CN108147383A - 湿法磷酸的脱氟方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于湿法磷酸净化领域，具体涉及一种湿法磷酸的脱氟方法。针对现有的湿法磷酸脱氟方法自动化程度低、能耗高、得到的净化磷酸杂质含量高、氟硅酸钠结晶细小等问题，本发明提供一种湿法磷酸的脱氟方法，包括以下步骤：a、在脱氟反应槽A中加入湿法磷酸和脱氟剂进行反应，反应料浆泵入反应槽B，在反应槽B中冷却降温后部分返回至反应槽A；b、将反应槽B中未返回的料浆进行液固分离；c、将步骤b分离的上清液经微孔过滤器进行过滤，得到的滤液为脱氟后的磷酸；d、将步骤b分离的稠浆进行过滤，洗涤，得到氟硅酸钠半成品。本发明能够去除悬浮的氟盐颗粒，降低酸液中氟含量，改善过滤性能，提高磷收率，效果显著。

Description

湿法磷酸的脱氟方法
技术领域
本发明属于湿法磷酸净化领域，具体涉及一种湿法磷酸的脱氟方法。
背景技术
湿法磷酸因生产工艺的特点使得酸液中含有部分氟元素，通常是以氟硅酸根和氟离子的形式存在，无法直接作为饲料级或食品级产品的原料，必须将其中的绝大部分的氟脱除，得到有害物质较少的净化磷酸，才可以用来生产饲料级磷酸氢钙。
目前国内普遍采用的脱氟分离方法是利用过滤机(厢式过滤机为主)进行液固分离，自动化程度低、作业环境恶劣、能耗高、设备腐蚀严重，因氟硅酸钠结晶细小不利于过滤洗涤，得到的固体氟硅酸钠含磷高，提纯难度大，磷收率低。净化磷酸中仍然有大量的氟硅酸钠微粒存在，并难以沉降，严重影响了终端产品质量。近年来也有部分厂家开始使用卧式离心机对脱氟料浆进行分离，自动化程度高，但卧式离心机能耗高，同时因离心机的高速离心作用，产生一种以硫酸钙晶体为主的絮状物质悬浮在净化磷酸中，难以去除，不利于产品质量的提升。
在现有的方法中，湿法磷酸脱氟的关键技术都是降低氟硅酸盐的溶解度，但未对结晶情况进行研究。如专利CN102730657A提出了一种湿法磷酸脱氟的分离方法，通过用螺旋卸料沉降离心机对脱氟反应料浆进行第一次分离，得到的脱氟渣再通过带式过滤机进行过滤洗涤，得到副产品氟硅酸钠。此方法自动化程度较高，但是旋卸料沉降离心机难以分离酸液中细小的颗粒，得到的脱氟酸液中存在一种白色絮状的物质，难以满足饲料级磷酸盐生产，同时脱氟渣结晶细小，在带式过滤机的过滤过程中滤饼易开裂，洗涤难以达到理想的效果。专利CN106698372A提出了一种湿法磷酸脱氟方法，通过在脱氟反应后的料浆中加入沉降剂，便于脱氟料浆的过滤，达到湿法磷酸脱氟的目的。此方法仍然未能解决氟硅酸钠结晶细小的问题，同时引入了以有机物为主的沉降剂，增加了脱氟渣净化提纯的难度。
发明内容
本发明要解决的技术问题为：现有的湿法磷酸脱氟方法自动化程度低、能耗高、得到的净化磷酸杂质含量高、氟硅酸钠结晶细小等问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案为：提供一种湿法磷酸的脱氟方法。该方法自动化程度高、能耗低、得到的净化磷酸杂质含量低。
本发明提供了一种湿法磷酸的脱氟方法，包括以下步骤：
a、在脱氟反应槽A中加入湿法磷酸和脱氟剂进行反应，反应料浆泵入反应槽B，在反应槽B中冷却降温后部分返回至反应槽A；
b、将反应槽B中未返回的料浆进行液固分离；
c、将步骤b分离的上清液经微孔过滤器进行过滤，得到的滤液为脱氟后的磷酸；
d、将步骤b分离的稠浆进行过滤，洗涤，得到氟硅酸钠半成品。
其中，上述湿法磷酸的脱氟方法中，步骤a所述湿法磷酸为P2O5浓度为30～45％的磷酸。
其中，上述湿法磷酸的脱氟方法中，步骤a所述的脱氟剂为碳酸钠或硫酸钠中的至少一种。
其中，上述湿法磷酸脱氟方法中，步骤a所述的湿法磷酸和脱氟剂加入的重量比为25～70︰1。
其中，上述湿法磷酸的脱氟方法中，步骤a所述的反应时间为2～5h。
其中，上述湿法磷酸的脱氟方法中，步骤a所述的反应槽B为装有换热器的反应槽，所述换热器为列管式换热器或板式换热器。
其中，上述湿法磷酸的脱氟方法中，步骤a所述的冷却降温后的料浆温度为30～45℃。
其中，上述湿法磷酸的脱氟方法中，步骤a反应槽B回浆倍数为2～5倍。
其中，上述湿法磷酸脱氟方法中，步骤b所述的液固分离的具体操作为采用浓密机进行沉降。
其中，上述湿法磷酸的脱氟方法中，步骤c中所述微孔过滤器为滤芯平均孔径15～25μm的微孔过滤器。
其中，上述湿法磷酸的脱氟方法中，步骤c过滤后的滤渣采用湿法排渣，并返回到反应槽A中。
其中，上述湿法磷酸的脱氟方法中，步骤d中所述过滤采用带式过滤系统进行。
其中，上述湿法磷酸的脱氟方法中，步骤d中过滤后的滤液和洗涤后的洗涤液一起返回步骤a所述的反应槽A中。
其中，上述湿法磷酸的脱氟方法中，步骤d所述氟硅酸钠半成品为P2O5含量≤0.8％，F含量≥40％，H2O含量≤25％的氟硅酸钠。
本发明的有益效果为：
本发明先采用强制换热降温保证了氟硅酸钠的析出，并通过回浆为氟硅酸钠结晶提供晶钟，保证了氟硅酸钠结晶的粗大、均匀，为氟硅酸钠结晶的沉降与过滤洗涤提供了有利条件，得到的副产品氟硅酸钠杂质含量低，晶粒粗大。经过沉降且温度低于45℃的脱氟酸液经过微孔过滤器进行过滤，得到的脱氟酸液呈清澈的淡绿色，保证了产品车间酸液质量要求，去除了悬浮的氟盐颗粒，降低了酸液中氟含量，改善过滤性能，稳定后端产品质量指标的同时提高磷收率。整个生产流程能耗和维护费用低，现场操作环境好，脱氟生产流程的磷收率能够达到99％以上，脱氟渣水分18％～25％，设备自动化程度高。
具体实施方式
本发明提供了一种湿法磷酸的脱氟方法，包括以下步骤：
a、在脱氟反应槽A中加入湿法磷酸和脱氟剂进行反应，反应料浆泵入反应槽B，在反应槽B中冷却降温后部分返回至反应槽A；
b、将反应槽B中未返回的料浆进行液固分离；
c、将步骤b分离的上清液经微孔过滤器进行过滤，得到的滤液为脱氟后的磷酸；
d、将步骤b分离的稠浆进行过滤，洗涤，得到氟硅酸钠半成品。
其中，上述湿法磷酸的脱氟方法中，步骤a所述湿法磷酸为P2O5浓度为30～45％的磷酸。
其中，上述湿法磷酸的脱氟方法中，步骤a初始磷酸中，F含量为0.8～2.0％，P2O5/F为20～50。
其中，上述湿法磷酸的脱氟方法中，步骤a所述的脱氟剂为碳酸钠或硫酸钠中的至少一种。
其中，为了脱氟效果更好，上述湿法磷酸脱氟方法中，步骤a所述的湿法磷酸和脱氟剂加入的重量比为25～70︰1。
其中，上述湿法磷酸的脱氟方法中，步骤a所述的反应时间为2～5h。
其中，上述湿法磷酸的脱氟方法中，步骤a所述的反应槽B为装有换热器的反应槽，所述换热器为列管式换热器或板式换热器。
其中，上述湿法磷酸的脱氟方法中，步骤a所述的冷却降温后的料浆温度为30～45℃。氟硅酸钠在磷酸中的溶解度随温度的下降而下降，对于饲料级磷酸盐，料浆温度冷却至30～45℃能获得更好的质量，并且生产成本低。
其中，上述湿法磷酸的脱氟方法中，为了给氟硅酸钠结晶提供更好的条件，本发明将反应槽B中的料浆部分返回反应槽A，能够降低过饱和度，同时降低反应温度，为氟硅酸钠结晶的成长提供有利环境。但返浆量低，对结晶改善不明显；返浆料过高，设备负荷高。因此，回浆倍数以2～5倍为宜。
其中，上述湿法磷酸脱氟方法中，步骤b所述的液固分离的具体操作为采用浓密机进行沉降。
其中，上述湿法磷酸的脱氟方法中，步骤c中所述微孔过滤器为滤芯平均孔径15～25μm的微孔过滤器。
其中，上述湿法磷酸的脱氟方法中，步骤c过滤后的滤渣采用湿法排渣，并返回到反应槽A中。
其中，上述湿法磷酸的脱氟方法中，步骤c所述得到的脱氟后的磷酸中，F含量为0.05～0.12％，P2O5/F为320～700。
其中，上述湿法磷酸的脱氟方法中，步骤d中所述过滤采用带式过滤系统进行。
其中，上述湿法磷酸的脱氟方法中，步骤d中过滤后的滤液和洗涤后的洗涤液一起返回步骤a所述的反应槽A中。
其中，上述湿法磷酸的脱氟方法中，步骤d所述氟硅酸钠半成品为P2O5含量≤0.8％，F含量≥40％，H2O含量≤25％的氟硅酸钠。
下面将通过实施例对本发明的具体实施方式做进一步的解释说明，但不表示将本发明的保护范围限制在实施例所述范围内。
实施例1用本发明方法对湿法磷酸进行脱氟
来自储槽的湿法磷酸(质量指标如表1)以46m3/h的流量进入脱氟反应槽A，同时往脱氟反应槽A内加入理论消耗1.15倍的硫酸钠生成脱氟料浆，料浆从脱氟反应槽A溢流至脱氟反应槽B，通过换热器将料浆温度冷却至44℃，冷却后的料浆有90～100m3/h回到脱氟反应槽A。
来自脱氟反应槽B的脱氟料浆通过泵输送至浓密机进行沉降实现第一次液固分离，溢流出来的脱氟磷酸输送至微孔过滤器进行过滤，通过第二次液固分离后得到净化的脱氟磷酸，滤渣返回脱氟反应槽A。
浓密机底部的稠浆输送至带式过滤机进行过滤洗涤，在过滤过程中通过逆流洗涤后得到较为纯净的氟硅酸钠半成品，过滤滤液与洗涤液一起返回脱氟反应槽A作为调节磷酸浓度使用。
净化脱氟磷酸质量指标如表2：
过滤洗涤后的脱氟渣质量指标如表3：
实施例2用本发明方法对湿法磷酸进行脱氟
来自储槽的湿法磷酸(质量指标如表1)以58m3/h的流量进入脱氟反应槽A，同时往脱氟反应槽A内加入理论消耗1.15倍的碳酸钠生成脱氟料浆，料浆从脱氟反应槽A溢流至脱氟反应槽B，通过换热器将料浆温度冷却至42℃，冷却后的料浆有240～260m3/h回到脱氟反应槽A。
来自脱氟反应槽B的脱氟料浆通过泵输送至浓密机进行沉降实现第一次液固分离，溢流出来的脱氟磷酸输送至微孔过滤器进行过滤，通过第二次液固分离后得到净化的脱氟磷酸，滤渣返回脱氟反应槽A。
浓密机底部的稠浆输送至带式过滤机进行过滤洗涤，在过滤过程中通过逆流洗涤后得到较为纯净的氟硅酸钠半成品，过滤滤液与洗涤液一起返回脱氟反应槽A作为调节磷酸浓度使用。
净化脱氟磷酸质量指标如表2：
过滤洗涤后的脱氟渣质量指标如表3：
对比例1直接反应后经过板框过滤机进行脱氟
来自储槽的湿法磷酸(质量指标如表1)以51m3/h的流量进入脱氟反应槽A，同时往脱氟反应槽A内加入理论消耗1.15倍的硫酸钠生成脱氟料浆，料浆从脱氟反应槽A溢流至脱氟反应槽B。来自脱氟反应槽B的脱氟料浆通过泵输送至板框压滤机进行压滤实现液固分离，压滤出来的脱氟磷酸输送至净化脱氟磷酸储槽待用。
滤渣加水将比重调整至1.40，并用蒸汽加热到70℃后输送至带式过滤机进行过滤洗涤，在过滤过程中通过逆流洗涤后得到氟硅酸钠半成品，过滤滤液与洗涤液一起返回脱氟反应槽A作为调节磷酸浓度使用。
净化脱氟磷酸质量指标如表2：
过滤洗涤后的脱氟渣质量指标如表3：
表1实例中湿法磷酸质量指标
表2实例中净化脱氟磷酸质量指标
表3实例中副产品氟硅酸钠质量指标
由实施例和对比例可知，本发明通过改善氟硅酸钠结晶条件，实现氟硅酸钠结晶的粗大、均匀，解决了传统方法中存在的氟硅酸钠结晶细小沉降效果差，脱氟渣过滤时滤饼开裂、难以加洗水进行洗涤提纯的问题，在整个脱氟生产过程中磷收率提高达2.5％以上，每吨P2O5脱氟生产中可多回收25kg，实现了磷资源的综合利用，产生了较好的经济效益。

Claims (10)

1.湿法磷酸的脱氟方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、在脱氟反应槽A中加入湿法磷酸和脱氟剂进行反应，反应料浆泵入反应槽B，在反应槽B中冷却降温后部分返回至反应槽A；
b、将反应槽B中未返回的料浆进行液固分离；
c、将步骤b分离的上清液经微孔过滤器进行过滤，得到的滤液为脱氟后的磷酸；
d、将步骤b分离的稠浆进行过滤，洗涤，得到氟硅酸钠半成品。
2.根据权利要求1所述的湿法磷酸的脱氟方法，其特征在于：步骤a所述湿法磷酸为P2O5浓度为30～45％的磷酸。
3.根据权利要求1所述的湿法磷酸的脱氟方法，其特征在于：步骤a所述的脱氟剂为碳酸钠或硫酸钠中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的湿法磷酸的脱氟方法，其特征在于：步骤a所述的湿法磷酸和脱氟剂加入的重量比为25～70︰1。
5.根据权利要求1所述的湿法磷酸的脱氟方法，其特征在于：步骤a所述的反应时间为2～5h。
6.根据权利要求1所述的湿法磷酸的脱氟方法，其特征在于：步骤a所述的反应槽B为装有换热器的反应槽，所述换热器为列管式换热器或板式换热器。
7.根据权利要求1所述的湿法磷酸的脱氟方法，其特征在于：步骤a所述的冷却降温后的料浆温度为30～45℃。
8.根据权利要求1所述的湿法磷酸的脱氟方法，其特征在于：步骤a反应槽B回浆倍数为2～5倍。
9.根据权利要求1所述的湿法磷酸的脱氟方法，其特征在于：步骤c中所述微孔过滤器为滤芯平均孔径15～25μm的微孔过滤器。
10.根据权利要求1所述的湿法磷酸的脱氟方法，其特征在于：步骤d所述氟硅酸钠半成品为P2O5含量≤0.8％，F含量≥40％，H2O含量≤25％的氟硅酸钠。
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