CN116281904A - 一种降低半水湿法磷酸生产中副产氟硅酸磷含量的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种降低半水湿法磷酸生产中副产氟硅酸磷含量的方法,包括:在半水湿法磷酸萃取尾吸系统的一级洗涤塔前和料浆闪蒸冷却系统的一氟吸收塔前分别增设脱磷装置,在脱磷塔中,用25%‑30%的浓氟硅酸循环洗涤含氟废气,保持循环洗涤系统氟硅酸中P2O5的含量<5%,当P2O5含量达5%以上时将部分氟硅酸返回半水反应萃取槽,同时向脱磷塔补充部分水以维持氟硅酸循环洗涤槽中的液位不变,将含氟废气中的磷酸液沫洗入循环液中从而降低氟硅酸中的磷。本发明的方法有效降低了半水湿法磷酸生产中副产氟硅酸中的磷含量,副产氟硅酸中P2O5的含量从400ppm~1200ppm降至250ppm以下,提高了副产氟硅酸作为原料生产含氟产品的质量。

Description

一种降低半水湿法磷酸生产中副产氟硅酸磷含量的方法
技术领域
本发明属于半水湿法磷酸生产技术领域,具体涉及一种降低半水湿法磷酸生产中副产氟硅酸磷含量的方法。
背景技术
磷矿中含氟1%~3.5%,二水法和半水法湿法磷酸(包括半水-二水法工艺)是由磷矿和无机酸(主要是工业硫酸)在萃取反应槽中反应生成磷酸和硫酸钙晶体。在半水法生产湿法磷酸反应体系中,磷酸浓度(P2O5)为38%~45%、反应温度100℃~105℃,因磷酸浓度高、反应温度高,废气逸出的F占磷矿总F的40%~60%,其中萃取反应槽废气占气相F的1/4、闪冷塔废气占气相F的3/4,废汽逸出时带有磷酸液沫,一般采用水吸收含氟气体副产氟硅酸的方法回收气相氟。
目前,半水湿法磷生产中萃取尾吸系统副产氟硅酸的流程如图1所示,萃取料浆闪蒸冷却系统的流程如图2所示。其中副产的氟硅酸作为原料生产含氟产品如氟硅酸钠、氟化铝、氟化钠、氟化(氢)铵、冰晶石等,而氟硅酸中的磷含量直接影响下游含氟产品的品质。以直接法生产氟化铝为例,采用湿法磷酸副产的氟硅酸浓度18%~25%,而氟硅酸溶液中磷是以磷酸形式存在,酸性条件下,磷酸盐溶解度大,在氟化铝结晶时,磷大部分留在母液中,但仍有15%~18%的磷以磷酸盐形式进入氟化铝产品中,因此为了提高氟化产品的质量,要求氟硅酸溶液中P2O5≤250ppm,而目前企业采用半水湿法磷酸副产的氟硅酸中P2O5的含量为400ppm~1200ppm。因此,降低氟硅酸中磷含量是半水湿法磷酸副产氟硅酸生产优质的含氟产品的条件之一。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术的不足,提供一种降低半水湿法磷酸生产中副产氟硅酸磷含量的方法,解决现有副产氟硅酸中磷含量高的问题,以提高氟硅酸作为原料生产含氟产品的质量。
本发明采取的技术方案如下:
一种降低半水湿法磷酸生产中副产氟硅酸磷含量的方法,包括如下步骤:
步骤1、在半水湿法磷酸萃取尾吸系统的一级洗涤塔前和料浆闪蒸冷却系统的一氟吸收塔前分别增设脱磷装置;
所述脱磷装置包括由脱磷塔、设置在脱磷塔下方的氟硅酸循环洗涤槽、循环洗涤泵形成洗涤循环系统、由稠浆澄清器、压滤机、压滤泵形成的压滤系统;所述脱磷塔的上部设置氟硅酸入口、下部设置含氟废气入口、顶部设置废气出口、底部设置液体出口,所述氟硅酸循环洗涤槽通过第一管道与氟硅酸入口连接,压滤机的入口与稠浆澄清器出口通过第二管道连通、压滤机的出口与稠浆澄清器入口管道连通,所述稠浆澄清器的上部与氟硅酸循环洗涤槽管道连通,所述循环洗涤泵设置在第一管道上,所述压滤泵设置在第二管道上,所述稠浆澄清器的上部通过第三管道与第一管道连通,所述第一管道上设置与磷酸萃取槽连接的支管,所述支管、第二管道、第三管道上分别设置阀门;
步骤2、在所述脱磷塔中,用25%-30%的浓氟硅酸循环洗涤含氟废气,保持所述循环洗涤系统的氟硅酸中P2O5的含量<5%,取样分析当P2O5含量达5%以上时,将部分氟硅酸返回半水反应萃取槽,同时向脱磷塔补充一部分水维持氟硅酸循环洗涤槽中的液位不变,将含氟废气中的磷酸液沫洗入循环液中从而降低氟硅酸中的磷含量。
本发明的氟吸收原理:SiF4+H2O→H2SiF6+SiO2
当H2SiF6浓度越高,其液相表面F的蒸汽分压越大,以60℃为例,H2SiF6液面分压如下表:单位g(F)/m3(标)干空气:
氟硅酸浓度(%) 7.27 9.38 11.56 14.27 20.55
液面气相下含量 0.0206 0.0229 0.0364 0.0879 0.1182
在60℃时,当H2SiF6浓度达到20%-25%时,蒸汽中的F含量出现拐点,当浓度再上升时,蒸汽中的F含量急剧上升,即当用高浓度的氟硅酸吸收含氟废气时,氟在被氟硅酸水溶液吸收过程中又有很大一部分氟被解吸,废气中的氟被吸收得慢或少。
副产氟硅酸降低磷含量方法技术方案的操作指标为:
H2SiF6的浓度:25%~30% 氟硅酸洗液温度:60℃~70℃
氟硅酸洗液比重:1.22g/cm3~1.28g/cm3 氟硅酸洗液中P2O5:<5%
在脱磷塔内保持氟硅酸浓度控制在25%-30%(此时氟硅酸溶液比重在1.22g/cm3-1.28g/cm3)洗涤含氟废气,将脱磷塔中氟硅酸含量控制为25%~30%,高浓度的H2SiF6吸收氟的速度很慢、很少,其主要的氟依然被后续洗涤吸收装置所吸收,但磷酸液沫被氟硅酸溶液吸收,从而拦截废气中的磷),当氟硅酸循环洗涤槽内氟硅酸洗涤液中的P2O5含量在5%以上时,打开支管上循环洗涤泵及阀门,返回部分氟硅酸洗涤液送去半水磷酸反应萃取槽回收磷,脱磷塔内补充部分清水,维持液位平衡,为保持脱磷塔内洗涤喷头畅通,将氟硅酸循环洗涤槽内固体物(含SiO2)定期压滤排除,通过循环洗涤泵送去稠浆澄清器进行固体物沉降,打开第二管道上的压滤泵及阀门,稠浆经压滤泵送去压滤机进行压滤,压滤液返回稠浆澄清器,滤渣(SiO2)返回半水反应萃取槽使用。
本发明的有益效果:
本发明在半水湿法磷酸萃取尾吸系统的一级洗涤塔前和料浆闪蒸冷却系统的一氟吸收塔前分别增设脱磷装置,保持洗涤循环系统中氟硅酸浓度为25%-30%,磷酸液沫被氟硅酸溶液吸收从而降低氟硅酸中的磷含量;本发明设置浓氟硅酸稠浆澄清器,除去浓氟硅酸中SiO2及其他固形物,使氟硅酸洗涤液喷淋畅通;设置的渣浆压滤泵系统,分离渣浆中的固液,压滤出清液流回稠浆澄清器,压滤出的SiO2返回半水反应萃取槽促进萃取槽酸中的氟的逸出;本发明的方法有效降低了半水湿法磷酸生产中副产氟硅酸中的磷含量,副产氟硅酸中P2O5的含量从400ppm~1200ppm降至250ppm以下,提高了氟硅酸作为原料生产含氟产品的质量。
附图说明
图1为现有技术半水湿法磷生产中萃取尾吸系统副产氟硅酸的流程图;
图2为现有技术半水湿法磷生产中闪蒸冷却系统的流程图;
图3为本发明脱磷装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和实施例进一步阐述本发明的内容,应当理解此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明,并不用于限定本发明。
如图1所示,一种降低半水湿法磷酸生产中副产氟硅酸磷含量的方法,包括下述步骤:
步骤1、在半水湿法磷酸萃取尾吸系统的一级洗涤塔前和料浆闪蒸冷却系统的一氟吸收塔前分别增设脱磷装置;
所述脱磷装置包括由脱磷塔1、设置在脱磷塔下方的氟硅酸循环洗涤槽2、循环洗涤泵3形成洗涤循环系统、稠浆澄清器4、压滤机5、压滤泵6;所述脱磷塔的上部设置氟硅酸入口1a、下部设置含氟废气入口1b、顶部设置废气出口1c、底部设置液体出口1d,所述氟硅酸循环洗涤槽通过第一管道与氟硅酸入口连接,压滤机5的入口与稠浆澄清器出口通过第二管道连通、压滤机的出口与稠浆澄清器入口管道连通,所述稠浆澄清器的上部与氟硅酸循环洗涤槽管道连通,所述循环洗涤泵设置在第一管道上,所述压滤泵设置在第二管道上,所述稠浆澄清器的上部通过第三管道与第一管道连通,所述第一管道上设置与磷酸萃取槽连接的支管7,所述支管、第二管道、第三管道上分别设置阀门8;
步骤2、在所述脱磷塔中,用25%-30%的浓氟硅酸循环洗涤含氟废气,保持所述循环洗涤系统的氟硅酸中P2O5的含量<5%,取样分析当P2O5含量达5%以上时,将部分氟硅酸返回半水反应萃取槽,同时向脱磷塔补充一部分水维持氟硅酸循环洗涤槽中的液位不变,将含氟废气中的磷酸液沫洗入循环液中从而降低氟硅酸中的磷含量。
进一步优化方案,将设置在萃取尾吸系统的一级洗涤塔前的脱磷装置,因尾吸系统是微负压操作大气腿高度为1m~2m,将设置在萃取料浆闪蒸冷却系统的一氟吸收塔前的脱磷装置,因闪冷系统是真空操作大气腿高度以真空度折成水柱高再加2m~3m,以保证真空条件下液顺畅。
进一步优化方案,脱磷塔为底部为锥形的立式圆筒空塔,除沫段扩大,用Q235B衬胶材质,脱磷塔分洗涤段和除沫段,所述洗涤段设置三层防堵喷头,用25%-30%的浓氟硅酸循环洗涤,所述除沫段为空塔,真空条件下气速为8~12m/s,常压条件下气速为3~5m/s,依靠降低气速进行自然气液分离,进一步优化,设计真空条件下气速为5~7m/s,常压条件下气速为2~3m/s,设置除沫段主要是降低废气含磷酸液沫含量,脱磷塔中的氟硅酸洗液温度为60℃~70℃。
实施例1
在云南某公司年产15万吨半水湿法磷酸生产工艺上,采用本发明方法副产氟硅酸降低磷含量前后的数据对比表:
Figure BDA0004061438600000041
实施例2
在贵州某公司年产10万吨半水湿法磷酸生产工艺上,采用本发明方法副产氟硅酸降低磷含量前后的数据对比表:
Figure BDA0004061438600000042
以上数据表明,采用本发明的方法,半水磷酸生产副产氟硅酸中磷含量(以磷酸计)降低了65%以上,解决现有副产氟硅酸中磷含量高的问题,满足了下游含氟产品生产中氟硅酸溶液中P2O5≤250ppm的要求,提高了氟硅酸作为原料生产含氟产品的质量,值得推广。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述,并非对本发明的范围进行限定,在不脱离本发明设计精神的前提下,本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进,均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种降低半水湿法磷酸生产中副产氟硅酸磷含量的方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤1、在半水湿法磷酸萃取尾吸系统的一级洗涤塔前和料浆闪蒸冷却系统的一氟吸收塔前分别增设脱磷装置;
所述脱磷装置包括由脱磷塔(1)、设置在脱磷塔下方的氟硅酸循环洗涤槽(2)、循环洗涤泵(3)形成洗涤循环系统,稠浆澄清器(4)、压滤机(5)、压滤泵(6);所述脱磷塔的上部设置氟硅酸入口(1a)、下部设置含氟废气入口(1b)、顶部设置废气出口(1c)、底部设置液体出口(1d),所述氟硅酸循环洗涤槽通过第一管道与氟硅酸入口连接,压滤机(5)的入口与稠浆澄清器出口通过第二管道连通、压滤机的出口与稠浆澄清器入口管道连通,所述稠浆澄清器的上部与氟硅酸循环洗涤槽管道连通,所述循环洗涤泵设置在第一管道上,所述压滤泵设置在第二管道上,所述稠浆澄清器的上部通过第三管道与第一管道连通,所述第一管道上设置与磷酸萃取槽连接的支管(7),所述支管、第二管道、第三管道上分别设置阀门(8);
步骤2、在所述脱磷塔中,用25%-30%的氟硅酸循环洗涤含氟废气,保持所述循环洗涤系统内的氟硅酸中P2O5的含量<5%,当P2O5含量达5%以上时,将部分氟硅酸返回半水反应萃取槽,同时向脱磷塔补充部分水维持氟硅酸循环洗涤槽中的液位不变,将含氟废气中的磷酸液沫洗入循环液中从而降低氟硅酸中的磷含量。
2.如权利要求1所述的一种降低半水湿法磷酸生产中副产氟硅酸磷含量的方法,其特征在于,设置在萃取尾吸系统的一级洗涤塔前的脱磷装置,大气腿高度为1m~2m;设置在萃取料浆闪蒸冷却系统的一氟吸收塔前的脱磷装置,大气腿高度以真空度折成水柱高再加2m~3m。
3.如权利要求1所述的一种降低半水湿法磷酸生产中副产氟硅酸磷含量的方法,其特征在于,脱磷塔分洗涤段和除沫段,所述洗涤段设置三层防堵喷头,用25%-30%的浓氟硅酸循环洗涤,所述除沫段为空塔,真空条件8~12m/s,常压条件3~5m/s。
4.如权利要求1所述的一种降低半水湿法磷酸生产中副产氟硅酸磷含量的方法,其特征在于,脱磷塔中的氟硅酸温度为60℃~70℃。
5.如权利要求1-4任一项所述的一种降低半水湿法磷酸生产中副产氟硅酸磷含量的方法,其特征在于,所述脱磷塔为底部为锥形的立式圆筒空塔。
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