一种湿法制备磷酸过程降低副产物中氟含量的方法
【技术领域】
[0001]本发明公开了一种湿法制备磷酸过程降低副产物中氟含量的方法，属于磷酸制造领域。
【背景技术】
[0002]磷酸是最基本的化学物质之一，在医疗、食品、水处理、化学和电子行业有广泛的应用，因此需求量很大，上述行业需要杂质量少的磷酸，目前湿法磷酸的产量已经占磷酸总产量的85%?90%。中国湿法磷酸的总生产能力2003年大
约为740万吨P205，产量为464万吨P205。湿法磷酸是磷化工的重要的中间产品，一直用于重过磷酸钙、磷酸铵、复合肥料等的生产，但是由于原料和工艺特点致使其含杂质多，主要含铝、铁、镁等磷酸盐，氟硅酸盐和游离硫酸等。由于湿法磷酸需在低粘度下分离杂质，故产品酸浓度较低。为使磷酸的质量符合生产工业级、饲料级、甚至食品级的磷酸盐的要求，必须进行净化与浓缩。随着能源危机的加剧，对湿法磷酸进行深度净化以取代热法磷酸显得日益迫切。
[0003]湿法磷酸净化方法按其性质分类，主要是:溶剂萃取净化法、离子交换树脂法及渗析法、化学沉淀净化法和结晶净化法。在结晶净化中，可分为两类，一类是高浓度磷酸利用其熔点温度直接结晶的净化法，另一类是生成复盐结晶法。冷却结晶法是指磷酸以半水化合物或磷酸盐类的形式从溶液中沉析出来，然后从溶液中分离出晶体以达到净化湿法磷酸的方法。采用结晶法净化磷酸具有产品纯度高、浓度高、能耗低、无污染等优点。在结晶过程中加入添加剂改变杂质在晶体和结晶母液中的配比，可以改变结晶净化的效果，因此结晶法净化磷酸得到了普遍的应用。
【发明内容】
[0004]本发明主要解决的技术问题:针对目前湿法制备出的磷酸含杂质多，主要以氟含量为主，严重影响磷酸应用的弊端，提供了一种湿法制备磷酸过程降低副产物中氟含量的方法，本发明用磷矿石粉碎后加入草酸和琥珀酸，利用曝气和减压工艺先初步除去氢氟酸，再加入钠盐和活性3102生产沉淀过滤，之后在粗磷酸中加入尿素生产磷酸复合盐利用结晶法净化磷酸，得到纯度高的磷酸溶液，本发明用结晶法净化出的磷酸产品含氟杂质少，纯度高，无污染，而且生产工艺简单，成本低，具有广泛的开发应用价值。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:
一种湿法制备磷酸过程降低副产物中氟含量的方法，其特征在于具体制备步骤为:
(1)先选取2?3kg的磷矿石，放入气流粉碎机中粉碎成粒径为10?20μ m的均勾小颗粒，将粉碎后的磷矿石颗粒放入5L的烧杯中，将0.2mol/L草酸溶液和质量分数10%琥珀酸溶液，按体积比1: 1混合后加到含磷矿石颗粒的烧杯中，并高过磷矿石颗粒表面6?8cm，最后将烧杯中物质搅拌混合均匀；
(2)在上述烧杯的下方用曝气鼓风机充入空气，进行曝气，曝气时间为30?60min，曝气的同时在烧杯的上方安装抽气减压装置，减压至-0.05?-0.07Mpa ；
(3)先将上述烧杯中的混合溶液进行离心分离，得上清液，取质量比为1:5的Na2C0#P活性Si02*别加入清液中，搅拌5?6min后将生产的沉淀物过滤去除，取滤液；
(4)取200?300mL的上述的滤液放入500mL的三口烧瓶中，用质量分数20?30%的氨水调节液体的pH值为9?10，然后将三口烧瓶放入恒温水浴中，保持水浴中的温度为40?50°C下，按尿素和滤液固液质量比1:1加入尿素，同时用磁力搅拌器进行搅拌，搅拌速度400?500r/min，在搅拌环境下恒温反应10?30min，之后向溶液中加入3?4g的十二烷基苯磺酸钠，搅拌5?lOmin后将恒温水浴降低到10?15°C，并静置溶液5?lOmin ;
(5)将上述静置后的溶液用布什漏斗进行抽滤，抽滤后取出漏斗中的晶体，并将晶体用无水乙醇反复清洗4?6次，然后将充分洗涤后的晶体加入500mL的烧杯中，再向用杯中加入质量浓度65?70%的ΗΝ03溶液固液质量比为1: 1，并进行搅拌使固、液充分混合，搅拌20?30min后进行过滤，取得滤液即为纯度高的磷酸溶液。
[0006]本发明的应用方法:将本发明制备出的磷酸可以制成磷酸盐应用食品方面或者制成水质稳定剂应用到水处理中，用氟离子选择性电极法测制备出磷酸中氟含量，测4?6次，最终测得氟含量为0.001?0.003%。
[0007]本发明的有益效果是:
(1)本发明用结晶法净化出的磷酸产品含氟杂质少，纯度高而且无污染；
(2)本发明湿法制备磷酸的工艺简单，成本低，具有广泛的开发应用价值。
【具体实施方式】
[0008]首先选取2?3kg的磷矿石，放入气流粉碎机中粉碎成粒径为10?20 μπι的均匀小颗粒，将粉碎后的磷矿石颗粒放入5L的烧杯中，将0.2mol/L草酸溶液和质量分数10%琥珀酸溶液，按体积比1:1混合后加到含磷矿石颗粒的烧杯中，并高过磷矿石颗粒表面6?8cm，最后将烧杯中物质搅拌混合均勾；在烧杯的下方用曝气鼓风机充入空气，进行曝气，曝气时间为30?60min，曝气的同时在烧杯的上方安装抽气减压装置，减压至-0.05?-0.07Mpa ;先将烧杯中的混合溶液进行离心分离，得上清液，取质量比为1:5的Na2C03和活性S1 2分别加入清液中，搅拌5?6min后将生产的沉淀物过滤去除，取滤液；取200?300mL的上述的滤液放入500mL的三口烧瓶中，用质量分数20?30%的氨水调节液体的pH值为9?10，然后将三口烧瓶放入恒温水浴中，保持水浴中的温度为40?50°C下，按尿素和滤液固液质量比1:1加入尿素，同时用磁力搅拌器进行搅拌，搅拌速度400?500r/min，在搅拌环境下恒温反应10?30min，之后向溶液中加入3?4g的十二烧基苯磺酸钠，搅拌5?lOmin后将恒温水浴降低到10?15°C，并静置溶液5?lOmin ;将静置后的溶液用布什漏斗进行抽滤，抽滤后取出漏斗中的晶体，并将晶体用无水乙醇反复清洗4?6次，然后将充分洗涤后的晶体加入500mL的烧杯中，再向用杯中加入质量浓度65?70%的HN03溶液固液质量比为1:1，并进行搅拌使固、液充分混合，搅拌20?30min后进行过滤，取得滤液即为纯度高的磷酸溶液。
[0009]本发明的应用方法:将本发明制备出的磷酸可以广泛应用到化学和电子行业中，用氟离子选择性电极法测其磷酸中氟含量，测4?6次，最终测得氟含量为0.001?0.003%。
[0010]实例1
首先选取2kg的磷矿石，放入气流粉碎机中粉碎成粒径为10 μ m的均勾小颗粒，将粉碎后的磷矿石颗粒放入5L的烧杯中，将0.2mol/L草酸溶液和质量分数10%琥珀酸溶液，按体积比1:1混合后加到含磷矿石颗粒的烧杯中，并高过磷矿石颗粒表面6cm，最后将烧杯中物质搅拌混合均勾；在烧杯的下方用曝气鼓风机充入空气，进行曝气，曝气时间为30min，曝气的同时在烧杯的上方安装抽气减压装置，减压至-0.05Mpa ;先将烧杯中的混合溶液进行离心分离，得上清液，取质量比为1:5的Na2C03和活性S1 2分别加入清液中，搅拌5min后将生产的沉淀物过滤去除，取滤液；取200mL的上述的滤液放入5