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湿法磷酸具有成本低、来源广的优势,但是成产过程中会产生大量杂质,因此在磷肥工业中应用最多在将其进行净化精制以后,可以满足热法磷酸的要求,可以替代热法磷酸制取工业或食品级的磷酸这样既能显著减少能耗,又能增加企业的经济效益,又可以将磷酸盐残渣用于化肥的生产,达到综合利用的目的⑴O因此,发展和研究湿法磷酸技术工艺也日益受到人们的重视本文通过对国内外对湿法磷酸的净化现状进行了综述,以期为我国进一步发展和利用湿法磷酸工艺提供参考首先,溶剂萃取主要是将磷酸溶于有机溶剂中,利用萃取将磷酸中含有的杂质除去在萃取完成之后,用水进行清洗,进行反复萃取工作,萃取得到的磷酸质量分数可达40%左右其次,将萃取所得的磷酸进行蒸储脱水,这样便可以获得质量分数大于75%的工业级或者食品级磷酸在萃取过程中,对磷酸的要求较高,这样可以适当的减少萃取剂的用量就目前而言,我国适用于净化湿法磷酸的萃取剂主要有甲基异丁基酮、二异丙酸等⑵此外,萃取设备的选取也会影响到萃取效果由于磷酸的萃取是在酸性环境中进行,磷酸中含有氟、硅、碑等杂质,因此,因此,在选择萃取设备时,应选择材质较好的设备止匕外,在萃取过程中,经化学反应生成的硫酸钙会导致设备出现堵塞现象,通常需要花费大量的时间去进行清理,严重影响到萃取速度,从而导致生产率下降结晶法主要是将粗磷酸溶液加热,然后冷却,然后结晶成H3P0「
0.5乩0或H3Po4形式的晶体这种方法具有工艺流程短、操作简单等优点通常以此结晶并不能得到高纯度的磷酸,因此需要进行多次结晶但是,多次结晶会导致生产过程难以控制,不能实现大规模生产由于这种方法会受到磷矿石品质影响,一般在结晶的过程中需要选择杂质较少的磷矿石进行结晶除此之外,含有不同杂质的磷矿石结晶条件也不相同,因此,在利用结晶法进行提纯时,需要筛选磷矿石,尽量选择一些含杂质量较少的进行结晶这种方法主要是利用稀磷酸将粗磷中的氟、硫酸根、Fe以及重金属杂质除去其具备成本低、不需要大型设备等优点但是这种方法也存在一定的缺陷,例如,在除杂的过程中,需要选择不同类型沉淀剂,并且要对除杂的过程进行严格监控⑶离子交换法主要是除去磷酸中钙离子、镁离子、铁离子、亚铁离子等在除杂的过程中,需要利用阳离子交换树脂来处理粗磷酸,通过树脂中大量的7将粗磷中阳离子交换出来,从而达到除杂的目的这种方法具有规模小等特点,但是在将粗磷净化后,还需要进行浓缩处理,而且在除杂的过程中还需要大量的化学药剂因此,在使用这种方法时,需要配合萃取和结晶法使用,这样才能达到生产高纯度磷的目的电渗析主要四利用电化学的作用将粗磷中的离子分离出来,这种方法在净化领域较为独特由于粗磷中磷酸根离子与其他阴离子在碱性阴离子交换膜上的吸附量具有一定差异因此,可以利用电化学的方法将磷酸中一些阴离子除去,从而达到除杂目的这种方法膜分离法主要将磷酸溶液以分子的形式进行过滤,其中所使用的有超滤、微滤、纳滤、反渗透等膜分离技术在进行膜分离的过程中,需要选择相应的膜材料、组件,并且要严格的控制污染现阶段采用的膜材料主要有聚偏氟乙烯PVDF、聚四氟乙烯PTFE等化学性质相对稳定的材料,这样可以提升脱除金属离子与固体颗粒的效率止匕外,膜分离技术还可以应用于电子级磷酸深度净化中,在结合结晶法、离子交换法以后,可以有效提升磷酸的纯度些低分子有机物,并且这种物质不能用物理净化方法除去在将磷酸溶液进行浓缩时,高温会导致磷酸溶液变色因此,为了消除溶液中因高温产生的颜色,需要利用KninOo K2CQO7等氧化剂来进行氧化分解处理在分析了磷酸净化方法的特点以后,发现溶液萃取法比较适用于磷酸的净化,由于净化过程中没有出现太大的温度变化,并且能耗小队较低,没有使用化学药剂,对环境造成的污染相对较小,可以将其作为现阶段净化的主要方法就目前而言,溶剂萃取法已经普遍应用在国外净化湿法磷酸中,例如在以色列Bateman公司、英国阿威公司等公司中已经得到应用,并且这些公司都逐渐研发出较为成熟的萃取剂、萃取工艺、萃取设备,生产工业级和食品级磷酸⑷就我国而言,国内磷矿石品质相对较低,平均含磷量仅有
16.95%,并且磷矿石中含有大量杂质由于我国湿法磷酸净化技术的研究起步较晚,在除杂方面并不能做的更好因此,研发具有中国特色、符合我国磷矿特点、具有自主知识产权的磷酸净化技术迫在眉睫在此之前,仅有美国、英国、日本等的发达国家拥有较为先进的湿法磷酸净化技术但是,在我国科研人员不断努力之下,已经逐渐掌握湿法磷酸的净化方法,一些企业甚至已经开始进行了工业级与食品级磷酸的工业化生产,在一定程度上打破了国外发达国家对湿法磷酸净化技术的垄断
2.1我国湿法磷酸净化技术的发展虽然国内的湿法磷酸净化技术已经相对成熟,并且已经逐渐走工业化,但是不向我国提供,甚至不能购买虽然国内的湿法磷酸净化技术已经取得重大突破,但是在工业化的发展道路上还相对滞后因此,我国必须要自主开发一种符合我国湿法磷酸品质的净化技术在四川大学与贵州宏福实业开发有限公司合作研发以后,在湿法磷酸净化的实验研究中取得了一定成果,并且已经初步建成五氧化二磷1000t/a净化磷酸的中间试验装置,将净化工艺流程顺利打通,并获得了符合《工业磷酸》GB2091—1992中合格品质量要求的净化磷酸产品,同时磷酸产品的多项指标已经达到相应的标准要求⑸这些指标包括磷酸净化率需达到70%-80%之间、磷的质量分数达到99%、溶剂的消耗量不大于6kg/t在后续的几年里,这种新型磷酸净化制备工艺已经等到了验收,并且相关的专家一致认为这种工艺具有较大的创新,各项技术经济指标已经达到了优质产品的要求,对于我国磷化工和磷酸盐工业发展具有重要作用。