磷酸净化
湿法磷酸净化技术

湿法磷酸净化技术1 国内外磷酸盐现状和发展1.1 国内湿法磷酸盐20世纪60年代末70年代初,为了满足国内兴起的合成洗涤工业发展的需要,原轻工部投资和扶持国内企业新建了十几条化学净化WPA(湿法磷酸)生产线制造STPP(三聚磷酸钠、磷酸五钠、五钠),缓解了合成洗涤粉所需STPP完全依赖进口的局面,部分企业的产品质量达到了GB9983—88一级和优级品标准,超过了国外同类产品的先进水平。
该技术填补了国内空白。
同期国内一些厂家使用WPA净化技术,制造磷酸二氢钠(MSP)、磷酸氢二钠(DSP)、磷酸三钠(TSP)等。
因为WPA含有多种杂质,且有浓度低、腐蚀性较强等弱点,用它制造饲料、工业级磷酸盐与PA(热法磷酸)比:净化除杂质工艺流程长,技术难度大、要求高,设备腐蚀严重;生产和净化WPA生成的磷石膏、废气和磷肥造成生产环境差,还需要投入资金治理和回收;工程总投资比以P4(黄磷)为原料的大。
加之20世纪80年代受小P4兴起的冲击,所以国内WPA净化技术未得到创新和发展。
1.2 国内P4及磷化工的兴起20世纪80年代,受改革开放的影响,国内P4及磷化工产品市场需求急剧增长;与此同时一些发达国家和地区,因受能源危机及其价格不断上涨的冲击,则对高耗能P4及其下游产品由制造转而从国际市场购买为主;具有技术和市场优势的一些公司借中国开放初期的优惠政策和廉价的资源、能源等,纷纷来华投资建厂。
受国内外磷化工产品市场需求的拉动和投资影响,云、贵、川、鄂4省部分山区利用小水电大力发展高能耗的小P4。
因生产P4的主要原料磷矿和电就地取材,价格低廉,所以制造的P4堪称价廉物美且货源充足。
以P4为原料加工磷酸盐产品具有工艺路线短且技术简单,装置投资少,无废渣、废水排放,产品质量稳定,制造成本低等优点,所以P4产地和非产地的磷制品企业纷纷扩产或新建厂,生产市场需求量大且畅销的STPP、有机磷等产品。
到20世纪末,我国P4及其磷酸盐产量已达到300多万吨,其中P4、STPP、DCP(磷酸二钙)等产量和出口贸易量均居世界首位。
氧化-沉淀法净化湿法磷酸的研究

第4Байду номын сангаас3卷 第 9期
2 1 年 9月 01
无 机 盐 工 业
I NORGANI C CH EM I CALS I NDUS TRY 49
氧 化 一沉 淀 法 净 化 湿 法 磷 酸 的 研 究 术
路 超 张 。 伟 刘 , 杰 王 家盛 刘宾 宾 。 ,
( . 山 大 学 环 境 与 化 学 工 程 学 院 , 北秦 皇 岛 0 6 0 ;. 国 阿拉 伯化 肥有 限公 司 ;. 山 大 学 材 料 学 院 ) 1燕 河 60 4 2 中 3燕
o i e wa d d fr d c l r t n o t o e sp s o i cd, n t n a c ran a o n fp e i tt rp ts i x d sa de o e oo ai fwe- c s ho ph rc a i a d he e i m u to r cpiao oa sum x lt o pr t o aae a d pr cp tto s itn o i m a b nae n e iia in a ssa t s d u c r o t we e dd d f rr movn r n n au ium o . ih sn l a tr e p r— r a e e o i g io a d lm n ins W t ig e f co x e i
湿法磷酸净化技术及发展

湿法磷酸净化技术及发展1. 引言1.1 湿法磷酸净化技术概述湿法磷酸净化技术是一种常见的工业废水处理技术,用于去除废水中的磷酸盐,从而达到净化水质的目的。
磷酸是一种常见的水质污染物,过量的磷酸会导致水体富营养化,从而影响水体生态平衡和人类健康。
湿法磷酸净化技术主要是通过化学反应将废水中的磷酸盐转化为不溶于水的沉淀物,然后通过沉淀物的沉淀和分离过程,彻底去除磷酸盐。
这种技术通常包括混凝、絮凝、沉淀、澄清、过滤等步骤,可以有效去除废水中的磷酸盐。
目前,湿法磷酸净化技术已经在各种领域得到广泛应用,包括污水处理厂、化工厂、电镀厂等。
随着环保意识的提高和污水排放标准的不断提高,湿法磷酸净化技术将在未来得到更广泛的应用和发展。
2. 正文2.1 湿法磷酸净化技术原理湿法磷酸净化技术原理是指利用化学方法将含有磷酸的废水进行处理,使其达到排放标准的一种技术。
其主要原理包括四个方面:沉淀法、氧化还原法、中和法和吸附法。
首先是沉淀法,通过添加适当的沉淀剂,使废水中的磷酸与沉淀剂起反应生成不溶性沉淀,进而达到磷酸净化的目的。
其次是氧化还原法,通过氧化剂或还原剂的作用,将废水中的磷酸氧化或还原成不易溶解的物质,从而实现磷酸的净化。
再次是中和法,通过添加中和剂中和废水中的酸性物质,使磷酸转化为不易溶解的盐类,达到净化的效果。
最后是吸附法,利用活性炭、氧化铁等材料具有较强的吸附性能,将废水中的磷酸吸附到材料表面,从而使废水中的磷酸得到去除。
综合以上几种原理,湿法磷酸净化技术能有效处理磷酸废水,保护环境,提高水质。
2.2 湿法磷酸净化技术应用领域湿法磷酸净化技术在不同领域有着广泛的应用。
环境保护领域是湿法磷酸净化技术的主要应用领域之一。
在环保领域,湿法磷酸净化技术被用于处理工业废水、农业废水和生活污水中的磷酸盐污染物。
磷酸盐是一种常见的污染物,会导致水体富营养化,破坏水生态系统的平衡,影响水质和生物多样性。
通过湿法磷酸净化技术,可以有效去除废水中的磷酸盐,净化水质,保护水环境。
湿法磷酸净化技术

湿法磷酸净化技术1 国内外磷酸盐现状和发展1.1 国内湿法磷酸盐20世纪60年代末70年代初,为了满足国内兴起的合成洗涤工业发展的需要,原轻工部投资和扶持国内企业新建了十几条化学净化WPA(湿法磷酸)生产线制造STPP(三聚磷酸钠、磷酸五钠、五钠),缓解了合成洗涤粉所需STPP完全依赖进口的局面,部分企业的产品质量达到了GB9983—88一级和优级品标准,超过了国外同类产品的先进水平。
该技术填补了国内空白。
同期国内一些厂家使用WPA净化技术,制造磷酸二氢钠(MSP)、磷酸氢二钠(DSP)、磷酸三钠(TSP)等。
因为WPA含有多种杂质,且有浓度低、腐蚀性较强等弱点,用它制造饲料、工业级磷酸盐与PA(热法磷酸)比:净化除杂质工艺流程长,技术难度大、要求高,设备腐蚀严重;生产和净化WPA生成的磷石膏、废气和磷肥造成生产环境差,还需要投入资金治理和回收;工程总投资比以P4(黄磷)为原料的大。
加之20世纪80年代受小P4兴起的冲击,所以国内WPA净化技术未得到创新和发展。
1.2 国内P4及磷化工的兴起20世纪80年代,受改革开放的影响,国内P4及磷化工产品市场需求急剧增长;与此同时一些发达国家和地区,因受能源危机及其价格不断上涨的冲击,则对高耗能P4及其下游产品由制造转而从国际市场购买为主;具有技术和市场优势的一些公司借中国开放初期的优惠政策和廉价的资源、能源等,纷纷来华投资建厂。
受国内外磷化工产品市场需求的拉动和投资影响,云、贵、川、鄂4省部分山区利用小水电大力发展高能耗的小P4。
因生产P4的主要原料磷矿和电就地取材,价格低廉,所以制造的P4堪称价廉物美且货源充足。
以P4为原料加工磷酸盐产品具有工艺路线短且技术简单,装置投资少,无废渣、废水排放,产品质量稳定,制造成本低等优点,所以P4产地和非产地的磷制品企业纷纷扩产或新建厂,生产市场需求量大且畅销的STPP、有机磷等产品。
到20世纪末,我国P4及其磷酸盐产量已达到300多万吨,其中P4、STPP、DCP(磷酸二钙)等产量和出口贸易量均居世界首位。
萃取设备(离心萃取机)净化磷酸工业过程

萃取设备(离心萃取机)净化磷酸工业过程
磷酸的生产工艺可分为热法和湿法,热法是在高温下用焦炭还原磷矿石制成黄磷,而后再氧化成五氧化二磷经水吸收成磷酸,此法虽然产品质量好,但耗能高,已经为湿法取代,成为次要的生产方法。
萃取设备(离心萃取机)净化磷酸工业过程是湿法通过硫酸分解磷灰石而得到粗磷酸,粗酸除含20%-30%的P2O5外尚含有其他杂质,必须进一步净化才能满足不同用途的要求,使用沉淀法虽可以去除部分金属杂质,但不易获得高品质的产品。
萃取设备(离心萃取机)净化磷酸工业过程已成为纯化湿法冶金的重要技术。
CWL型萃取设备在磷酸精制中的应用包括两个方面的内容,一是从磷酸中萃取除去金属杂质,二是萃取磷酸与杂质分离,得到所期望纯度的产品。
磷酸净化

磷酸净化为了有利于对WPA中化学杂质的深度净化和高效率分离,减少净化的磷酸损失,降低净化的费用和成本,并回收副产品,对新产出的WPA中的质应依其属性分类为:1)固体杂质萃取料浆过滤时带人WPA中的磷石膏、磷酸盐等固体杂质;2)氢氟酸和氟硅酸WPA中氢氟酸通过补加活性硅转变成为氟硅酸;3)游离硫酸硫酸分解磷矿生产WPA时,因硫酸过量加入,所以WPA中含有少量的硫酸(称之谓游离硫酸);4)Fe3+、Al3+、Mg2+等。
湿法磷酸的净化包括两个方面内容:(1)除去湿法磷酸中生成的淤渣,提高磷酸质量并消除商品磷酸在贮存、运输中带来的麻烦;(2)根据湿法磷酸后加工产品需要除去溶解在磷酸中的部分或全部杂质。
1.新产出WPA的初级净化1.1除氟萃取反应时磷矿中氟与SiO2反应生成氟硅酸,少量的H2SiF6分解生成氟化氢和SiF4气体逸出,大部分F留存于WPA中,当磷矿中活性SiO2不足时,可加入硅藻土,使WPA中的F生成氟硅酸,可减轻F-对萃取WPA反应槽搅拌、输送泵等设备的腐蚀。
此外硅藻土是一种絮凝剂,也可以脱色、吸附悬浮物。
6HF+SiO2=== H2SiF6+2H2OH2SiF6==SiF4 +2HF1.2除硫为了减少硫酸的用量,降低脱硫成本,可先补加适量的磷矿粉于萃取料浆中或初级净化WPA中脱除部分游离硫酸:5H2SO4+Ca5F(PO4)3+10H20 ===3H3P04+5CaSO4·2H20+HF1.3除杂质湿法磷酸中的淤渣:在30% P2O5浓度以下的稀磷酸中,淤渣主要是由硫酸钙、氟硅酸盐及铁铝磷酸盐组成中大部分固相铁、铝的酸性磷酸盐。
固相铁、铝的酸性磷酸盐。
淤渣主要来自磷矿和磷酸过滤时穿滤的磷石膏。
磷矿是湿法磷酸中可溶性杂质的主要来源。
进入淤渣组成中最多的元素有Fe、Al、F、Si、Ca、Mg、Na、S和K等。
目前的处理方法太多采用沉降、分离的方法来除去淤渣。
(1)第一种方法是将新产出的WPA先送入贮槽冷却澄清,除去酸中的全部固体和经冷却析出的部分化学杂质(生成淤渣),得到初级净化的WPA。
磷酸 生产工艺

磷酸生产工艺
磷酸是一种重要的化工产品,被广泛应用于肥料、食品添加剂、清洗剂等方面。
磷酸生产工艺通常有湿法法和燃烧法两种。
湿法法是目前主要的磷酸生产工艺,其工艺流程如下:
1. 磷矿石的提取:首先从矿山中采取适量的含磷石英矿石,矿石通常经过粉碎、烘干等处理。
2. 矿石的酸洗:将粉碎的矿石放入酸洗槽中进行酸洗处理,常用的酸洗剂有硫酸、氯化氢等,将矿石中的杂质如泥土、氟化物等溶解掉,使矿石纯化。
3. 溶液的净化:经过酸洗的矿石溶液中仍含有杂质如铁、镁等,需要进行净化。
通过加入适量的氢氧化钙或氢氧化钠等碱德沉淀等方法,沉淀掉不需要的杂质。
4. 磷酸的提取:将净化后的溶液加热蒸发浓缩,浓缩至一定浓度后,将溶液喷入冷却塔中,冷却塔内产生的湿润气氛中的磷酸粉末通过相对湿气的控制,得以急冷形成颗粒状磷酸。
5. 磷酸的干燥:产生的磷酸颗粒状物料通过干燥设备进行干燥,除去其中的水分。
燃烧法虽然得到磷酸的纯度较高,但由于生产过程中产生的大量的二氧化硫等有害气体对环境造成污染,所以目前很少使用。
总之,磷酸的主要生产工艺是湿法法,通过磷矿石的提取、酸洗、溶液净化、磷酸提取、干燥等步骤,最终得到纯度较高的磷酸产品。
在生产过程中,需要注意环境保护和安全生产,减少对环境的污染和安全事故的发生。
湿法磷酸净化

湿法磷酸净化的新进展彭超(贵州工业职业技术学院,化学与材料工程学院,0921A班)[关键词] 湿法磷酸; 净化; 进展[摘要] 论述近年来溶剂萃取法、结晶法、离子交换法及电渗析法、沉淀法或多硫化物沉淀法、浓缩法等各种湿法磷酸净化方法的研究开发动向, 并分析各种净化方法的利与弊。
近年来, 净化湿法磷酸制取精细磷酸盐的研究越来越受到关注。
磷酸的最终用途取决于它的纯度, 而磷酸的纯度一般又取决于它的生产方法。
由于湿法磷酸是用天然矿物生产, 因此它除了含磷酸外,还含有多种杂质,湿法磷酸中的杂质主要是氟、镁、铁、铝、硅、硫酸根等, 有时还含有有机物及磷矿浮选过程中的药剂, 以及磷酸腐蚀萃取设备产生的其它金属杂质, 这种粗磷酸仅可直接用于磷复肥的生产, 由于这个原因, 湿法磷酸历来不能作为某些工业生产如必须用高纯度磷酸的食品工业、光学、光电材料等的原料,另一方面, 热法磷酸虽然纯度高, 能满足制取高纯磷酸的要求,但需要消耗大量能源。
热法磷酸所消耗的热能大约是湿法磷酸的倍, 而电能则大约是倍, 且其生产过程中生的粉尘及有害气体会对环境造成污染。
因此, 世界上很多国家都力图从净化湿法磷酸的途径来满足制取高纯度磷酸的要求。
目前, 国外经净化的湿法磷酸的质量已达工业级、食品级标准, 能与热法磷酸的纯度相媲美, 其成本比热法低20%-25%, 能耗仅为热法的1/3, 相应的用其制取的精细磷酸盐的成本也比较低, 所以湿法磷酸对热法磷酸的竞争性越来越大。
据统计,1958 年全世界磷酸产量为3761.2 万, 其中湿法磷酸为2402.5 万,占总产量的64%。
热法磷酸逐渐被净化的湿法磷酸所取代, 已成为磷酸生产技术发展的必然趋势。
湿法磷酸净化方法很多, 归纳起来有以下几种1溶剂萃取法溶剂萃取法是基于磷酸可溶于有机溶剂, 而杂质不被萃出, 从而使磷酸与杂质分离而净化。
这种方法的关键在于选择合适的有机溶剂, 常用溶剂有以下几种(1) 脂肪醇脂肪醇是使用最多的溶剂, 大多含4~ 5 个碳原子数。
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磷酸净化为了有利于对WPA中化学杂质的深度净化和高效率分离,减少净化的磷酸损失,降低净化的费用和成本,并回收副产品,对新产出的WPA中的质应依其属性分类为:1)固体杂质萃取料浆过滤时带人WPA中的磷石膏、磷酸盐等固体杂质;2)氢氟酸和氟硅酸WPA中氢氟酸通过补加活性硅转变成为氟硅酸;3)游离硫酸硫酸分解磷矿生产WPA时,因硫酸过量加入,所以WPA中含有少量的硫酸(称之谓游离硫酸);4)Fe3+、Al3+、Mg2+等。
湿法磷酸的净化包括两个方面内容:(1)除去湿法磷酸中生成的淤渣,提高磷酸质量并消除商品磷酸在贮存、运输中带来的麻烦;(2)根据湿法磷酸后加工产品需要除去溶解在磷酸中的部分或全部杂质。
1.新产出WPA的初级净化1.1除氟萃取反应时磷矿中氟与SiO2反应生成氟硅酸,少量的H2SiF6分解生成氟化氢和SiF4气体逸出,大部分F留存于WPA中,当磷矿中活性SiO2不足时,可加入硅藻土,使WPA中的F生成氟硅酸,可减轻F-对萃取WPA反应槽搅拌、输送泵等设备的腐蚀。
此外硅藻土是一种絮凝剂,也可以脱色、吸附悬浮物。
6HF+SiO2=== H2SiF6+2H2OH2SiF6==SiF4 +2HF1.2除硫为了减少硫酸的用量,降低脱硫成本,可先补加适量的磷矿粉于萃取料浆中或初级净化WPA中脱除部分游离硫酸:5H2SO4+Ca5F(PO4)3+10H20 ===3H3P04+5CaSO4·2H20+HF1.3除杂质湿法磷酸中的淤渣:在30% P2O5浓度以下的稀磷酸中,淤渣主要是由硫酸钙、氟硅酸盐及铁铝磷酸盐组成中大部分固相铁、铝的酸性磷酸盐。
固相铁、铝的酸性磷酸盐。
淤渣主要来自磷矿和磷酸过滤时穿滤的磷石膏。
磷矿是湿法磷酸中可溶性杂质的主要来源。
进入淤渣组成中最多的元素有Fe、Al、F、Si、Ca、Mg、Na、S和K等。
目前的处理方法太多采用沉降、分离的方法来除去淤渣。
(1)第一种方法是将新产出的WPA先送入贮槽冷却澄清,除去酸中的全部固体和经冷却析出的部分化学杂质(生成淤渣),得到初级净化的WPA。
该法冷却澄清时间愈长,除去化学杂质愈多。
(2)第二种方法是利用溶于WPA中的杂质随其浓度升高而下降的性质,将除去部分化学和固体杂质的初级净化WPA浓缩,再次冷却、澄清,除去化学杂质,得到杂质更少的净化WPA。
此种处理可减少新产出WPA澄清除杂质的贮槽容积和占地面积,同时酸中的化学杂质比第1种方法除去得多,特别是将WPA作商品出售时,此净化是必不可少的。
第2种净化方法要求新产出WPA中的MgO等杂质含量不宜过高;否则,浓缩之后磷酸的黏度大幅度上升,导致浓缩过程析出的固体杂质不易澄清除去。
沉淀析出的固体杂质通过分离,滤渣可以作为磷肥和磷复肥生产的原料或返回WPA生产的萃取槽。
2深度净化预处理新产出的WPA经陈化、澄清、浓缩后进入深度净化工序。
杂质成分主要是氟、镁、铁、铝、硅、硫等,有时还含有有机炭和在磷矿浮选过程中所用的药剂,以及硫酸或磷酸腐蚀萃取设备而产生的有色金属离子等。
2.1 除氟湿法磷酸化学法脱氟是基于氟在磷酸中的存在形态和某些氟化物溶解度低的特点来进行的。
目前,化学法脱氟主要是通过向湿法磷酸中添加碳酸钾、碳酸钠或磷酸钠等碱盐或碱土盐类,使湿法磷酸中的F-、SiF62-、SiF x3-x 、AlF x3-x与K、Na、Ca2+、Mg2+等离子发生沉淀反应,生成难溶或微溶的含氟盐类而从磷酸体系中析出,来降低酸中氟的含量,从而达到净化磷酸的目的。
2.2物理一化学脱色根据WPA中的杂质成分和加工的产品白度、色度要求,向经过冷却澄清除杂的WPA中选择一至数种脱色剂(硫酸亚铁、过氧化氢等)脱除WPA的颜色。
例如,使用进口的摩洛哥磷矿生产的WPA,用于制造无水正、偏、焦或聚磷酸盐时,需要先向WPA中加入硫酸亚铁脱除钒,否则,加工出的磷酸盐产品外观呈淡黄绿色。
2H3VO4+3FeSO4===Fe3(VO4)2 +3H2S04若加工的产品对白度和色度指标无要求,则不需脱色。
物理脱色主要是出去有机物,可用活性炭脱色,使用过的活性炭经处理后和回收重复使用,当然,活性炭并不是纯粹只有脱色的作用,也可以吸附其它杂质。
也可以用硅藻土脱色。
2.3脱Pb和AsWPA中的Ph、As一般随加工过程的副反应除去:As3+ +PO43- === AsPO4 Pb2++HP042-===PbHPO4若Pb、As含量超过所制造产品规定标准时,可用H2S或S5P2除去Pb和As。
2As3++3S2- === As2S3Pb2++S2- ===PbS2.4 脱硫化学法脱硫的基础是利用某些硫酸盐溶解度低的特点,实现除硫目的,最常采用的低溶解度硫酸盐有硫酸钙和硫酸钡等。
要求不高时可采用加入钙盐或加入少量磷矿粉沉淀法。
如要求高时则可采用钡盐沉淀法,加入适量的钡(钙)碱或其盐脱除剩余的游离硫酸(SO42-):BaCO3十H2S04===BaSO4+H20+CO2加钡盐脱硫,若操作不当将伴生磷酸钡盐沉淀,多消耗钡盐和损失磷酸。
3深度净化湿法磷酸净化的方法主要有溶剂沉淀法、溶剂萃取法、化学沉淀法、离子交换法、结晶法、电渗析法。
目前,国际上投入工业生产的湿法磷酸净化过程主要有:①巴登化学法;②A.P.C法;③A&W法;④IMI法;⑤RhonePoulenc法;⑥美国TVA的甲醇法;⑦美国TVA的丙酮法;⑧罗马尼亚的IPROCHIM-ICECHIM法;⑨比利时的Pray-on法。
其中规模最大、产品质量最稳定的有:①巴登化学法;②A&W法;③RhonePoulenc法。
3.1有机溶剂沉淀法溶剂沉淀法是将一种可与水完全溶解的水溶性有机溶剂(如甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇等)过量地加到湿法磷酸中,再加入一定量的碱金属盐或铵盐,使杂质沉淀析出,过滤分离沉淀后经蒸馏回收有机溶剂,馏余液即为净化磷酸。
其优点是:只需简单的溶解操作就可达到较高的收率,废液量少,磷酸盐沉渣可作肥料用,溶剂为通用型,多数价廉。
其缺点是:磷酸与溶剂的分离需蒸馏、能耗大(以碱进行反萃时例外),且溶剂回收时有一定损失,杂质去除率不高,磷酸的收率也受一定限制。
3.1.1巴登化学法巴登化学法是由原西德Budenheim公司研发而成,于1974年建成日产100 t的生产装置,日本引进该技术并于1978年末建立了生产装置。
巴登化学法采用溶剂沉淀法原理:即用异丙醇作为沉淀剂,再辅加氨和氢氧化钙强化沉淀效果。
分离固相杂质后,再用从蒸馏工序部分返回的纯净磷酸洗涤,并加入氢氧化钠。
形成磷酸钠盐溶液相和醇磷酸相。
Fe2+、Al3+、Ca2+等阳离子大部分转入磷酸钠盐溶液相,亦有部分呈磷酸盐沉淀出来.磷酸钠盐溶液相返回到溶解与反应工序。
醇磷酸相再一次分离固相杂质后,用H型阳离子交换树脂脱除带人的钠离子最后经蒸馏回收异丙醇循环使用,馏余相即为工业级磷酸。
若要制备食品级磷酸则需进行进一步精制。
特点是:(1)采用与水完全互溶的溶剂(异丙醇);(2)废液量少,杂质大部分以磷酸铁、磷酸铝等形式排出,可作肥料;(3)产品纯度高;(4)萃出率高,一般随磷酸中的铁和铝含量不同而不同;(5)萃取级数少;(6)制造磷酸盐时可少耗蒸汽。
3.2有机溶剂萃取法选择一种有机溶剂,湿法磷酸中的各种组分在该溶剂中的溶解度不同,这样向湿法磷酸中加入这种溶剂时,各组分因在该溶剂中的溶解度不同而形成互不相溶的有机相(萃取液)和水相(萃余液),大部分磷酸进入有机相,杂质和部分磷酸进入水相。
分离两相,用纯净水反萃取有机相中的磷酸得到纯净的磷酸产品;从水相中回收溶剂,残酸中含有大量的杂质,返回到湿法磷酸生产装置或进入肥料装置作为磷肥生产原料。
溶剂萃取法精制粗磷酸的技术关键是萃取剂的筛选和相应的新萃取体系的建立。
筛选萃取剂的标准是:(1)对磷酸的萃取选择性和萃取容量要大;(2)两相的分离性能要好;(3)萃取工艺条件要温和;(4)使用安全、无毒,易回收和溶解损失少,复用性好;(5)来源丰富,价格低廉。
能全面符合标准的萃取剂是极少的,精制湿法磷酸试验用或工业用的溶剂有①C4~C5脂肪醇;②磷酸酯;③醚(二异丙醚等);④酮及酯(甲基异丁基酮、环已酮、醋酸酯等);⑤胺及酰胺;⑥复合萃取剂(如磷酸三丁脂异丙醚,二异丙基醚一异丁醇;环已酮一环己醇等)。
该法的缺点是:粗磷酸中阴离子SO42-、F-、SiF2-等不易除去,所得精制酸浓度较低,生成含大量杂质的残渣(约占材料的30%-50%)等。
英国的A&W法、法国的Rhone-Poulenc法、比利时的Prayon法和以色列IMI法都是采用的这种这种方法,英国的A&W 法使用的有机溶剂主要是甲基异丁基酮(MIBK),法国的Rhone-Poulenc法和以色列IMI 法使用的有机溶剂主要是磷酸三丁酯(TBP),比利时的Prayon法使用的溶剂是二异丙醚和磷酸三丁酯的混合溶剂。
其中规模最大、产品质量最稳定的是A&W法和Rhone-Poulenc法。
3.2.1A&W法A&W 法由英国的Albright和Wilson公司共同研究开发。
于1976年在Whitehaven建立了4万t/a的湿法磷酸精制装置,副产2万t /a萃取残液用来生产肥料。
A&W 法采用溶剂萃取法原理:即用甲基异丁基酮(MIBK)作为萃取剂。
粗磷酸经MIBK萃取,形成有机相(又称萃取液。
下同)和水相(又称萃余液,下同)。
大部分磷酸和少量杂质进入有机相,少量磷酸和大部分杂质进入水相,水相经回收溶剂后,用来生产肥料。
有机相再回流的纯净磷酸进行洗涤,又得到第2个有机相和水相。
其中水相返回萃取槽再次萃取,有机相用水或回流纯磷酸进行反萃,分离后得到W(H3P04)56%的精制磷酸相和富溶剂相。
回收精制磷酸中的有机溶剂后,得到工业级磷酸,富溶剂相的MIBK和回收后的MIBK可循环使用。
如制备食品级磷酸,需将磷酸浓缩至w(H3PO4)85%以上,使其呈H3PO4•0.5H2O结晶析出。
特点是:(1)原料需采用浓磷酸;(2)残液P2O5浓度较高,可直接用于生产肥料;(3)萃取率为65%;(4)萃取工序总级数少(2+4+2=8);(5)MIBK在水中溶解度小,溶剂回收容易;(6)过程需在加温、冷却下操作。
3.2.2Rhone—Poulenc法Rhone—Poulenc法是由法国Rhone—Poulenc公司研究开发的。
即用磷酸三丁酯(TBP)作为萃取剂.辅加硫酸以强化萃取效果原料磷酸经预处理及脱色后,用磷酸三丁酯萃取(在萃取过程中加入硫酸),得到有机相(又称萃取液,下同)和水相(又称萃余液,下同)。
大部分杂质进入水相。
水相经回收溶剂后.可返回湿法磷酸装置的反应——过滤工段,或与湿法磷酸混合用来生产肥料。