CN1792778A - 利用钛白粉废酸制取高纯度磷酸一铵的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用钛白粉废酸制取高纯度磷酸一铵的方法，属于工业废酸的综合利用技术，包括下述步骤：(1)将废酸加热并浓缩至硫酸浓度大于50％后冷却进行液固分离得初步净化的稀硫酸液与副产品硫酸亚铁；(2)将步骤(1)的稀硫酸液加水稀释至硫酸浓度为20％后加入磷矿粉进行反应，反应时同时加入脱硫、脱氟及脱色添加剂，反应完后进行过滤得P2O5含量为13％～23％的稀磷酸和副产品磷石膏；(3)将稀磷酸液进行氨化反应后经过滤、蒸发、冷却结晶、离心脱水、干燥后得主产品磷酸一铵。本发明具有生产成本低、产品质量好、可有效解决中小型钛白粉厂废酸综合利用的优点，用于钛白粉废酸生产高纯度磷酸一铵。
Description
技术领域
本发明涉及工业废酸的综合利用技术，尤其是指利用钛白粉废酸制取高纯度磷酸一铵的方法。
背景技术
钛白粉是涂料工业的基础原料，在用硫酸法生产钛白粉的过程中，首先是用硫酸将钛铁矿进行分解，使矿石中的钛和铁反应生成可溶性的硫酸盐，然后通过水解，得出偏钛酸和一部分浓度为20％左右的稀废酸，其中虽然小部分可用浓硫酸增浓后重复使用，但大部分仍需排放。一般来说，每生产1t钛白粉约需4t的浓硫酸，反应后约产生20％的稀废酸8t左右，稀废酸虽可浓缩后重复使用，但需增加设备投资与能耗，在当前硫酸价格不高的情况下，这种方法在经济上多不合算；因此，目前国内大部分钛白粉厂，特别是中小型厂对多余的废酸普遍采用石灰中和或免费供应用户甚至倒贴费用交他人处理。近年来，随着我国对环保要求的日益严格，也有部分钛白粉厂因废酸问题无法解决而被迫停产。
磷酸一铵又名磷酸二氢铵(NH4H2PO4)，是一种沿用已久的磷酸盐，除用作化肥外，工业上主要用作阻燃剂、灭火剂，高纯度的尚用于医药、食品等方面，国家标准(GB10205-88)规定其优等品主要指标为：有效磷(以P2O5计)含量≥52％，总氨(N)含量≥11％，是指对化肥要求而言。国际上以生产磷酸盐著名的法国罗纳-普朗克化学公司标准(1983年)规定其主要指标为：工业级的P2O5及N的含量各为60％及11.8％，精制级则各为61％及12％，其1％溶液的PH值均为4.5，外观为白色结晶。近年来，我国用热法磷酸生产的高纯度磷酸一铵除内销外还大量出口，出口产品的质量指标如下：
主含量(NH4H2PO4) ≥99％
五氧化二磷(P2O5) ≥61.00％
氮(N) ≥12.00％
1％溶液PH值 4.4～4.6
氟化物(F) ≤0.005％
砷(As) ≤0.005％
重金属(以Pb计) ≤0.005％
水不溶物 ≤0.1％
水份 ＜0.2％
外观 白色结晶
因热法磷酸是以电炉黄磷为原料生产的，近年来由于我国工业电价的提高，制约了热法磷酸的产量，也影响了高纯度磷酸一铵的生产。针对这种情况，一种采用硫酸分解磷矿的湿法磷酸方法亦已研制成功，可生产出相同质量的高纯度磷酸一铵并投放市场(吴子雄，生产高纯度磷酸一铵的工业设备[J]，硫磷设计与粉体工程，2005，(2)7～9)。在国内外环保技术进步和磷化工发展形势的推动下，本发明的发明人通过一段时间的努力，完成了利用钛白废酸生产高纯度磷酸一铵的研究，产品的各项性能指标可达到用热法磷酸生产的出口产品的质量指标，与本发明人在实验室中用商品98％磷酸生产的同一产品的质量相同。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种生产成本低、产品质量好、可有效解决中小型钛白粉厂废酸综合利用的一种利用钛白粉废酸制取高纯度磷酸一铵的方法。
本发明的目的是这样实现的：一种利用钛白粉废酸制取高纯度磷酸一铵的方法，包括下述步骤：(1)将废酸加热并浓缩至硫酸浓度大于50％后冷却进行液固分离得初步净化的稀硫酸液与副产品硫酸亚铁；(2)将步骤(1)的稀硫酸液加水稀释至硫酸浓度为20％后加入磷矿粉进行反应，反应时同时加入脱硫、脱氟及脱色添加剂，反应完后进行过滤得P2O5含量为13％～23％的稀磷酸和副产品磷石膏；(3)将稀磷酸液进行氨化反应后经过滤、蒸发、冷却结晶、离心脱水、干燥后得主产品磷酸一铵。
上述利用钛白废酸制取高纯度磷酸一铵的方法中步骤(2)中的脱硫添加剂为碳酸钡，用量为稀硫酸重量的0.2％。
上述利用钛白废酸制取高纯度磷酸一铵的方法中步骤(2)中的脱氟添加剂为纯碱，用量为稀硫酸重量的0.3％。
上述利用钛白废酸制取高纯度磷酸一铵的方法中步骤(2)中的脱色添加剂为活性碳，用量为稀硫酸重量的0.1％。
上述利用钛白废酸制取高纯度磷酸一铵的方法中步骤(3)中的氨化氨源采用液氨或碳铵。
本发明与现有技术相比，具有下述优点：
(1)解决了目前国内钛白粉厂废酸污染环境的问题，为废酸的综合利用提供了一条经济上可行的新途径。
(2)利用废酸生产的高纯度磷酸一铵质量稳定、成本低，比按现行的市场价格计算采用湿法磷酸的同等规模的生产装置生产的高纯度磷酸一铵约低1000元/吨，且可享受利用三废的国家减免税政策，故生产厂具有显著的经济效益。
(3)可使国内因环境污染而被迫停产的中小型钛白粉厂起死回生，具有显著的社会综合效益。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步地详细说明，但不构成对本发明的任何限制。
图1是本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
参阅图1所示，本发明的利用钛白粉废酸制取高纯度磷酸一铵的方法，包括下述步骤：废酸浓缩→稀释→萃取反应→过滤→氨化→过滤→蒸发→结晶→脱水→干燥。下面对各工序详述如下：
1.废酸浓缩：因钛白粉酸由于浓度低，对杂质的溶解度大，其中除含有大量的铁、硫外，还含有钛铁矿与硫酸中的其它杂质，在用于分解磷矿前必须将其净化。可采用将废酸加热浓缩至其浓度在50％以上使之分离出大量的硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)，经过滤，得出初步净化的稀硫酸。
2.稀释：为了提高硫酸对磷矿的分解率，将基本除去硫酸亚铁的～50％硫酸再加水稀释至20％的浓度后与磷矿粉进行反应。
3.萃取反应：在经稀释后的稀硫酸中加入磷矿粉进行萃取反应，并在反应时同时加入脱硫、脱氟及脱色等添加剂以脱除钛白粉废酸及磷矿中的各种杂质，添加剂采用碳酸钡、纯碱及活性碳，用量分别为稀酸重量的0.2％、0.3％及0.1％。
4.过滤：反应完成后，将反应液过滤得到适合与氨反应得P2O5含量为13％～23％的稀磷酸和副产品磷石膏。
5.氨化：将净化后的稀磷酸与氨进行反应，氨源可采用液氨或碳铵；磷酸氨化的过程也是使其产品进一步净化的过程，当氨化至溶液的PH值达到4.5时，大部分Fe、Al、Mg、Si及F等均与溶液中的NH4 +离子及H2PO4 -或其它成分结合成非水溶性化合物而沉淀分离。
6.过滤：氨化反应完成后将反应液经真空减压过滤得到磷酸一铵溶液母液和副产品普钙。
7.蒸发：将磷酸一铵溶液母液加热蒸发。
8.结晶：将蒸发浓缩后的磷酸一铵溶液冷却结晶得到磷酸一铵结晶。
9.脱水：将磷酸一铵结晶放入离心机内离心脱水。
10.干燥：将离心脱水后的磷酸一铵进行干燥处理，即得到主产品磷酸一铵白色结晶。
实施例1
采用含20％硫酸的钛白粉废酸17吨，放入加热反应器内加热浓缩，浓缩至硫酸含量达到55％时停止加热，冷却至常温30℃后过滤，得初步净化的硫酸液约6吨，副产品硫酸亚铁约3.5吨；将其分离后，然后在硫酸液中加水稀释，使硫酸浓度再降为20％，加入磷矿粉(含P2O530％)3吨进行反应，同时加入碳酸钡、纯碱及活性碳共约0.1吨，反应1.5小时，然后过滤得到P2O5含量为13％的稀磷酸4.7吨和副产品磷石膏5吨；在稀磷酸内通入0.17吨NH3进行氨化反应，至PH值达到4.4～4.6即停止反应，过滤，得到反应液约2.4吨，副产品普钙约2.4吨(含P2O512％)，将反应液加热蒸发、冷却结晶、离心脱水、干燥后得到高纯度磷酸一铵约1吨；经检测质量符合出口标准。
Claims (5)
1.一种利用钛白粉废酸制取高纯度磷酸一铵的方法，其特征是包括下述步骤：(1)将废酸加热并浓缩至硫酸浓度大于50％后冷却进行液固分离得初步净化的稀硫酸液与副产品硫酸亚铁；(2)将步骤(1)的稀硫酸液加水稀释至硫酸浓度为20％后加入磷矿粉进行反应，反应时同时加入脱硫、脱氟及脱色添加剂，反应完后进行过滤得含P2O5含量为13％～23％的稀磷酸和副产品磷石膏；(3)将稀磷酸液进行氨化反应后经过滤、蒸发、冷却结晶、离心脱水、干燥后得主产品磷酸一铵。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是步骤(2)中的脱硫添加剂为碳酸钡，用量为稀硫酸重量的0.2％。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征是步骤(2)中的脱氟添加剂为纯碱，用量为稀硫酸重量的0.3％。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征是步骤(2)中的脱色添加剂为活性碳，用量为稀硫酸重量的0.1％。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征是步骤(3)中的氨化氨源采用液氨或碳铵。
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2005
- 2005-12-29 CN CN200510121279.XA patent/CN100528743C/zh not_active Expired - Fee Related
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