CN105253868A - 一种有机溶剂萃取、循环利用氟硅酸钠母液水工艺 - Google Patents

一种有机溶剂萃取、循环利用氟硅酸钠母液水工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及了一种新的处理氟硅酸钠母液水的工艺，其步骤如下：将硫酸钠法生产氟硅酸钠后的母液水与有机萃取剂A进行萃取反应，静置分离，得有机溶剂B和水相B，使母液水中的硫酸萃取进入有机溶剂A中。再将有机溶剂B和磷原矿浆进行反应，使有机溶剂A中的硫酸与磷原矿反应，静置分离，得有机溶剂C和反应后的磷原矿浆。有机溶剂C循环返回用于母液水萃取，磷原矿浆进入浮选工段。水相B返回配制硫酸钠溶液。本发明方法工艺简单，能有效利用氟硅酸钠母液中的硫酸，减少磷原矿浮选时所需硫酸量。并防止了母液水中的钠离子、氟离子等杂质进入磷矿浮选工段提高了设备运行周期和磷酸品质。

Description

一种有机溶剂萃取、循环利用氟硅酸钠母液水工艺
技术领域
本发明属于化工生产技术领域，尤其涉及一种有机萃取剂处理氟硅酸钠母液水的方法。
背景技术
目前，磷酸盐产品主要是以湿法磷酸为生产原料，而在湿法磷酸的生产过程中，会副产大量的氟硅酸，一般质量浓度在8％-18％。
氟硅酸是生产氟硅酸产品的重要原料，以该氟硅酸水为原料与钠盐反应能够得到氟硅酸钠产品。按使用不同的原料钠盐可分类为氯化钠法和硫酸钠法。使用氯化钠为原料时，母液水主要成分是盐酸及硅胶等，就氯离子含量而言可高达2000mg/L，由于氯离子对设备具有极强的腐蚀性，且有大量硅胶生成，系统无法回收。而目前尚无经济可行的直接回收盐酸技术，故只能向外排放，随着国家节能减排、资源综合利用政策力度的加大，越来越多的企业弃用了氯化钠法，转而采用硫酸钠作原料与氟硅酸溶液合成反应制备氟硅酸钠产品。该法优点为母液中主要成分为质量浓度w在3％-5％之间的稀硫酸，相对于含有稀盐酸的母液水，硫酸易于处理或者可以直接利用，对设备无腐蚀。且由于氟硅酸钠在硫酸体系中的水解速度慢，硅胶含量相对较少，也减少了设备结垢次数。在处理硫酸钠母液水的方法中，以石灰沉淀法和直接利用母液中硫酸法最为常见。沉淀法是将母液中的硫酸与石灰(CaO或Ca(OH)2)反应生成硫酸钙沉淀，过滤除去沉淀后使母液达到环保排放标准，如文献《氟硅酸钠废水处理与循环利用探讨》，该方法能将母液中的硫酸以硫酸钙的形式沉淀下来，过滤后的清液达标后进入污水回收系统，硫酸钙废渣则送入磷石膏渣场堆放，但是该法不能有效回收利用母液中的硫酸，且增加了磷石膏的排放量，不符合循环经济、节能减排的相关要求。另外还有直接利用母液中硫酸法，如中国专利《一种氟硅酸钠的生产工艺》(申请号：201210287774.8)是将在生产氟硅酸钠时，将硫酸钠过量30％的生产工艺改为氟硅酸过量5％，以此减少氟硅酸钠母液水中的钠离子量，再将该母液应用于磷酸萃取系统。该方法虽然能将母液水中的钠离子量由之前的0.7％降低为0.3％，并节约了生产磷酸的硫酸消耗。但是并不能将母液中的钠离子、氟离子去除完全，且未反应完全的氟硅酸也被引入磷酸生产系统，降低了磷酸品质以及缩短了设备运行周期。再如文献《硫酸钠生产氟硅酸钠的废水回收技术》是将母液水静置、冷却沉降去除氟硅酸钠及硅胶后，再作为磷酸生产系统的三洗液。该法虽然也回收了母液中的硫酸，将其应用于磷酸生产系统。但母液除杂处理工艺需要额外建造沉降槽才能保证母液杂质去除率，从而增加了成本投资，且沉降后的母液中钠离子、氟离子等杂质仍然会进入磷酸生产系统。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明要解决的技术问题是提供一种有机溶剂萃取、循环利用氟硅酸钠母液水的方法。
本发明提供一种有机溶剂萃取、循环利用氟硅酸钠母液水工艺，按如下步骤进行：
a、萃取硫酸反应：以硫酸钠法制得的氟硅酸钠母液水与有机溶剂A进行硫酸萃取反应，得液液混合物，静置分离，得有机溶剂B和水相B，所述有机溶剂A为萃取剂、相调节剂、稀释剂三者的混合物，其中萃取剂为三正丁胺、正辛胺、二正辛胺、三异辛胺中的至少一种，相调节剂为正丁醇、正辛醇、仲辛醇的至少一种，稀释剂为航空煤油、磺化煤油中的至少一种；
b、萃取磷矿反应：有机溶剂B与料浆B进行磷矿萃取反应，静置分离，得有机溶剂C和料浆C，所述料浆C中固相为磷矿粉、磷精矿粉、磷尾矿粉，液相为工艺水；
c、母液水的循环利用：将萃取后的母液水B，再次返回氟硅酸钠生产工段，配制硫酸钠液；
d、有机溶剂的循环利用：有机溶剂C返回萃取氟硅酸钠母液水，料浆C进入磷矿浮选工段或磷酸萃取工段。
上述步骤a中以硫酸钠法制得的氟硅酸钠母液水所含稀硫酸w在3％-5％。
上述步骤a中萃取剂与相调节剂以及稀释剂的体积比值为1～6:1:4，有机溶剂A与氟硅酸钠母液水的体积比值为1～8:1。
上述步骤a中氟硅酸钠母液水与有机溶剂A进行硫酸萃取反应的温度为20℃～80℃，反应时间为0.5h～2h。
上述步骤a中氟硅酸钠母液水与有机溶剂A进行硫酸萃取反应的温度为40℃～80℃，反应时间为1h～1.5h。
上述步骤b中有机溶剂B与料浆B的体积比为0.2～4:1，料浆B中固相与液相的质量比为0.4～2.5:1。
上述步骤b中有机溶剂B与料浆B的体积比为1.5～4:1，料浆B中固相与液相的质量比为0.4～1.5:1。
上述步骤b中有机溶剂B与料浆B反应温度和时间分别为30℃～85℃和0.5h～2h。
上述步骤b中有机溶剂B与料浆B反应温度和时间分别为65℃～85℃和1h～2h。
与现有技术相比，本发明的方法具有以下优点：
1、通过有机溶剂将氟硅酸钠母液水中的硫酸，萃取进入有机相中，经萃取反应后的母液水再返回氟硅酸钠生产工段配制硫酸钠溶液，既循环利用了母液中的钠离子，也避免了母液中的钠离子、氟离子等其它杂质离子进入磷酸生产系统，从而提升了磷酸品质和延长了运行周期。
2、通过磷原矿浆反萃取母液后的有机溶剂，能够使有机溶剂中的硫酸进入磷原矿浆中，与其反应。既利用了有机溶剂中的硫酸，减少了磷矿浮选的硫酸消耗量，同时萃取反应分离后的有机溶剂能够再次萃取氟硅酸钠母液水，从而达到循环使用。
3、本发明方法工艺简单、没有废渣产生。
附图说明
图1为本发明的工艺流程框图。
具体实施方式
实施例1
a、反应器中分别加入氟硅酸钠母液水和有机溶剂A进行硫酸萃取反应。其中氟硅酸钠母液水所含硫酸质量浓度w为3.4％。有机溶剂中的萃取剂采用三正丁胺，相调节剂采用正丁醇，稀释剂采用磺化煤油，三者的体积比为3:1:4。氟硅酸钠母液水与有机溶剂A的体积比为1:3。萃取反应温度为45℃，反应时间为1h。反应完成后，静置分液分别得到有机溶剂B和水相B，其中水相B返回氟硅酸钠生产工段配制硫酸钠溶液，有机溶剂A对母液水中的硫酸萃取率为95％。
b、反应器中分别加入有机溶剂B和磷原矿浆B进行萃取反应。其中磷原矿浆B中磷原矿粉与工艺水的质量比为0.67:1。反应温度和反应时间分别为45℃和1h，反应完成后，静置分液分别得到有机溶剂C和磷原矿浆C。其中有机溶剂C返回萃取氟硅酸钠母液，原矿浆C进入磷矿浮选工段，有机溶剂C中硫酸利用率为90％
实施例2
a、反应器中分别加入氟硅酸钠母液水和有机溶剂A进行硫酸萃取反应，其中氟硅酸钠母液水所含硫酸质量浓度w为4.1％。有机溶剂中的萃取剂采用正辛胺，相调节剂采用正辛醇，稀释剂采用航空煤油，三者的体积比为5:1:4。氟硅酸钠母液水与有机溶剂A的体积比为1:4。萃取反应温度为60℃，反应时间为1.2h。反应完成后，静置分液分别得到有机溶剂B和水相B，其中水相B返回氟硅酸钠生产工段配制硫酸钠溶液，有机溶剂A对母液水中的硫酸萃取率为91％。
b、反应器中分别加入有机溶剂B和磷原矿浆B进行萃取反应。其中磷原矿浆中磷原矿粉与工艺水的质量比为1:1。反应温度和反应时间分别为70℃和1.5h，反应完成后，静置分液分别得到有机溶剂C和磷原矿浆C。其中有机溶剂C返回萃取氟硅酸钠母液，原矿浆C进入磷矿浮选工段，有机溶剂C中硫酸利用率为88％
实施例3
a、反应器中分别加入氟硅酸钠母液水和有机溶剂A进行硫酸萃取反应，其中氟硅酸母液水所含硫酸质量浓度w为4.1％。有机溶剂中的萃取剂采用二正辛胺，相调节剂采用正辛醇，稀释剂采用磺化煤油，三者的体积比为6:1:4。氟硅酸钠母液水与有机溶剂A的体积比为1:5。萃取反应温度为65℃，反应时间为1.5h。反应完成后，静置分液分别得到有机溶剂B和水相B，其中水相B返回氟硅酸钠生产工段配制硫酸钠溶液。有机溶剂A对母液水中的硫酸萃取率为94％。
b、反应器中分别加入有机溶剂B和磷原矿浆B进行萃取反应。其中磷原矿浆中磷原矿粉与工艺水的质量比为1.2:1。反应温度和反应时间分别为75℃和1.3h，反应完成后，静置分液分别得到有机溶剂C和磷原矿浆C。其中有机溶剂C返回萃取氟硅酸钠母液，原矿浆C进入磷矿浮选工段，有机溶剂C中硫酸利用率为90％
实施例4
a、反应器中分别加入氟硅酸钠母液水和有机溶剂A进行硫酸萃取反应，其中氟硅酸母液水所含硫酸w为4.8％。有机溶剂中的萃取剂采用三异辛胺，相调节剂采用仲辛醇，稀释剂采用磺化煤油，三者的体积比为5:1:4。氟硅酸钠母液水与有机溶剂A的体积比为1:7。萃取反应温度为75℃，反应时间为2h。反应完成后，静置分液分别得到有机溶剂B和水相B。其中水相B返回氟硅酸钠生产工段配制硫酸钠溶液。有机溶剂A对母液水中的硫酸萃取率为92％。
b、反应器中分别加入有机溶剂B和磷原矿浆B进行萃取反应。其中磷原矿浆中磷原矿粉与工艺水的质量比为1.5:1。反应温度和反应时间分别为85℃和2h，反应完成后，静置分液分别得到有机溶剂C和磷原矿浆C。其中有机溶剂C返回萃取氟硅酸钠母液，原矿浆C进入磷矿浮选工段，有机溶剂C中硫酸利用率为89％。
实施例5
a、工业装置中分别加入氟硅酸钠母液水和有机溶剂A进行硫酸萃取反应。其中氟硅酸钠母液水所含硫酸质量浓度w为3.4％。有机溶剂中的萃取剂采用三正丁胺，相调节剂采用正丁醇，稀释剂采用磺化煤油，三者的体积比为3:1:4。氟硅酸钠母液水与有机溶剂A的体积比为1:3。萃取反应温度为45℃，反应时间为1h。反应完成后，静置分液分别得到有机溶剂B和水相B，其中水相B返回氟硅酸钠生产工段配制硫酸钠溶液，有机溶剂A对母液水中的硫酸萃取率为95％。
工业装置中分别加入有机溶剂B和磷原矿浆B进行萃取反应。其中磷原矿浆B中磷原矿粉与工艺水的质量比为0.67:1。反应温度和反应时间分别为45℃和1h，反应完成后，静置分液分别得到有机溶剂C和磷原矿浆C。其中有机溶剂C返回萃取氟硅酸钠母液，原矿浆C进入磷矿浮选工段，有机溶剂C中硫酸利用率为90％
将磷原矿浆C用于磷酸生产，所得湿法磷酸相关指标为P2O5％＝21.7，F％＝1.23，Fe2O3％＝0.44，Al2O3％＝0.49，MgO％＝0.5，SO3％＝1.11，磷酸生产系统设备的稳定运行周期为15天。
b、工业装置中将氟硅酸钠母液水(所含硫酸质量浓度w为3.4％)直接加入磷原矿浆中用于磷矿浮选，其中磷原矿浆中磷原矿粉与工艺水的质量比为0.67:1，此原矿浆C用于磷酸生产，所得湿法磷酸相关指标为P2O5％＝20.3，F％＝1.58，Fe2O3％＝0.49，Al2O3％＝0.50，MgO％＝0.53，SO3％＝1.17，磷酸生产系统设备的稳定运行周期为8天。

Claims (9)

1.一种有机溶剂萃取、循环利用氟硅酸钠母液水工艺，按如下步骤进行：
a、萃取硫酸反应：以硫酸钠法制得的氟硅酸钠母液水与有机溶剂A进行硫酸萃取反应，得液液混合物，静置分离，得有机溶剂B和水相B，所述有机溶剂A为萃取剂、相调节剂、稀释剂三者的混合物，其中萃取剂为三正丁胺、正辛胺、二正辛胺、三异辛胺中的至少一种，相调节剂为正丁醇、正辛醇、仲辛醇的至少一种，稀释剂为航空煤油、磺化煤油中的至少一种；
b、萃取磷矿反应：有机溶剂B与料浆B进行磷矿萃取反应，静置分离，得有机溶剂C和料浆C，所述料浆C中固相为磷矿粉、磷精矿粉、磷尾矿粉，液相为工艺水；
c、母液水的循环利用：将萃取后的母液水B，再次返回氟硅酸钠生产工段，配制硫酸钠液；
d、有机溶剂的循环利用：有机溶剂C返回萃取氟硅酸钠母液水，料浆C进入磷矿浮选工段或磷酸萃取工段。
2.根据权利要求1所述一种有机溶剂萃取、循环利用氟硅酸钠母液水工艺，其特征在于：所述步骤a中以硫酸钠法制得的氟硅酸钠母液水所含稀硫酸w在3％-5％。
3.根据权利要求1所述一种有机溶剂萃取、循环利用氟硅酸钠母液水工艺，其特征在于：所述步骤a中萃取剂与相调节剂以及稀释剂的体积比值为1～6:1:4，有机溶剂A与氟硅酸钠母液水的体积比值为1～8:1。
4.根据权利要求1所述一种有机溶剂萃取、循环利用氟硅酸钠母液水工艺，其特征在于：所述步骤a中氟硅酸钠母液水与有机溶剂A进行硫酸萃取反应的温度为20℃～80℃，反应时间为0.5h～2h。
5.根据权利要求1所述一种有机溶剂萃取、循环利用氟硅酸钠母液水工艺，其特征在于：所述步骤a中氟硅酸钠母液水与有机溶剂A进行硫酸萃取反应的温度为40℃～80℃，反应时间为1h～1.5h。
6.根据权利要求1所述一种有机溶剂萃取、循环利用氟硅酸钠母液水工艺，其特征在于：所述步骤b中有机溶剂B与料浆B的体积比为0.2～4:1，料浆B中固相与液相的质量比为0.4～2.5:1。
7.根据权利要求1所述一种有机溶剂萃取、循环利用氟硅酸钠母液水工艺，其特征在于：所述步骤b中有机溶剂B与料浆B的体积比为1.5～4:1，料浆B中固相与液相的质量比为0.4～1.5:1。
8.根据权利要求1所述一种有机溶剂萃取、循环利用氟硅酸钠母液水工艺，其特征在于：所述步骤b中有机溶剂B与料浆B反应温度和时间分别为30℃～85℃和0.5h～2h。
9.根据权利要求1所述一种有机溶剂萃取、循环利用氟硅酸钠母液水工艺，其特征在于：所述步骤b中有机溶剂B与料浆B反应温度和时间分别为65℃～85℃和1h～2h。
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