CN101734665B - 去除氟硅酸中杂质磷的萃取剂及其应用方法 - Google Patents
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Abstract
去除氟硅酸中杂质磷的萃取剂，所述萃取剂为有机溶剂，该有机溶剂为脂肪醇、磷酸酯、膦酸酯或上述任一种酯加脂肪醇和烷烃的混合物，其中烷烃在混合物中的体积百分数≤50％。一种去除氟硅酸中杂质磷的方法，步骤为：萃取剂与氟硅酸母液按体积比为1∶1至1∶5混合，并充分搅拌均匀；萃取体系静置分层，磷进入到上层有机溶剂中，下层清液为除杂质磷后的氟硅酸母液；萃取剂与母液进行2～5次萃取后得到氟硅酸。本发明以脂肪醇、磷酸酯、膦酸酯、烷烃类中的一种或两种以上溶剂混合制成萃取剂，通过与氟硅酸溶液充分搅拌，能够萃取氟硅酸中的杂质磷，处理工艺简单，成本低廉。
Description
一、技术领域
本发明涉及一种去除氟硅酸中杂质磷的萃取剂及应用该萃取剂去除杂质磷的方法。
二、背景技术
目前矿藏中的萤石和磷矿石是加工制备氟硅酸主要资源。高品质的萤石中氟含量高，P2O5含量很低，但其储量很少。而磷伴生的氟矿资源丰富，具有巨大的开采潜力。氟硅酸有着广泛的技术应用范围，可制取氟硅酸钠、钾、铵、镁、铜、钡、铅和其他氟硅酸盐以及氟化盐，如氟化钠、氟化钾、氟化铝、氟化铵等，也可用作制备无水氟化氢、四氟化硅及二氧化硅的原料。虽然氟硅酸可以加工成多种含氟产品，但由于相关技术问题，如氟硅酸中磷的含量较高，大大降低了含氟产品的品质，如电解铝用的冰晶石系氟硅酸合成而来，若氟硅酸中磷的含量高，将导致电解铝工艺中电流效率降低，能耗增加。美国标准ANSI/AWWA B703-00氟硅酸含量的要求为20.0％～30.0％，与HG/T2832-1997原化工行业标准的要求是相同的。而2008年根据生产厂家的要求、用户的需要，制定了新的化工行业标准，对氟硅酸含量的指标进行了调整，并新增加了磷的指标要求，优等品P2O5的指标参数为不大于0.15％；一等品和合格品的指标参数为不大于0.1％，且同浓度的优等品氟硅酸价格是含磷杂质较高的氟硅酸6-7倍。而目前从萤石和磷矿石加工制备的氟硅酸中P2O5含量相对较高，但从氟硅酸中除磷技术相对贫乏。
三、发明内容
发明目的：针对上述技术缺陷，本发明提供一种去除氟硅酸中杂质磷的萃取剂及其应用方法，该萃取剂成本低廉，处理工艺简单，且处理过程无有害气体及废水产生。
技术方案：去除氟硅酸中杂质磷的萃取剂，所述萃取剂为有机溶剂，该有机溶剂为脂肪醇、磷酸酯、膦酸酯或上述任一种酯加脂肪醇和烷烃的混合物，其中烷烃在混合物中的体积百分数≤50％。
去除氟硅酸中杂质磷的萃取剂，所述萃取剂为有机溶剂与制酸剂组成，制酸剂在萃取剂中所占的体积百分比≤15％，所述有机溶剂为脂肪醇、磷酸酯、膦酸酯或上述任一种酯加脂肪醇和烷烃的混合物，其中烷烃在混合物中的体积百分数≤50％。
上述脂肪醇有机溶剂为C4～8醇。
上述磷酸酯为磷酸三丁酯、磷酸三辛酯或磷酸二异辛酯；所述膦酸酯为甲基膦酸二甲庚酯、异丙基膦酸二(1-甲基庚基)酯或异丙基膦酸二(2-乙基己基)酯。
上述烷烃类有机溶剂为C6～16烷烃及其异构体。
上述4-8个碳原子的脂肪醇为正丁醇、异丁醇、异戊醇、正己醇、正庚醇、正辛醇或异辛醇。
上述制酸剂为质量浓度范围在5％～50％的HCl、H2SO4、HF、H2SiF6。
一种去除氟硅酸中杂质磷的方法，步骤为：萃取剂与氟硅酸母液按体积比为1∶1至1∶5混合，并充分搅拌均匀；萃取体系静置分层，磷进入到上层有机溶剂中，下层清液为除杂质磷后的氟硅酸母液；萃取剂与母液进行2～5次萃取后得到含磷量(氟硅酸折百计算的P2O5)不大于0.15％的氟硅酸。
有益效果：本发明以脂肪醇、磷酸酯、膦酸酯、烷烃类中的一种或两种以上溶剂混合制成萃取剂，通过与氟硅酸溶液充分搅拌，能够萃取氟硅酸中的杂质磷，处理工艺简单，成本低廉，且处理过程无有害气体及废水产生，P2O5含量小于0.15％(氟硅酸折百计算)。加入制酸剂后，可以有效提高氟硅酸的得率。P2O5含量小于0.15％(氟硅酸折百计算)，氟硅酸含量≥35％wt。
四、具体实施方式
实施例1：
按体积百分比，正丁醇占5％，磷酸三辛酯占90％，异壬烷占5％，搅拌混匀，制成萃取剂。该萃取剂用于河南焦作多氟多化工股份有限公司氟硅酸母液(P2O5≤4％)，4份萃取剂与1份母液混合搅拌1min，经过三级萃取，静置分层，收集下层母液，得到氟硅酸溶液(氟硅酸折百计算的P2O5含量≤0.15％)。
实施例2：
按体积百分比，异戊醇占60％，异丙基膦酸二(1-甲基庚基)酯占24％，正辛烷占15％，搅拌混匀，制成萃取剂。该萃取剂用于河南焦作多氟多化工股份有限公司氟硅酸母液(P2O5≤4％)，3.5份萃取剂与1份母液混合搅拌1min，经过三级萃取，静置分层，收集下层母液，得到氟硅酸溶液(氟硅酸折百计算的P2O5含量≤0.15％)。
实施例3：
按体积百分比，正己醇占65％，异丙基膦酸二(2-乙基己基)酯占20％，正庚烷占15％，搅拌混匀，制成萃取剂。该萃取剂用于河南焦作多氟多化工股份有限公司氟硅酸母液(P2O5≤4％)，3.5份萃取剂与1份母液混合搅拌1min，经过三级萃取，静置分层，收集下层母液，得到氟硅酸溶液(氟硅酸折百计算的P2O5含量≤0.15％)。
实施例4：
按体积百分比，异戊醇占95％，异辛烷占5％，搅拌混匀，制成萃取剂。该萃取剂用于河南焦作多氟多化工股份有限公司氟硅酸母液(P2O5≤4％)，4份萃取剂与1份母液混合搅拌1min，经过三级萃取，静置分层，收集下层母液，得到氟硅酸溶液(氟硅酸折百计算的P2O5含量≤0.15％)。
实施例5：
按体积百分比，磷酸三丁酯占95％，环己烷占5％，搅拌混匀，制成萃取剂。该萃取剂用于河南焦作多氟多化工股份有限公司氟硅酸母液(P2O5≤4％)，4份萃取剂与1份母液混合搅拌1min，经过三级萃取，静置分层，收集下层母液，得到氟硅酸溶液(氟硅酸折百计算的P2O5含量≤0.15％)。
实施例6：
按体积百分比，正丁醇占50％，磷酸三丁酯占50％，搅拌混匀，制成萃取剂。该萃取剂用于河南焦作多氟多化工股份有限公司氟硅酸母液(P2O5≤4％)，3份萃取剂与1份母液混合搅拌1min，经过三级萃取，静置分层，收集下层母液，得到氟硅酸溶液(氟硅酸折百计算的P2O5含量≤0.15％)。
实施例7：
磷酸三丁酯做萃取剂。该萃取剂用于河南焦作多氟多化工股份有限公司氟硅酸母液(P2O5≤4％)，4.5份萃取剂与1份母液混合搅拌1min，经过三级萃取，静置分层，收集下层母液，得到氟硅酸溶液(氟硅酸折百计算的P2O5含量≤0.15％)。
实施例8：
异戊醇做萃取剂。该萃取剂用于河南焦作多氟多化工股份有限公司氟硅酸母液(P205≤4％)，4份萃取剂与1份母液混合搅拌1min，经过三级萃取，静置分层，收集下层母液，得到氟硅酸溶液(氟硅酸折百计算的P2O5含量≤0.15％)。
实施例9：
按体积百分比，正庚醇占70％，异丙基膦酸二(2-乙基己基)酯占30％，搅拌混匀，做萃取剂。该萃取剂用于河南焦作多氟多化工股份有限公司氟硅酸母液(P2O5≤4％)，4份萃取剂与1份母液混合搅拌1min，经过三级萃取，静置分层，收集下层母液，得到氟硅酸溶液(氟硅酸折百计算的P2O5含量≤0.15％)。
实施例10：
按体积百分比，正丁醇占5％，磷酸三丁酯占86％，异辛烷占5％，40％wt的氢氟酸占4％，搅拌混匀，制成萃取剂。搅拌混匀，制成萃取剂。该萃取剂用于河南焦作多氟多化工股份有限公司氟硅酸母液(H2SiF6≥36％wt，P2O5≤4％)，4份萃取剂与1份母液混合搅拌1min，经过三级萃取，静置分层，收集下层母液，得到氟硅酸溶液(氟硅酸折百计算的P2O5含量≤0.15％，H2SiF6≥35％wt)。
实施例11：
按体积百分比，异戊醇占58％，异丙基膦酸二(1-甲基庚基)酯占22％，十二烷占14％，50％wt的硫酸占6％，搅拌混匀制成萃取剂。该萃取剂用于河南焦作多氟多化工股份有限公司氟硅酸母液(H2SiF6≥36％wt，P2O5≤4％)，3.5份萃取剂与1份母液混合搅拌1min，经过三级萃取，静置分层，收集下层母液，得到氟硅酸溶液(氟硅酸折百计算的P2O5含量≤0.15％，H2SiF6≥35％wt)。
实施例12：
按体积百分比，正己醇占65％，异丙基膦酸二(2-乙基己基)酯占18％，正庚烷占15％，40％wt的氟硅酸占2％搅拌混匀，制成萃取剂。该萃取剂用于河南焦作多氟多化工股份有限公司氟硅酸母液(H2SiF6≥36％wt，P2O5≤4％)，3.5份萃取剂与1份母液混合搅拌1min，经过三级萃取，静置分层，收集下层母液，得到氟硅酸溶液(氟硅酸折百计算的P2O5含量≤0.15％，H2SiF6≥35％wt)。
实施例13：
按体积百分比，异戊醇占90％，异辛烷占4％，40％wt的氢氟酸占6％搅拌混匀，搅拌混匀制成萃取剂。该萃取剂用于河南焦作多氟多化工股份有限公司氟硅酸母液(H2SiF6≥36％wt，P2O5≤4％)，4份萃取剂与1份母液混合搅拌1min，经过三级萃取，静置分层，收集下层母液，得到氟硅酸溶液(氟硅酸折百计算的P2O5含量≤0.15％，H2SiF6≥35％wt)。
实施例14：
按体积百分比，磷酸三丁酯占90％，环己烷占4％，40％wt的氢氟酸占6％，搅拌混匀制成萃取剂。该萃取剂用于河南焦作多氟多化工股份有限公司氟硅酸母液(H2SiF6≥36％wt，P2O5≤4％)，4份萃取剂与1份母液混合搅拌1min，经过三级萃取，静置分层，收集下层母液，得到氟硅酸溶液(氟硅酸折百计算的P2O5含量≤0.15％，H2SiF6≥35％wt)。
实施例15：
按体积百分比，正辛醇占44％，甲基膦酸二甲庚酯占45％，15％wt的盐酸占11％，搅拌混匀，制成萃取剂。该萃取剂用于河南焦作多氟多化工股份有限公司氟硅酸母液(H2SiF6≥36％wt，P2O5≤4％)，3份萃取剂与1份母液混合搅拌1min，经过三级萃取，静置分层，收集下层母液，得到氟硅酸溶液(氟硅酸折百计算的P2O5含量≤0.15％，H2SiF6≥35％wt)。
实施例16：
按体积百分比，磷酸二异辛酯占96％，40％wt的氢氟酸占4％，该萃取剂用于河南焦作多氟多化工股份有限公司氟硅酸母液(H2SiF6≥36％wt，P2O5≤4％)，4.5份萃取剂与1份母液混合搅拌1min，经过三级萃取，静置分层，收集下层母液，得到氟硅酸溶液(氟硅酸折百计算的P2O5含量≤0.15％，H2SiF6≥35％wt)。
实施例17：
按体积百分比，异丁醇占30％，磷酸三辛酯占66％，40％wt的氟硅酸占4％，该萃取剂用于河南焦作多氟多化工股份有限公司氟硅酸母液(H2SiF6≥36％wt，P2O5≤4％)，4.5份萃取剂与1份母液混合搅拌1min，经过三级萃取，静置分层，收集下层母液，得到氟硅酸溶液(氟硅酸折百计算的P2O5含量≤0.15％，H2SiF6≥35％wt)。
Claims (3)
1.去除氟硅酸中杂质磷的萃取剂，其特征在于所述萃取剂为有机溶剂，该有机溶剂为脂肪醇、磷酸酯、膦酸酯或上述任一种酯加脂肪醇和烷烃的混合物，其中烷烃在混合物中的体积百分数≤50％，所述脂肪醇为正丁醇、异丁醇、异戊醇、正己醇、正庚醇、正辛醇或异辛醇；所述磷酸酯为磷酸三丁酯、磷酸三辛酯或磷酸二异辛酯；所述膦酸酯为甲基膦酸二甲庚酯、异丙基膦酸二(1-甲基庚基)酯或异丙基膦酸二(2-乙基己基)酯；所述烷烃为C6～16烷烃及其异构体。
2.去除氟硅酸中杂质磷的萃取剂，其特征在于所述萃取剂为有机溶剂与制酸剂组成，制酸剂在萃取剂中所占的体积百分比≤15％，所述有机溶剂为脂肪醇、磷酸酯、膦酸酯或上述任一种酯加脂肪醇和烷烃的混合物，其中烷烃在混合物中的体积百分数≤50％，所述脂肪醇为正丁醇、异丁醇、异戊醇、正己醇、正庚醇、正辛醇或异辛醇；所述磷酸酯为磷酸三丁酯、磷酸三辛酯或磷酸二异辛酯；所述膦酸酯为甲基膦酸二甲庚酯、异丙基膦酸二(1-甲基庚基)酯或异丙基膦酸二(2-乙基己基)酯；所述烷烃为C6～16烷烃及其异构体；所述制酸剂为质量浓度范围在5％～50％的HCl、H2SO4、HF、H2SiF6。
3.权利要求1或2所述萃取剂去除氟硅酸中杂质磷的方法，其特征在于步骤为：萃取剂与氟硅酸母液按体积比为1∶1至1∶5混合，并充分搅拌均匀；萃取体系静置分层，磷进入到上层有机溶剂中，下层清液为除杂质磷后的氟硅酸母液；萃取剂与母液进行2～5次萃取后得到含磷量不大于0.15％的氟硅酸，所述含磷量为氟硅酸折百计算的P2O5。
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