CN111847412A - 一种磷酸萃取过程中氟硅酸的循环利用工艺 - Google Patents

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粟宇
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Abstract

本发明属于磷酸制备领域,具体涉及一种磷酸萃取系统中氟硅酸的循环利用工艺,在萃取槽中加入磷矿浆和硫酸充分反应,萃取槽中产生的尾气经过洗涤塔洗涤后形成的氟硅酸溶液返回至萃取槽中。本发明提供一种磷酸萃取过程中氟硅酸的循环利用工艺,能够有效的收集含氟尾气,避免直接排放污染空气,实现危废利用;并且含氟尾气与水形成氟硅酸加入萃取槽中能够有效的提高萃取率。

Description

一种磷酸萃取过程中氟硅酸的循环利用工艺
技术领域
本发明属于磷酸制备领域,具体涉及一种磷酸萃取过程中氟硅酸的循环利用工艺。
背景技术
湿法磷酸生产工艺分半水法、二水法、半水二水法,其中以二水法工艺是最为成熟。无论采取哪种湿法磷酸生产工艺,都不可避免的有硫酸分解磷矿这一萃取过程。因磷矿的品质不同,其氟含量也不同。在磷酸萃取过程中,硫酸和磷矿石反应,氟以氟化氢的形式逸出;由于磷矿石中还含有大量的二氧化硅,氟化氢和二氧化硅反应生成氟硅酸,氟硅酸和二氧化硅反应生成四氟化硅和水,所以氟最终基本以四氟化硅气体的形式逸出。因此如何更好的实现除氟以及除氟后的氟硅酸又如何处理是一个很重要的问题。
发明内容
为了解决上述问题,本发明提供一种磷酸萃取过程中氟硅酸的循环利用工艺,能够实现氟硅酸的循环利用。
具体技术方案为:一种磷酸萃取过程中氟硅酸的循环利用系统,包括萃取槽、过滤器、洗涤塔,所述萃取槽上端设置有磷矿浆入口和硫酸入口以及尾气出口,尾气出口与洗涤塔下端连接,洗涤塔上端设置有喷淋装置,尾气进入洗涤塔中与水喷淋洗涤形成氟硅酸溶液,氟硅酸溶液通过提升泵返回萃取槽中萃取,洗涤尾气排空;
萃取槽的料浆出口与过滤器连接,料浆进入过滤器后形成磷酸和磷石膏。
一种磷酸萃取过程中氟硅酸的循环利用其工艺为:在萃取槽中加入磷矿浆和硫酸充分反应,萃取槽中产生的尾气经过洗涤塔洗涤后形成的氟硅酸溶液返回至萃取槽中。
有益效果:(1)本发明提供的系统能够有效的收集含氟尾气,避免直接排放污染空气,实现危废利用;
(2)含氟尾气与水形成氟硅酸加入萃取槽中能够有效的提高萃取率,其原因是氟硅酸本身就是一种强酸(酸性很强0.03mol/L浓度下PH为1.6(不考虑分解,酸性与硝酸相近)),其综合作用能够有效的促进磷矿石溶解和反应。
附图说明
图1为本发明的系统连接示意图;
图2云南浩辰环保科技有限公司对氢钙萃取尾气监测结果。
具体实施方式
一种磷酸萃取过程中氟硅酸的循环利用系统,包括萃取槽、过滤器、洗涤塔,所述萃取槽上端设置有磷矿浆入口和硫酸入口以及尾气出口,尾气出口与洗涤塔下端连接,洗涤塔上端设置有喷淋装置,尾气进入洗涤塔中与水喷淋洗涤形成氟硅酸溶液,氟硅酸溶液通过提升泵返回萃取槽中萃取,洗涤尾气排空;萃取槽的料浆出口与过滤器连接,料浆进入过滤器后形成磷酸和磷石膏。
一种磷酸萃取过程中氟硅酸的循环利用其工艺为:在萃取槽中加入磷矿浆和硫酸充分反应,萃取槽中产生的尾气经过洗涤塔洗涤后形成的氟硅酸溶液返回至萃取槽中。氟硅酸返回萃取系统后,与硫酸、磷酸形成混酸,共同参与对磷矿的分解,并与亚铁离子、钠离子等结合形成溶液存在于萃取磷酸中,少部分以氟化物和氟硅酸盐沉淀随磷石膏带走。含氟尾气与水形成氟硅酸加入萃取槽中能够有效的提高萃取率,其原因是氟硅酸本身就是一种强酸(酸性很强0.03mol/L浓度下PH为1.6(不考虑分解,酸性与硝酸相近)),其综合作用能够有效的促进磷矿石溶解和反应。
5H2SiF6+ Ca5F(PO4)3=CaSiF6+ 3H3PO4+HF
实施例
含水30~35%wt的磷矿浆从萃取槽磷矿浆入口加入萃取槽中,尾气洗涤系统返回的氟硅酸溶液加入萃取槽中,萃取槽由16室组成,每个室内均带有两层浆叶搅拌器。
98%wt的浓硫酸与磷矿浆按一定比例设定流量,硫酸经计量后在混合三通中与来自过滤工序的洗涤液进行预混合后加入反应槽,返回洗涤液的流量和浓度取决于反应槽中固体含量和液相P2O5浓度,以使反应料浆含固量控制在28~30%wt,产品酸浓度控制在约为12-15%P2O5
在萃取槽后与硫酸发生主反应:Ca5F(PO4)3+5H2SO4+mH2O==3H3PO4+5CaSO4.m/5H2O+HF、
5H2SiF6+ Ca5F(PO4)3=CaSiF6+ 3H3PO4+HF
因为磷矿中含有一定量的二氧化硅,同时发生副反应:6HF+SiO2+==H2SiF6+2H2O,H2SiF6受热分解:H2SiF6==SiF4+2HF,SiF4与反应生成的其他气相产物一起进入尾气吸收系统;萃取槽的料浆出口与过滤器连接,料浆进入过滤器后形成磷酸和磷石膏,萃取率见表1。
尾气吸收系统包含文丘里洗涤塔、第一立式复喷洗涤塔、第二立式复喷洗涤塔除沫器及配套的洗涤液循环池;
来自萃取槽和过滤器的尾气,在引风机的作用下首先进入文氏洗涤塔,经过洗涤后再进入第一立式复喷洗涤塔,在洗涤塔中被循环洗脱氟再进入第二立式复喷洗涤塔,再被循环洗涤液进行洗涤脱氟、工艺水洗涤后后进入除沫器,除沫器回收液体返回第二洗涤循环槽(上述尾气吸收系统为现有的一般洗涤技术),尾气由引风机抽走,尾气含氟量符合环保标准,由尾气烟囱排入大气。
第二立式复喷洗涤塔上层为工艺水洗涤,洗涤后的洗液进入第二洗涤循环槽,第二循环槽中的洗液通过泵输送至第二立式复喷洗涤塔下层进行循环洗涤,同时部分补充至第一循环槽,作为第一立式复喷洗涤塔洗液;
第一循环槽中的洗液通过泵输送至第一立式复喷洗涤塔进行两级脱氟循环洗涤,同时部分补充至文丘里洗涤循环槽,作为文丘里洗涤塔洗液;
文丘里洗涤塔循环槽内的洗液经泵输送至第文丘里洗涤塔进行脱氟循环洗涤,同时部分补充至萃取槽内,洗涤循环液中含有一定量的氟硅酸,其综合作用能够有效的促进磷矿石溶解和反应。原因是氟硅酸本身就是一种强酸(酸性很强0.03mol/L浓度下PH为1.6(不考虑分解,酸性与硝酸相近)),能够有效的提高萃取率(对萃取率影响见表1、表2)。
通过控制工艺水洗涤量确保尾气指标达标,通过调整洗涤水补充量控制各洗涤槽液位平稳。
Figure RE-DEST_PATH_IMAGE002
Figure RE-DEST_PATH_IMAGE004

Claims (2)

1.一种磷酸萃取过程中氟硅酸的循环利用工艺,其特征在于,在萃取槽中加入磷矿浆和硫酸充分反应,萃取槽中产生的尾气经过洗涤塔洗涤后形成的氟硅酸溶液返回至萃取槽中。
2.如权利要求1所述的一种磷酸萃取过程中氟硅酸的循环利用工艺,其特征在于,其制备系统为:包括萃取槽、过滤器、洗涤塔,所述萃取槽上端设置有磷矿浆入口和硫酸入口以及尾气出口,尾气出口与洗涤塔下端连接,洗涤塔上端设置有喷淋装置,尾气进入洗涤塔中与水喷淋洗涤形成氟硅酸溶液,氟硅酸溶液通过提升泵返回萃取槽中萃取,洗涤尾气排空;
萃取槽的料浆出口与过滤器连接,料浆进入过滤器后形成磷酸和磷石膏。
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