇、异丁醇、正戊醇、异戊醇或环己醇，所述酯指三丁氧基乙基磷酸酯或磷酸三丁 2、关于脱硫
本发明的应用对象是复合萃取剂萃取精制湿法磷酸工艺，该工艺中采取复合萃取剂来萃取精制湿法磷酸，由于复合萃取剂对磷酸有很高的选择性，而对硫酸根则选择性很小，除不除硫酸根不仅对萃取的进行没有妨碍，而且对萃取有机相中硫酸根含量影响不大，因而完全可在萃取后再进行脱硫，那时一次脱硫就可以达到国标对硫酸根的要求。如果本发明在脱氟后就脱硫，由于现有技术中一般采用钙盐或者钡盐脱硫，若采用钙盐，脱硫后生成的硫酸钙在磷酸里面的溶解度较大，不仅不能彻底去除硫酸根，而且会带入钙离子，降低磷酸质量，阻碍后续复合萃取剂对磷酸的萃取；若采取钡盐，由于脱氟后磷酸中硫酸根的含量远大于萃取后磷酸中硫酸根的含量，因而势必会增加钡盐的用量，而钡盐的成本又太高，从而大大增加生产成本。因此本发明在脱氟后不进行脱硫，不仅简化了操作工艺，从整体上看， 还降低了脱硫成本。3、关于沉降
本发明采取的沉降操作是为后续复合萃取剂萃取精制湿法磷酸服务的，由上述对复合萃取剂萃取精制湿法磷酸的介绍可知，该种复合萃取剂的特点为对磷酸具有高选择性， 对金属离子、杂质阴离子具有高排斥性，还有更宽的磷酸萃取容许浓度范围，使萃取率进一步提升至85-90%。因而本发明沉降的目的就是更彻底、更快速的去除磷酸中的固体颗粒，提高净化效果(净化效果可从沉降清酸的体积是脱氟后粗磷酸、复合沉降剂体积之和的 85% - 90%,以及萃取原酸中固体物含量< 0. 05wt%上证明)，从而确保后续萃取剂萃取精制湿法磷酸的效果。为实现这个目的，本发明对复合沉降剂的溶液浓度、溶质种类进行了独特设计，该独特设计在沉降过程中产生的作用如下
本发明采取的阴离子表面活性剂在沉淀颗粒表面吸附，降低了沉淀颗粒表面的表面能，促使更多的沉淀物的分子在此表面结晶析出，而本发明采取的非离子表面活性剂对细小颗粒的吸附，使这些细小颗粒聚集成较大颗粒，从而能够很快沉降；加上阴离子表面活性剂对磷酸溶液的降粘作用，使得沉降过程更快、更彻底；如果改变复合沉降剂中溶质的种类，其沉降效果明显不如本发明要不由于架桥作用，沉降得到的沉降清酸所占的比例不到沉降槽内反应溶液总高度的20%，要不就是没有沉降效果；如果改变复合沉降剂中的配比或配合，就会导致萃取原酸更加粘稠，不仅降低净化效果，也不利于后续工艺的进行。4、关于脱氟
本发明中脱氟的对象只是游离态氟离子，并不追求脱氟率，其原因在于由于很多磷肥企业采用含铝水处理剂，或者使用含铝较高的磷矿来生产湿法磷酸，铝的存在会使脱氟效果大打折扣，因此本发明中的脱氟过程不追求脱氟率，若过于追求脱氟率，则得不偿失，因而只需要适当减少游离态氟离子，确保其不影响萃取过程和设备即可，从而简化了操作工艺。5、关于脱色
脱色是为了避免在湿法磷酸的萃取精制过程中由于萃取原酸中的有机物而产生大量界面污物(界面污物的积累会使界面污物的厚度增加，最终会使分相无法完成，导致萃取过程无法进行)，从而直接影响萃取过程的进行。实施例1
一种应用于复合萃取剂萃取精制湿法磷酸的预处理方法，该预处理方法依次包括以下步骤
脱氟先对湿法制得的粗磷酸进行浓缩，直至粗磷酸中P2O5的质量百分比浓度为45%，再在浓缩后的粗磷酸中加入Na2CO3进行脱氟，所述Na2CO3的加入量按浓缩后粗磷酸中游离态氟离子化学计量的100% - 120%计算；
沉降先在上述脱氟后的粗磷酸中加入复合沉降剂进行沉降，所述复合沉降剂的体积是脱氟后粗磷酸体积的1%。，再搅拌均勻，沉降4小时后即可得到沉降清酸和底流渣酸，所述沉降清酸的体积是脱氟后粗磷酸、复合沉降剂体积之和的85% - 90%，所述底流渣酸送肥料车间制肥；
所述复合沉降剂是质量百分比浓度为5%的水溶液，其溶质为按1:10质量比配制的非离子表面活性剂与阴离子表面活性剂；
所述非离子表面活性剂为丙烯酰胺-丙烯酸甲酯-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物，所述阴离子表面活性剂为木质素磺酸钠；
脱色先在上述得到的沉降清酸中加入粉状的活性碳进行脱色，该活性碳与沉降清酸的质量体积比mg/ml为0. 5% :1，再进行过滤以得到萃取原酸，此时预处理结束；所述萃取原酸中固体物含量< 0. 05wt%。实施例2:
步骤同实施例1，不同之处在于
沉降所述复合沉降剂的体积是脱氟后粗磷酸体积的5%。，所述复合沉降剂是质量百分比浓度为10%的水溶液，其溶质为按1:30质量比配制的非离子表面活性剂与阴离子表面活性剂，所述非离子表面活性剂是按质量比1:1混合的AM-AA-DMA共聚物与马来酸-丙烯酸共聚物，所述阴离子表面活性剂是油基聚氧乙烯(10)醚磷酸酯； 脱色所述活性碳与沉降清酸的质量体积比mg/ml为1. 25% =I0实施例3
步骤同实施例1，不同之处在于
沉降所述复合沉降剂的体积是脱氟后粗磷酸体积的10%。，所述复合沉降剂是质量百分比浓度为15%的水溶液，其溶质为按1 50质量比配制的非离子表面活性剂与阴离子表面活性剂，所述非离子表面活性剂是马来酸-丙烯酸共聚物，所述阴离子表面活性剂是硬脂基磺基琥珀酰胺酸二钠；
脱色所述活性碳与沉降清酸的质量体积比mg/ml为1. 5% :1。以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。
权利要求
1.一种应用于复合萃取剂萃取精制湿法磷酸的预处理方法，该预处理方法依次包括脱氟与脱色步骤，其特征在于所述预处理方法在脱氟、脱色步骤之间还包括沉降步骤；所述预处理方法依次包括以下步骤脱氟先对湿法制得的粗磷酸进行浓缩，直至粗磷酸中P2O5的质量百分比浓度为45%， 再在浓缩后的粗磷酸中加入Na2CO3进行脱氟，所述Na2CO3的加入量按浓缩后粗磷酸中游离态氟离子化学计量的100% - 120%计算；沉降先在上述脱氟后的粗磷酸中加入复合沉降剂进行沉降，所述复合沉降剂的体积是脱氟后粗磷酸体积的1%。- 10%。，再搅拌均勻，沉降4小时后即可得到沉降清酸和底流渣酸，所述沉降清酸的体积是脱氟后粗磷酸、复合沉降剂体积之和的85% - 90%，所述底流渣酸送肥料车间制肥；所述复合沉降剂是质量百分比浓度为5% - 15%的水溶液，其溶质为按1 10 - 50质量比配制的非离子表面活性剂与阴离子表面活性剂；所述非离子表面活性剂为马来酸-丙烯酸共聚物、丙烯酰胺-丙烯酸甲酯-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物、AM-AA-DMA共聚物之一种或按1 1质量比配制的任意两种；所述阴离子表面活性剂为油基聚氧乙烯(10)醚磷酸酯、辛基硫酸钠、α -烯基磺酸钠、 木质素磺酸钠、硬脂基磺基琥珀酰胺酸二钠、月桂基硫酸铵之一种；脱色先在上述得到的沉降清酸中加入粉状的活性碳进行脱色，该活性碳与沉降清酸的质量体积比mg/ml为0. 5%- 1. 5% 1，再进行过滤以得到萃取原酸，此时预处理结束；所述萃取原酸中固体物含量< 0. 05wt%o
2.根据权利要求1所述的一种应用于复合萃取剂萃取精制湿法磷酸的预处理方法，其特征在于所述复合沉降剂的体积是脱氟后粗磷酸体积的5%。，所述复合沉降剂是质量百分比浓度为10%的水溶液，其溶质为按1:30质量比配制的非离子表面活性剂与阴离子表面活性剂，所述活性碳与沉降清酸的质量体积比mg/ml为1. 25% =I0
全文摘要
一种应用于复合萃取剂萃取精制湿法磷酸的预处理方法，该预处理方法依次包括脱氟、沉降与脱色步骤，脱氟中只追求脱氟率，沉降中采取复合沉降剂进行沉降，该复合沉降剂是质量百分比浓度为5%–15%的水溶液，其溶质为按1:10–50质量比配制的非离子表面活性剂与阴离子表面活性剂，脱色中采取粉状的活性碳进行脱色，预处理结束后的萃取原酸中固体物含量﹤0.05wt%。本设计不仅净化效果较好、能降低后续工艺难度，而且简化了操作工艺、降低了脱硫成本。
文档编号C01B25/234GK102556991SQ20121000659
公开日2012年7月11日 申请日期2012年1月11日 优先权日2012年1月11日
发明者吴杰 申请人:吴杰