CN109179329B - 一种磷酸副产物氟硅酸生产无水氟化氢的脱碘方法 - Google Patents

一种磷酸副产物氟硅酸生产无水氟化氢的脱碘方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种磷酸副产物氟硅酸生产无水氟化氢的脱碘方法，包括S1：直接法生产无水氟化氢；S2：超临界萃取；S3：萃取物处理；S4：粗碘精制。本发明科学合理，采用超临界二氧化碳萃取稀磷酸中的碘，其操作简单，不受碘浓度影响，碘回收率高，生产成本低，可工业大规模连续化生产，同时作为萃取剂的二氧化碳容易回收，可反复使用，处理过程中无新的“三废”产生，符合绿色化工和循环经济的要求。

Description

一种磷酸副产物氟硅酸生产无水氟化氢的脱碘方法
技术领域
本发明涉及精细化工技术领域，具体为一种磷酸副产物氟硅酸生产无水氟化氢的脱碘方法。
背景技术
磷矿石中的碘主要以类质同象置换氟磷灰石中的氟而存在磷灰石的结晶格架中，一部分碘也可能存在矿石中所含的少量有机质中，也可能被有机质或粘土矿物所吸附，含碘一般在0.002～0.02％之间。
磷矿石中的碘在湿法磷酸生产过程中会进入到湿法磷酸中，并且在湿法磷酸浓缩过程中部分以HI形式逸出，同时在氟回收过程中也被水吸收留在氟硅酸溶液中。如果不对磷酸中碘进行及时有效的处理，将大大影响后续无水氟化氢的产品质量，同时在湿法磷酸生产过程中，磷矿带入的碘有80～90％进入产品湿法磷酸中。在磷矿的加工过程中，精细碘的提取分离研究，不仅符合国家鼓励开展伴生资源的综合利用，提高自由利用率的大方向，而且具有明显的经济效益。
发明内容
本发明的目的在于提供一种磷酸副产物氟硅酸生产无水氟化氢的脱碘方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种磷酸副产物氟硅酸生产无水氟化氢的脱碘方法，包括以下步骤：
S1：直接法生产无水氟化氢，将氟硅酸溶液投入搅拌釜中，并加入硫酸，开启搅拌机，控制搅拌机转速为30～40r/min，反应12～15min后，采用浓硫酸吸收搅拌釜顶部气体，取浓硫酸吸收液经蒸馏后，得到产物氟化氢和水的混合液；
S2：超临界萃取，将步骤S1中的混合液投入萃取罐，从钢瓶出来的CO2经过滤器过滤后由压缩机进行压缩并输送至萃取罐中，控制萃取罐的压力为18～24MPa，温度为300～350K，进行循环萃取1h以上后，分离，得到萃取物；
S3：萃取物处理，将萃取物投入反应罐中，加入氢氧化钠，开启搅拌机，控制搅拌机转速为60～90r/min，搅拌5～8min后，加入稀盐酸，酸化、分离，得到固体产物，固体产物多次洗涤后，得到粗碘；
S4：粗碘精制，将粗碘放入低温干燥箱中，静止20～30min后，转移到烧杯中进行加热，常压升华后，收集产物，得到纯度大于99.8％碘单质。
优选的，步骤一中，所述浓硫酸的浓度为98％。
优选的，步骤一中，浓硫酸吸收液的蒸馏次数大于三次，蒸馏后的浓硫酸进行高温浓缩回收。
优选的，步骤S2中，CO2的纯度≥99.5％，含水率≤0.02％，无异味，CO2的温度由经过萃取罐夹套的循环水控制。
优选的，步骤S3中，氢氧化钠的质量分数为30～35％，稀盐酸的质量分数为5～6％。
优选的，步骤S4中，粗碘放入低温干燥箱前，先进行研磨处理，研磨后的粗碘粒径20～100微米。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明科学合理，采用超临界二氧化碳萃取稀磷酸中的碘，其操作简单，不受碘浓度影响，碘回收率高，生产成本底，可工业大规模连续化生产，同时作为萃取剂的二氧化碳容易回收，可反复使用，处理过程中无新的“三废”产生，符合绿色化工和循环经济的要求；
2.本发明利用碘易升华的特性，通过低温干燥和常压升华的操作，代替了传统的洗脱、酸化、氧化等工序，工艺流程简单，结晶后碘的纯度高，经济效益好。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明提供一种技术方案：一种磷酸副产物氟硅酸生产无水氟化氢的脱碘方法，包括以下步骤：
S1：直接法生产无水氟化氢，将氟硅酸溶液投入搅拌釜中，并加入硫酸，开启搅拌机，控制搅拌机转速为40r/min，反应12min后，采用浓硫酸吸收搅拌釜顶部气体，取浓硫酸吸收液经蒸馏后，得到产物氟化氢和水的混合液；
S2：超临界萃取，将含单质碘的氟硅酸混合液投入萃取罐，从钢瓶出来的CO2经过滤器过滤后由压缩机进行压缩并输送至萃取罐中，控制萃取罐的压力为18MPa，温度为300K，进行循环萃取1h后，分离，得到萃取物；
S3：萃取物处理，将萃取物投入反应罐中，加入氢氧化钠，开启搅拌机，控制搅拌机转速为75r/min，搅拌5min后，加入稀盐酸，酸化、分离，得到固体产物，固体产物多次洗涤后，得到粗碘；
S4：粗碘精制，将粗碘放入低温干燥箱中，静止25min后，转移到烧杯中进行加热，常压升华后，收集产物，得到纯度大于99.8％碘单质。
其中，步骤一中，所述浓硫酸的浓度为98％；步骤一中，浓硫酸吸收液的蒸馏次数大于三次，蒸馏后的浓硫酸进行高温浓缩回收；步骤S2中，CO2的纯度≥99.5％，含水率≤0.02％，无异味，CO2的温度由经过萃取罐夹套的循环水控制；步骤S3中，氢氧化钠的质量分数为30～35％，稀盐酸的质量分数为5～6％；步骤S4中，粗碘放入低温干燥箱前，先进行研磨处理，研磨后的粗碘粒径20～100微米。
实施例2
本发明提供一种技术方案：一种磷酸副产物氟硅酸生产无水氟化氢的脱碘方法，包括以下步骤：
S1：直接法生产无水氟化氢，将氟硅酸溶液投入搅拌釜中，并加入硫酸，开启搅拌机，控制搅拌机转速为40r/min，反应13min后，采用浓硫酸吸收搅拌釜顶部气体，取浓硫酸吸收液经蒸馏后，得到产物氟化氢和水的混合液；
S2：超临界萃取，将含单质碘的氟硅酸混合液投入萃取罐，从钢瓶出来的CO2经过滤器过滤后由压缩机进行压缩并输送至萃取罐中，控制萃取罐的压力为20MPa，温度为320K，进行循环萃取1h后，分离，得到萃取物；
S3：萃取物处理，将萃取物投入反应罐中，加入氢氧化钠，开启搅拌机，控制搅拌机转速为75r/min，搅拌6min后，加入稀盐酸，酸化、分离，得到固体产物，固体产物多次洗涤后，得到粗碘；
S4：粗碘精制，将粗碘放入低温干燥箱中，静止25min后，转移到烧杯中进行加热，常压升华后，收集产物，得到纯度大于99.8％碘单质。
其中，步骤一中，所述浓硫酸的浓度为98％；步骤一中，浓硫酸吸收液的蒸馏次数大于三次，蒸馏后的浓硫酸进行高温浓缩回收；步骤S2中，CO2的纯度≥99.5％，含水率≤0.02％，无异味，CO2的温度由经过萃取罐夹套的循环水控制；步骤S3中，氢氧化钠的质量分数为30～35％，稀盐酸的质量分数为5～6％；步骤S4中，粗碘放入低温干燥箱前，先进行研磨处理，研磨后的粗碘粒径20～100微米。
实施例3
本发明提供一种技术方案：一种磷酸副产物氟硅酸生产无水氟化氢的脱碘方法，包括以下步骤：
S1：直接法生产无水氟化氢，将氟硅酸溶液投入搅拌釜中，并加入硫酸，开启搅拌机，控制搅拌机转速为40r/min，反应14min后，采用浓硫酸吸收搅拌釜顶部气体，取浓硫酸吸收液经蒸馏后，得到产物氟化氢和水的混合液；
S2：超临界萃取，将含单质碘的氟硅酸混合液投入萃取罐，从钢瓶出来的CO2经过滤器过滤后由压缩机进行压缩并输送至萃取罐中，控制萃取罐的压力为22MPa，温度为340K，进行循环萃取1h后，分离，得到萃取物；
S3：萃取物处理，将萃取物投入反应罐中，加入氢氧化钠，开启搅拌机，控制搅拌机转速为75r/min，搅拌6min后，加入稀盐酸，酸化、分离，得到固体产物，固体产物多次洗涤后，得到粗碘；
S4：粗碘精制，将粗碘放入低温干燥箱中，静止30min后，转移到烧杯中进行加热，常压升华后，收集产物，得到纯度大于99.8％碘单质。
其中，步骤一中，所述浓硫酸的浓度为98％；步骤一中，浓硫酸吸收液的蒸馏次数大于三次，蒸馏后的浓硫酸进行高温浓缩回收；步骤S2中，CO2的纯度≥99.5％，含水率≤0.02％，无异味，CO2的温度由经过萃取罐夹套的循环水控制；步骤S3中，氢氧化钠的质量分数为30～35％，稀盐酸的质量分数为5～6％；步骤S4中，粗碘放入低温干燥箱前，先进行研磨处理，研磨后的粗碘粒径20～100微米。
实施例4
本发明提供一种技术方案：一种磷酸副产物氟硅酸生产无水氟化氢的脱碘方法，包括以下步骤：
S1：直接法生产无水氟化氢，将氟硅酸溶液投入搅拌釜中，并加入硫酸，开启搅拌机，控制搅拌机转速为40r/min，反应15min后，采用浓硫酸吸收搅拌釜顶部气体，取浓硫酸吸收液经蒸馏后，得到产物氟化氢和水的混合液；
S2：超临界萃取，将含单质碘的氟硅酸混合液投入萃取罐，从钢瓶出来的CO2经过滤器过滤后由压缩机进行压缩并输送至萃取罐中，控制萃取罐的压力为24MPa，温度为350K，进行循环萃取1h后，分离，得到萃取物；
S3：萃取物处理，将萃取物投入反应罐中，加入氢氧化钠，开启搅拌机，控制搅拌机转速为75r/min，搅拌6min后，加入稀盐酸，酸化、分离，得到固体产物，固体产物多次洗涤后，得到粗碘；
S4：粗碘精制，将粗碘放入低温干燥箱中，静止30min后，转移到烧杯中进行加热，常压升华后，收集产物，得到纯度大于99.8％碘单质。
其中，步骤一中，所述浓硫酸的浓度为98％；步骤一中，浓硫酸吸收液的蒸馏次数大于三次，蒸馏后的浓硫酸进行高温浓缩回收；步骤S2中，CO2的纯度≥99.5％，含水率≤0.02％，无异味，CO2的温度由经过萃取罐夹套的循环水控制；步骤S3中，氢氧化钠的质量分数为30～35％，稀盐酸的质量分数为5～6％；步骤S4中，粗碘放入低温干燥箱前，先进行研磨处理，研磨后的粗碘粒径20～100微米。
通过上述的四组实施例均可实现从磷酸副产物氟硅酸生产无水氟化氢工艺中脱碘，并回收精制，其中实施例三中碘的回收率最高，利于推广使用。
本发明具有以下优点：本发明科学合理，采用超临界二氧化碳萃取稀磷酸中的碘，其操作简单，不受碘浓度影响，碘回收率高，生产成本底，可工业大规模连续化生产，同时作为萃取剂的二氧化碳容易回收，可反复使用；本发明利用碘易升华的特性，通过低温干燥和常压升华的操作，代替了传统的洗脱、酸化、氧化等工序，工艺流程简单，结晶后碘的纯度高，经济效益好。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种磷酸副产物氟硅酸生产无水氟化氢的脱碘方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：直接法生产无水氟化氢，将氟硅酸溶液投入搅拌釜中，并加入硫酸，开启搅拌机，控制搅拌机转速为30～40r/min，反应12～15min后，采用浓硫酸吸收搅拌釜顶部气体，取浓硫酸吸收液经蒸馏后，得到产物氟化氢和水的混合液；浓硫酸的浓度为98％，浓硫酸吸收液的蒸馏次数大于三次，蒸馏后的浓硫酸进行高温浓缩回收；
S2：超临界萃取，将步骤S1中的混合液投入萃取罐，从钢瓶出来的CO2经过滤器过滤后由压缩机进行压缩并输送至萃取罐中，控制萃取罐的压力为18～24MPa，温度为300～350K，进行循环萃取1h以上后，分离，得到萃取物，CO2的纯度≥99.5％，含水率≤0.02％，无异味，CO2的温度由经过萃取罐夹套的循环水控制；
S3：萃取物处理，将萃取物投入反应罐中，加入氢氧化钠，开启搅拌机，控制搅拌机转速为60～90r/min，搅拌5～8min后，加入稀盐酸，酸化、分离，得到固体产物，固体产物多次洗涤后，得到粗碘；
S4：粗碘精制，将粗碘放入低温干燥箱中，静止20～30min后，转移到烧杯中进行加热，常压升华后，收集产物，得到纯度大于99.8％碘单质。
2.根据权利要求1所述的一种磷酸副产物氟硅酸生产无水氟化氢的脱碘方法，其特征在于：步骤S3中，氢氧化钠的质量分数为30～35％，稀盐酸的质量分数为5～6％。
3.根据权利要求1所述的一种磷酸副产物氟硅酸生产无水氟化氢的脱碘方法，其特征在于：步骤S4中，粗碘放入低温干燥箱前，先进行研磨处理，研磨后的粗碘粒径20～100微米。
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