CN110540179A - 一种湿法磷酸及其衍生产品的有害元素脱除方法及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及湿法磷酸处理技术领域，具体是一种湿法磷酸及其衍生产品的有害元素脱除方法及设备。本发明选用五硫化二磷作为脱砷剂分别加入到湿法磷酸萃取槽和湿法磷酸陈化槽，进行两级有害元素脱除反应，使其中的砷以不溶性化合物As2S3形式最终进入磷石膏渣场，在脱砷的同时，使湿法磷酸及其衍生产品中的Cr、Pb、Cu等重金属阳离子有害元素也同时得到脱除，提升湿法磷酸及其衍生产品的品质，减少所得磷肥中的有害元素，并将副产的硫化氢气体作为萃取尾气中碘分子还原剂，减少了碘回收系统中液体SO2原料消耗，减少萃取尾气冒红烟视觉污染，回收碘分子资源。
Description
技术领域
本发明涉及湿法磷酸处理技术领域，具体是一种湿法磷酸及其衍生产品的有害元素脱除方法及设备。
背景技术
目前，在磷肥的生产过程中，由于浓磷酸中含有一定量的砷(约50～60ppm)，导致磷肥产品中的砷含量在80ppm左右，距I类产品执行标准As％≤0.005及国外产品质量执行标准中As％≤0.002还有一定的差距。
目前，工业上对磷酸及其衍生产品的脱砷主要用于食品级或电子级相关产品的脱砷，其脱砷的对象大多是热法磷酸及其相关产品或湿法磷酸净化酸及其相关产品，直接对湿法磷酸及其衍生产品进行脱砷的研究或工业性实验极少见于报道。其中多数产品的脱砷过程及重点均在磷酸上，大部分方法均是将磷酸脱砷后得到所需产品或再生产后续产品。
因此，寻找一种能充分除去湿法磷酸生产过程中砷等有害元素，减少制备得到的磷肥中的砷等有害元素含量，并且操作简便、不引入新杂质无三废产生的湿法磷酸及其衍生产品的有害元素脱除方法及设备是当务之急。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种湿法磷酸及其衍生产品的有害元素脱除方法，具体如下：
一种湿法磷酸及其衍生产品的有害元素脱除方法，包括如下步骤：
(1)向湿法磷酸萃取槽加入五硫化二磷，充分反应后进行过滤，滤渣进入磷石膏渣场，滤液转入湿法磷酸陈化槽，收集反应过程中逸出的气体；
(2)向湿法磷酸陈化槽加入五硫化二磷，充分反应后进行过滤，滤渣转回湿法磷酸萃取槽继续进行步骤(1)，滤液用于磷酸浓缩和磷肥生产，收集反应过程中逸出的气体；
(3)将步骤(1)、(2)收集的气体用于还原湿法磷酸及氟硅酸中碘分子。
优选的，所述加入五硫化二磷，是加入足量的五硫化二磷。足量的五硫化二磷能充分脱除湿法磷酸及其衍生产品中的As、Cr、Pb、Cu等重金属阳离子有害元素。
所述步骤(1)的过滤，是用三级逆流洗涤转台式过滤机进行过滤，脱砷废渣掺加于磷石膏滤渣中。
优选的，所述步骤(3)中的用于还原湿法磷酸及氟硅酸中碘分子，是将收集的气体作为湿法磷酸生产系统中碘回收系统中萃取尾气中碘分子的还原剂，将碘分子还原为碘离子。进一步优选的，所述步骤(3)中的将收集的气体作为湿法磷酸生产系统中碘回收系统中萃取尾气中碘分子的还原剂，将碘分子还原为碘离子，其具体步骤如下：将收集的气体溶于水中，加入SO2配置成吸收液-SO2水溶液，将含碘的稀磷酸及氟硅酸中的碘离子催化氧化为碘分子，将碘分子通过空气萃取吹出法将稀磷酸及氟硅酸中的碘分子以气相吹入配置好的吸收液-SO2水溶液中进行反应，通过SO2将碘分子还原为碘离子。
优选的，所述吸收液-SO2水溶液，是浓度为2％-10％的SO2水溶液，反应过程中控制温度20℃-50℃，所述吸收液-SO2水溶液中碘离子浓度控制在30-70g/L。此条件为碘分子还原吸收的最佳工艺条件。
优选的，所述将碘分子还原为碘离子后进入溶液中后，可通入氧化剂，使碘离子再次被氧化为碘分子，经液固分离即得到碘产品。进一步优选的，是用30％H2O2作为氧化剂，其用量为理论加入量的105％-120％，反应温度为10℃-40℃，反应时间为10min-30min
优选的，所述将含碘的稀磷酸及氟硅酸中的碘离子催化氧化为碘分子，具体是加入体积分数为0.5％-3.0％的30％H2O2氧化剂，反应温度为60℃-90℃，反应时间为10min-30min。此条件为碘离子催化氧化的最佳工艺条件。
优选的，所述空气萃取过程中的气液体积比为80-150，反应温度为65℃-95℃。此条件为碘分子空气萃取的最佳工艺条件。
目前，工业上对磷酸及其衍生产品的脱砷主要用于食品级或电子级相关产品的脱砷，其脱砷的对象大多是热法磷酸及其相关产品或湿法磷酸净化酸及其相关产品，直接对湿法磷酸及其衍生产品进行脱砷的研究或工业性实验极少见于报道。其中多数产品的脱砷过程及重点均在磷酸上，大部分方法均是将磷酸脱砷后得到所需产品或再生产后续产品，脱砷方法主要分为以下几种：
有害元素脱除技术原理：
As在浓磷酸中以H3AsO4或H3AsO3的形式存在，两者均可与S2–生成不溶性化合物As2S3，其反应如下：
H3AsO4+H2S＝H3AsO3+S↓+H2O
2H3AsO3+3H2S＝As2S3↓+6H2O
其中H3AsO4先与H2S反应生成H3AsO3，然后H3AsO3才能与H2S反应生成不溶性的As2S3沉淀，表明磷酸中H3AsO4的含量会影响H2S的需求量。
在磷酸的脱砷中，P2S5在遇水的条件下可发生如下反应：
P2S5+H2O＝H3PO4+H2S
P2S5在有水的环境下生成H3PO4和H2S，既生成了含有S2–的化合物H2S，又没引入其他杂质，因此P2S5是一种优良的脱砷剂。但浓磷酸中含有一定量的Cr、Pb、Cu等，这些重金属阳离子会和S生成不溶性的沉淀，反应如下：
2Cr3++3S2–＝Cr2S3↓
Cu2++S2–＝CuS↓
Pb2++S2–＝PbS↓
因此，在脱砷的同时，也可将部分重金属阳离子除去，即其他重金属离子的含量会影响P2S5的消耗量。
但在反应的过程中，P2S5分解所生成的H2S难溶于水，在水中的溶解度仅为0.58g/100g水，在磷酸中的溶解度会更低，因此在P2S5加入反应溶液体系后，可能会有部分H2S气体溢出。
还原吸收气相碘分子技术原理：
采用H2S作还原剂与从稀磷酸及氟硅酸中吹出的碘分子发生如下反应：
4I2+H2S+4H2O＝H2SO4﹢8HI
以开阳磷矿石为例，其在湿法磷酸工艺中伴生碘资源约60％进入稀磷酸中，约25％进入萃取尾气洗涤吸收系统，其中稀磷酸中含碘约40mg/kg，萃取尾气洗涤吸收液-氟硅酸中含碘约25mg/kg。采用H2O2作氧化剂将23％(P2O5)稀磷酸及10％氟硅酸中的碘离子催化氧化为碘分子，通过空气萃取吹出法将稀磷酸及氟硅酸中的碘分子以气相吹入吸收液-SO2水溶液中，通过SO2还原剂将碘分子还原为碘离子，当吸收液中碘离子浓度达到一定值后，将H2O2氧化剂通入吸收液中，碘离子再次被氧化为碘分子，经液固分离即得到碘产品。磷矿伴生碘回收工艺过程包括碘离子催化氧化、碘分子空气萃取、碘分子还原吸收及碘产品析出工序。
目前，湿法磷酸的碘回收装置消耗较大原料之一为二氧化硫，通常使用外购瓶装液态二氧化硫，其浓度为99.9％，气瓶压力为0.3-0.5MPa每瓶二氧化硫气约为1吨。液态二氧化硫经缓冲罐减压气后用管道引入装置使用点进入系统使用。为避免安全与环保风险，库存量不大于20吨。当现场使用完进用叉车从贮存库运至使用现场替换。目前贵州省内无液态二氧化硫生产商，需进行省外采购，当长途运输或生产商不能及时供货时，将造成现场生产中断，另一方面，瓶装液态二氧化硫浓度高、压力高，属于压力容器，运输及内存安全环保风险较大。采用液态二氧化硫价格较高，市场液态二氧化硫采购价为每吨5700元。
由于碘回收装置中二氧化硫主要启到还原湿法磷酸及氟硅酸中碘分子作用，对二氧化硫纯度及浓度要求较低，因此，本发明中收集得到的H2S气体作为还原剂与从稀磷酸及氟硅酸中吹出的碘分子发生反应，得到碘离子，以减少液体SO2原料消耗，并减少萃取尾气冒红烟视觉污染。
所述湿法磷酸及其衍生产品的有害元素脱除方法所用的设备，包含五硫化二磷料仓、五硫化二磷计量输送系统、转台过滤机、稀磷酸澄清槽、稀磷酸储槽、稀磷酸去浓缩系统、湿法磷酸萃取氟吸收系统一氟塔、湿法磷酸萃取氟吸收系统生产含碘氟硅酸去碘氧化-还原-富集-氧化回收装置、湿法磷酸萃取氟吸收系统后系统，其中五硫化二磷料仓通过五硫化二磷计量输送系统分别与湿法磷酸萃取槽、稀磷酸澄清槽相连；湿法磷酸萃取槽底部与转台过滤机相连，将底部混合物送至转台过滤机过滤，上部与湿法磷酸萃取氟吸收系统一氟塔相连，将产生的H2S气象送至一氟塔；转台过滤机与滤渣磷石膏去渣场、稀磷酸澄清槽相连，滤渣流向滤渣磷石膏去渣场，滤液流向稀磷酸澄清槽；稀磷酸澄清槽底部与湿法磷酸萃取槽相连，用以将底部沉渣输送回湿法磷酸萃取槽，上部与稀磷酸储槽相连，用以将清液送至稀磷酸储槽，顶部与湿法磷酸萃取氟吸收系统一氟塔相连，将产生的H2S气象送至一氟塔；稀磷酸储槽与稀磷酸去浓缩系统相连，将稀磷酸送入以进行去浓缩；湿法磷酸萃取氟吸收系统一氟塔下部与湿法磷酸萃取氟吸收系统生产含碘氟硅酸去碘氧化-还原-富集-氧化回收装置相连，以回收碘分子资源；上部与湿法磷酸萃取氟吸收系统后系统相连，以回收尾气。
优选的，所述湿法磷酸萃取槽由反应槽和消化槽组成，其中反应槽由一至六区组成，消化槽由七至九区组成。萃取槽内区设置一台搅拌桨，一区设置冷却料浆进入的边槽，六区设置料浆轴流泵接口的边槽，二三区上部各设置一个混合三通接口，六区设置料浆进入消化槽的溢流口，一区至二区、二区至三区、三区至四区、四区至五区、五区至六区、七区至八区、八区至九区之间隔墙设置萃取反应料浆流通的门式开口，各区内衬橡胶板防渗层，橡胶板外衬碳砖防腐层，各区搅拌桨下方衬碳砖耐磨层。三区和四区上部设置废气出口。
优选的，所述湿法磷酸萃取槽中反应槽第六区还设有低位闪冷循环泵。
优选的，所述五硫化二磷料仓通过五硫化二磷计量输送系统与湿法磷酸萃取槽三区、四区相连接。
优选的，所述稀磷酸澄清槽底部与湿法磷酸萃取槽第三区相连。
优选的，所述湿法磷酸萃取槽底部通过渣浆泵与转台过滤机相连。
优选的，所述稀磷酸澄清槽底部通过渣浆泵与湿法磷酸萃取槽相连。
优选的，所述稀磷酸储槽通过磷酸泵与稀磷酸去浓缩系统相连。
优选的，所述湿法磷酸萃取氟吸收系统生产含碘氟硅酸去碘氧化-还原-富集-氧化回收装置，是由含碘离子氟硅酸沉降槽与碘回收系统组成。
与现有技术相比，本发明创造的技术效果体现在：
(1)本发明选用五硫化二磷作为脱砷剂分别加入到湿法磷酸萃取槽和湿法磷酸陈化槽，进行两级有害元素脱除反应，使其中的砷以不溶性化合物As2S3形式最终进入磷石膏渣场。
(2)本发明在脱砷的同时，使湿法磷酸及其衍生产品中的Cr、Pb、Cu等重金属阳离子有害元素也同时得到脱除，提升湿法磷酸及其衍生产品的品质，减少所得磷肥中的有害元素。
(3)本发明的脱砷过程中副产的硫化氢气体作为萃取尾气中碘分子还原剂，减少了碘回收系统中液体SO2原料消耗，并减少萃取尾气冒红烟视觉污染，回收碘分子资源。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图；
图2是本发明的设备结构图。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。
组装本发明的湿法磷酸及其衍生产品的有害元素脱除方法所用的设备，其包含五硫化二磷料仓、五硫化二磷计量输送系统、转台过滤机、稀磷酸澄清槽、稀磷酸储槽、稀磷酸去浓缩系统、湿法磷酸萃取氟吸收系统一氟塔、湿法磷酸萃取氟吸收系统生产含碘氟硅酸去碘氧化-还原-富集-氧化回收装置、湿法磷酸萃取氟吸收系统后系统，其中五硫化二磷料仓通过五硫化二磷计量输送系统分别与湿法磷酸萃取槽、稀磷酸澄清槽相连；湿法磷酸萃取槽底部与转台过滤机相连，将底部混合物送至转台过滤机过滤，上部与湿法磷酸萃取氟吸收系统一氟塔相连，将产生的H2S气象送至一氟塔；转台过滤机与滤渣磷石膏去渣场、稀磷酸澄清槽相连，滤渣流向滤渣磷石膏去渣场，滤液流向稀磷酸澄清槽；稀磷酸澄清槽底部与湿法磷酸萃取槽相连，用以将底部沉渣输送回湿法磷酸萃取槽，上部与稀磷酸储槽相连，用以将清液送至稀磷酸储槽，顶部与湿法磷酸萃取氟吸收系统一氟塔相连，将产生的H2S气象送至一氟塔；稀磷酸储槽与稀磷酸去浓缩系统相连，将稀磷酸送入以进行去浓缩；湿法磷酸萃取氟吸收系统一氟塔下部与湿法磷酸萃取氟吸收系统生产含碘氟硅酸去碘氧化-还原-富集-氧化回收装置相连，以回收碘分子资源；上部与湿法磷酸萃取氟吸收系统后系统相连，以回收尾气。
所述湿法磷酸萃取槽由反应槽和消化槽组成，其中反应槽由一至六区组成，消化槽由七至九区组成。萃取槽内区设置一台搅拌桨，一区设置冷却料浆进入的边槽，六区设置料浆轴流泵接口的边槽，二三区上部各设置一个混合三通接口，六区设置料浆进入消化槽的溢流口，一区至二区、二区至三区、三区至四区、四区至五区、五区至六区、七区至八区、八区至九区之间隔墙设置萃取反应料浆流通的门式开口，各区内衬橡胶板防渗层，橡胶板外衬碳砖防腐层，各区搅拌桨下方衬碳砖耐磨层。三区和四区上部设置废气出口。
所述湿法磷酸萃取槽中反应槽第六区设有低位闪冷循环泵。
所述五硫化二磷料仓通过五硫化二磷计量输送系统与湿法磷酸萃取槽三区、四区相连接。
所述湿法磷酸萃取槽底部通过渣浆泵与转台过滤机相连。
所述稀磷酸澄清槽底部与湿法磷酸萃取槽第三区相连。
所述稀磷酸澄清槽底部通过渣浆泵与湿法磷酸萃取槽相连。
所述稀磷酸储槽通过磷酸泵与稀磷酸去浓缩系统相连。
所述湿法磷酸萃取氟吸收系统生产含碘氟硅酸去碘氧化-还原-富集-氧化回收装置，是由含碘离子氟硅酸沉降槽与碘回收系统组成。
实施例1
(1)使用组装好的设备进行处理，向湿法磷酸萃取槽加入足量的五硫化二磷，充分反应后用三级逆流洗涤转台式过滤机过滤，脱砷废渣掺加于磷石膏滤渣中，滤渣进入磷石膏渣场，滤液转入湿法磷酸陈化槽，收集反应过程中逸出的气体；
(2)向湿法磷酸陈化槽加入五硫化二磷，充分反应后进行过滤，滤渣转回湿法磷酸萃取槽继续进行步骤(1)，滤液用于磷酸浓缩和磷肥生产，收集反应过程中逸出的气体；
(3)将步骤(1)、(2)收集的气体溶于水中，加入SO2配置成浓度为6％的SO2水溶液，向含碘的稀磷酸及氟硅酸中加入体积分数为1.75％的30％H2O2氧化剂，反应温度为75℃，反应时间为20min，将含碘的稀磷酸及氟硅酸中的碘离子催化氧化为碘分子，将碘分子通过空气萃取吹出法将稀磷酸及氟硅酸中的碘分子以气相吹入配置好的吸收液-SO2水溶液中进行反应，反应过程中控制温度35℃，通过SO2将碘分子还原为碘离子，将碘分子还原为碘离子后进入溶液中，将吸收液-SO2水溶液中碘离子浓度控制在50g/L，然后通入氧化剂30％H2O2，30％H2O2氧化剂用量为理论加入量的110％，反应温度为25℃，反应时间20min，使碘离子再次被氧化为碘分子，经液固分离即得到碘产品。
所述空气萃取过程中的气液体积比为115，反应温度为80℃。
实施例2
(1)使用组装好的设备进行处理，向湿法磷酸萃取槽加入足量的五硫化二磷，充分反应后用三级逆流洗涤转台式过滤机过滤，脱砷废渣掺加于磷石膏滤渣中，滤渣进入磷石膏渣场，滤液转入湿法磷酸陈化槽，收集反应过程中逸出的气体；
(2)向湿法磷酸陈化槽加入五硫化二磷，充分反应后进行过滤，滤渣转回湿法磷酸萃取槽继续进行步骤(1)，滤液用于磷酸浓缩和磷肥生产，收集反应过程中逸出的气体；
(3)将步骤(1)、(2)收集的气体溶于水中，加入SO2配置成浓度为2％的SO2水溶液，向含碘的稀磷酸及氟硅酸中加入体积分数为0.5％的30％H2O2氧化剂，反应温度为90℃，反应时间为30min，将含碘的稀磷酸及氟硅酸中的碘离子催化氧化为碘分子，将碘分子通过空气萃取吹出法将稀磷酸及氟硅酸中的碘分子以气相吹入配置好的吸收液-SO2水溶液中进行反应，反应过程中控制温度35℃，通过SO2将碘分子还原为碘离子，将碘分子还原为碘离子后进入溶液中，将吸收液-SO2水溶液中碘离子浓度控制在50g/L，然后通入氧化剂30％H2O2，30％H2O2氧化剂用量为理论加入量的110％，反应温度为25℃，反应时间20min，使碘离子再次被氧化为碘分子，经液固分离即得到碘产品。
所述空气萃取过程中的气液体积比为115，反应温度为80℃。
实施例3
(1)使用组装好的设备进行处理，向湿法磷酸萃取槽加入足量的五硫化二磷，充分反应后用三级逆流洗涤转台式过滤机过滤，脱砷废渣掺加于磷石膏滤渣中，滤渣进入磷石膏渣场，滤液转入湿法磷酸陈化槽，收集反应过程中逸出的气体；
(2)向湿法磷酸陈化槽加入五硫化二磷，充分反应后进行过滤，滤渣转回湿法磷酸萃取槽继续进行步骤(1)，滤液用于磷酸浓缩和磷肥生产，收集反应过程中逸出的气体；
(3)将步骤(1)、(2)收集的气体溶于水中，加入SO2配置成浓度为10％的SO2水溶液，向含碘的稀磷酸及氟硅酸中加入体积分数为3.0％的30％H2O2氧化剂，反应温度为60℃，反应时间为10min，将含碘的稀磷酸及氟硅酸中的碘离子催化氧化为碘分子，将碘分子通过空气萃取吹出法将稀磷酸及氟硅酸中的碘分子以气相吹入配置好的吸收液-SO2水溶液中进行反应，反应过程中控制温度35℃，通过SO2将碘分子还原为碘离子，将碘分子还原为碘离子后进入溶液中，将吸收液-SO2水溶液中碘离子浓度控制在50g/L，然后通入氧化剂30％H2O2，30％H2O2氧化剂用量为理论加入量的110％，反应温度为25℃，反应时间20min，使碘离子再次被氧化为碘分子，经液固分离即得到碘产品。
所述空气萃取过程中的气液体积比为115，反应温度为80℃。
实施例4
(1)使用组装好的设备进行处理，向湿法磷酸萃取槽加入足量的五硫化二磷，充分反应后用三级逆流洗涤转台式过滤机过滤，脱砷废渣掺加于磷石膏滤渣中，滤渣进入磷石膏渣场，滤液转入湿法磷酸陈化槽，收集反应过程中逸出的气体；
(2)向湿法磷酸陈化槽加入五硫化二磷，充分反应后进行过滤，滤渣转回湿法磷酸萃取槽继续进行步骤(1)，滤液用于磷酸浓缩和磷肥生产，收集反应过程中逸出的气体；
(3)将步骤(1)、(2)收集的气体溶于水中，加入SO2配置成浓度为6％的SO2水溶液，向含碘的稀磷酸及氟硅酸中加入体积分数为1.75％的30％H2O2氧化剂，反应温度为75℃，反应时间为20min，将含碘的稀磷酸及氟硅酸中的碘离子催化氧化为碘分子，将碘分子通过空气萃取吹出法将稀磷酸及氟硅酸中的碘分子以气相吹入配置好的吸收液-SO2水溶液中进行反应，反应过程中控制温度20℃，通过SO2将碘分子还原为碘离子，将碘分子还原为碘离子后进入溶液中，将吸收液-SO2水溶液中碘离子浓度控制在50g/L，然后通入氧化剂30％H2O2，30％H2O2氧化剂用量为理论加入量的110％，反应温度为25℃，反应时间20min，使碘离子再次被氧化为碘分子，经液固分离即得到碘产品。
所述空气萃取过程中的气液体积比为80，反应温度为95℃。
实施例5
(1)使用组装好的设备进行处理，向湿法磷酸萃取槽加入足量的五硫化二磷，充分反应后用三级逆流洗涤转台式过滤机过滤，脱砷废渣掺加于磷石膏滤渣中，滤渣进入磷石膏渣场，滤液转入湿法磷酸陈化槽，收集反应过程中逸出的气体；
(2)向湿法磷酸陈化槽加入五硫化二磷，充分反应后进行过滤，滤渣转回湿法磷酸萃取槽继续进行步骤(1)，滤液用于磷酸浓缩和磷肥生产，收集反应过程中逸出的气体；
(3)将步骤(1)、(2)收集的气体溶于水中，加入SO2配置成浓度为6％的SO2水溶液，向含碘的稀磷酸及氟硅酸中加入体积分数为1.75％的30％H2O2氧化剂，反应温度为75℃，反应时间为20min，将含碘的稀磷酸及氟硅酸中的碘离子催化氧化为碘分子，将碘分子通过空气萃取吹出法将稀磷酸及氟硅酸中的碘分子以气相吹入配置好的吸收液-SO2水溶液中进行反应，反应过程中控制温度50℃，通过SO2将碘分子还原为碘离子，将碘分子还原为碘离子后进入溶液中，将吸收液-SO2水溶液中碘离子浓度控制在50g/L，然后通入氧化剂30％H2O2，30％H2O2氧化剂用量为理论加入量的110％，反应温度为25℃，反应时间20min，使碘离子再次被氧化为碘分子，经液固分离即得到碘产品。
所述空气萃取过程中的气液体积比为150，反应温度为65℃。
实施例6
(1)使用组装好的设备进行处理，向湿法磷酸萃取槽加入足量的五硫化二磷，充分反应后用三级逆流洗涤转台式过滤机过滤，脱砷废渣掺加于磷石膏滤渣中，滤渣进入磷石膏渣场，滤液转入湿法磷酸陈化槽，收集反应过程中逸出的气体；
(2)向湿法磷酸陈化槽加入五硫化二磷，充分反应后进行过滤，滤渣转回湿法磷酸萃取槽继续进行步骤(1)，滤液用于磷酸浓缩和磷肥生产，收集反应过程中逸出的气体；
(3)将步骤(1)、(2)收集的气体溶于水中，加入SO2配置成浓度为6％的SO2水溶液，向含碘的稀磷酸及氟硅酸中加入体积分数为1.75％的30％H2O2氧化剂，反应温度为75℃，反应时间为20min，将含碘的稀磷酸及氟硅酸中的碘离子催化氧化为碘分子，将碘分子通过空气萃取吹出法将稀磷酸及氟硅酸中的碘分子以气相吹入配置好的吸收液-SO2水溶液中进行反应，反应过程中控制温度35℃，通过SO2将碘分子还原为碘离子，将碘分子还原为碘离子后进入溶液中，将吸收液-SO2水溶液中碘离子浓度控制在30g/L，然后通入氧化剂H2O2，30％H2O2氧化剂用量为理论加入量的105％，反应温度为40℃，反应时间30min，使碘离子再次被氧化为碘分子，经液固分离即得到碘产品。
所述空气萃取过程中的气液体积比为115，反应温度为80℃。
实施例7
(1)使用组装好的设备进行处理，向湿法磷酸萃取槽加入足量的五硫化二磷，充分反应后用三级逆流洗涤转台式过滤机过滤，脱砷废渣掺加于磷石膏滤渣中，滤渣进入磷石膏渣场，滤液转入湿法磷酸陈化槽，收集反应过程中逸出的气体；
(2)向湿法磷酸陈化槽加入五硫化二磷，充分反应后进行过滤，滤渣转回湿法磷酸萃取槽继续进行步骤(1)，滤液用于磷酸浓缩和磷肥生产，收集反应过程中逸出的气体；
(3)将步骤(1)、(2)收集的气体溶于水中，加入SO2配置成浓度为6％的SO2水溶液，向含碘的稀磷酸及氟硅酸中加入体积分数为1.75％的30％H2O2氧化剂，反应温度为75℃，反应时间为20min，将含碘的稀磷酸及氟硅酸中的碘离子催化氧化为碘分子，将碘分子通过空气萃取吹出法将稀磷酸及氟硅酸中的碘分子以气相吹入配置好的吸收液-SO2水溶液中进行反应，反应过程中控制温度35℃，通过SO2将碘分子还原为碘离子，将碘分子还原为碘离子后进入溶液中，将吸收液-SO2水溶液中碘离子浓度控制在70g/L，然后通入氧化剂H2O2，30％H2O2氧化剂用量为理论加入量的120％，反应温度为10℃，反应时间10min，使碘离子再次被氧化为碘分子，经液固分离即得到碘产品。
所述空气萃取过程中的气液体积比为115，反应温度为80℃。
将各实施例进行对比，所得结果如下：
| 处理前Cr含量 | 处理后Cr含量 | Cr脱除率(％) | |
| 实施例1 | 68 | 29 | 57.35 |
| 实施例2 | 59 | 21 | 64.40 |
| 实施例3 | 77 | 39 | 49.35 |
| 实施例4 | 81 | 20 | 75.31 |
| 实施例5 | 77 | 22 | 71.43 |
| 实施例6 | 60 | 28 | 53.33 |
| 实施例7 | 77 | 31 | 59.74 |
| 处理前Cu含量 | 处理后Cu含量 | Cu脱除率(％) | |
| 实施例1 | 40 | 31 | 22.50 |
| 实施例2 | 49 | 19 | 61.22 |
| 实施例3 | 37 | 22 | 40.54 |
| 实施例4 | 33 | 18 | 45.45 |
| 实施例5 | 49 | 19 | 61.22 |
| 实施例6 | 55 | 21 | 61.62 |
| 实施例7 | 61 | 21 | 65.57 |
由上可知，本发明的方法使砷杂质以不溶性化合物As2S3形式最终进入磷石膏渣场，充分脱除了磷酸中的砷，并且在脱砷的同时，使湿法磷酸及其衍生产品中的Cr、Pb、Cu等重金属阳离子有害元素也同时得到脱除，一同进入磷石膏渣场，提升了湿法磷酸及其衍生产品的品质，减少所得磷肥中的有害元素，并且利用本发明的脱砷过程中副产的硫化氢气体作为萃取尾气中碘分子还原剂，减少了碘回收系统中液体SO2原料消耗，并减少萃取尾气冒红烟视觉污染，回收碘分子资源。
最后，应当指出，以上实施例仅是本发明较有代表性的例子。显然，本发明的技术方案并不限于上述实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种湿法磷酸及其衍生产品的有害元素脱除方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)向湿法磷酸萃取槽加入五硫化二磷，充分反应后进行过滤，滤渣进入磷石膏渣场，滤液转入湿法磷酸陈化槽，收集反应过程中逸出的气体；
(2)向湿法磷酸陈化槽加入五硫化二磷，充分反应后进行过滤，滤渣转回湿法磷酸萃取槽继续进行步骤(1)，滤液用于磷酸浓缩和磷肥生产，收集反应过程中逸出的气体；
(3)将步骤(1)、(2)收集的气体用于还原湿法磷酸及氟硅酸中碘分子。
2.根据权利要求1所述的湿法磷酸及其衍生产品的有害元素脱除方法，其特征在于，所述加入五硫化二磷，是加入足量的五硫化二磷。
3.根据权利要求1所述的湿法磷酸及其衍生产品的有害元素脱除方法，其特征在于，所述步骤(1)的过滤，是用三级逆流洗涤转台式过滤机进行过滤，脱砷废渣掺加于磷石膏滤渣中。
4.根据权利要求1所述的湿法磷酸及其衍生产品的有害元素脱除方法，其特征在于，所述步骤(3)中的用于还原湿法磷酸及氟硅酸中碘分子，是将收集的气体作为湿法磷酸生产系统中碘回收系统中萃取尾气中碘分子的还原剂，将碘分子还原为碘离子。
5.根据权利要求4所述的湿法磷酸及其衍生产品的有害元素脱除方法，其特征在于，所述步骤(3)中的将收集的气体作为湿法磷酸生产系统中碘回收系统中萃取尾气中碘分子的还原剂，将碘分子还原为碘离子，其具体步骤如下：将收集的气体溶于水中，加入SO2配置成吸收液-SO2水溶液，将含碘的稀磷酸及氟硅酸中的碘离子催化氧化为碘分子，将碘分子通过空气萃取吹出法将稀磷酸及氟硅酸中的碘分子以气相吹入配置好的吸收液-SO2水溶液中进行反应，通过SO2将碘分子还原为碘离子。
6.根据权利要求5所述的湿法磷酸及其衍生产品的有害元素脱除方法，其特征在于，所述吸收液-SO2水溶液，是浓度为2％-10％的SO2水溶液。
7.根据权利要求5所述的湿法磷酸及其衍生产品的有害元素脱除方法，其特征在于，所述将稀磷酸及氟硅酸中的碘分子以气相吹入配置好的吸收液-SO2水溶液中进行反应，该反应过程中控制温度20℃-50℃。
8.根据权利要求5所述的湿法磷酸及其衍生产品的有害元素脱除方法，其特征在于，所述吸收液-SO2水溶液中碘离子浓度控制在30-70g/L。
9.根据权利要求5所述的湿法磷酸及其衍生产品的有害元素脱除方法，其特征在于，所述将碘分子还原为碘离子后进入溶液中后，可通入氧化剂，使碘离子再次被氧化为碘分子，经液固分离即得到碘产品。
10.权利要求1-9所述湿法磷酸及其衍生产品的有害元素脱除方法所用的设备，其特征在于，包含五硫化二磷料仓、五硫化二磷计量输送系统、转台过滤机、稀磷酸澄清槽、稀磷酸储槽、稀磷酸去浓缩系统、湿法磷酸萃取氟吸收系统一氟塔、湿法磷酸萃取氟吸收系统生产含碘氟硅酸去碘氧化-还原-富集-氧化回收装置、湿法磷酸萃取氟吸收系统后系统，其中五硫化二磷料仓通过五硫化二磷计量输送系统分别与湿法磷酸萃取槽、稀磷酸澄清槽相连；湿法磷酸萃取槽底部与转台过滤机相连，将底部混合物送至转台过滤机过滤，上部与湿法磷酸萃取氟吸收系统一氟塔相连，将产生的H2S气象送至一氟塔；转台过滤机与滤渣磷石膏去渣场、稀磷酸澄清槽相连，滤渣流向滤渣磷石膏去渣场，滤液流向稀磷酸澄清槽；稀磷酸澄清槽底部与湿法磷酸萃取槽相连，用以将底部沉渣输送回湿法磷酸萃取槽，上部与稀磷酸储槽相连，用以将清液送至稀磷酸储槽，顶部与湿法磷酸萃取氟吸收系统一氟塔相连，将产生的H2S气象送至一氟塔；稀磷酸储槽与稀磷酸去浓缩系统相连，将稀磷酸送入以进行去浓缩；湿法磷酸萃取氟吸收系统一氟塔下部与湿法磷酸萃取氟吸收系统生产含碘氟硅酸去碘氧化-还原-富集-氧化回收装置相连，以回收碘分子资源；上部与湿法磷酸萃取氟吸收系统后系统相连，以回收尾气。
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