JPH02149407A - 燐酸からの鉄の抽出 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は燐酸、特に湿式法燐酸から鉄を除去する改良さ
れた方法に関する。

発明の背景 湿式法燐酸は一般的には燐鉱石を硫酸のような強い鉱酸
で以て酸性化すること（ａｃｉｄｕｌａｔｉｎｇＪによ
ってつくられる。燐鉱石は含燐酸塩化合物源または元素
状燐源とし℃商業的使用な可能にする十分な純度と品質
をもつ一種または二種以上の・属酸塩鉱物？含む鉱石で
あればどれであっ℃もよい。

燐鉱石は燐鉱石の地下採掘または表層採掘から得られ、
後者は表土を取除き、次いで「マトリ・ノクス」として
知られる粗燐鉱石を回収する大きいトラングライン掘削
機の使用を初めに含む。マトリックスは次に即席排水溜
めの中で水力シェツトによって沈静され、得られた「ス
ラリー」と称される燐鉱石、水、砂および砂利から成る
混合物は、パイプラインによって洗静および選鉱プラン
トヘポンプで輸送される。

選鉱プラントにおい′Ｃは、燐鉱石は篩にかけられ濃縮
され、スライムと砂が除去され又石灰の骨質燐鉱、すな
わちＢＰＬの含量（燐酸三カルシラムノが約２０から３
０％の範囲にあり得る初期マトリックスがより高いＢＰ
Ｌ含量、例えば７０％またはそれ以上の範囲の含量をも
つ燐鉱石にグレードアップされる。そうであっても、燐
鉱石の酸性化によって形成される燐酸は不可避的にアル
ミニウム、鉄、マグネシウムなどのような金属不純物を
含み、それらは酸生成物の品位を下げ、同時にその後の
酸処理（例えば濃縮化］および熟成の間に形成される固
体の量を増加させる。従っ℃、改善された純度をもち固
体生ｆｙ、量を減らす濃縮燐酸の製造方法の必要が存在
している。

発明の要約 本発明の目的は純度がより高い燐酸を製造する方法を提
供することである。

本発明のもう一つの目的は湿式法燐酸を処理および貯蔵
するときに形成される固体の量を減らす方法を提供する
ことである。

本発明のさらにもう一つの目的は湿式法燐酸から鉄不純
物を除去する方法を提供することである。

本発明のこれらおよびその他の目的は、それらは当業者
には明らかであるが、本発明の一つまたはそれ以上の実
施態様によって明らかにされる。

本発明によれば、燐酸から第二鉄を除く方法が提供され
る。この方法は、 燐酸をモノ（２−エチルヘキシル）オルト燐酸（ＭＥＨ
ＰＡ）とジ（２−エチルヘキシル）オルト燐ｅ（ＤＥＨ
ＰＡ　〕とのＭＥＨＰＡ：ＤＥＨＰＡ　車量比が約１：
２より大きい混合物から本質的に成る非混和性有機抽出
剤と脂肪族炭化水素稀釈剤の中で接触させて燐酸から鉄
を抽出し；そして燐酸を有機抽出剤から分離し℃鉄分が
低下した水性燐酸相と鉄分が多くなった富化有機抽出剤
（ｐｒｅｇｎａｎｔＯｒｇａｒｉＣｅｉＸｔｒａｃｔａ
ｎｔＪ　　とを得る；ことから成る。

本発明の好ましい実施態様におい又は、第二鉄は有機抽
出剤を鉄錯化剤、好ましくは重弗化アンモニウムを含む
水性相と接触させることによって鉄分富化有機抽出剤か
ら取り除かれる、すなわちストリップ（ＳｔｒｉｐＪさ
ねる。鉄分数比有機抽出剤は次に不純燐酸から鉄をさら
に抽出するために再循還される。使用する錯化剤ξ応じ
て、ストリップ溶液を加熱して錯化剤を分解することに
よって鉄な酸化鉄（Ｆｅ２０３）とし℃回収してもよい
。

本発明のさらに仙の実施態様は以下に詳細に記述されて
いる。

本発明はこのように、純度の改善さねた燐酸を湿式性燐
酸から製造する手段を提供する。具体的にいえば、本発
明は湿式法酸の処理、例えば原綿の間に形成される固体
の合計量を減らし、同時て固体中に失なわれる燐酸塩の
量を減らす手段を提供する。

湿式性燐酸は燐鉱石を強い鉱酸で以″Ｃ酸性化すること
によっ℃形成される。−数的には、湿式法酸は約２７−
３０％のＰ２Ｏ５裳度をもち、そして、燐鉱石源にある
程度依存するが、鉄を含めて各種の金属不純物を含む。

こねらの不純物は湿式法酸の生成および処理に伴なう固
体沈澱物またはスラツジの形成の主な原因であると考え
られる。本発明は湿式燐酸から鉄不純物？除（ための改
良された溶剤抽出法を提供し、従って固体問題を改善す
るものである。

本発明の好ましい実施態様は三つの単位操作を含むもの
として見ることかできる。その第一の単位操作において
は、燐酸がＭＥ）ＩＰＡとＤＥＨＰＡとを含む非混和性
有機抽出剤と接触せしめられる。

第二の単位操作は、その有機抽出剤を鉄錯化剤、好まし
くは重弗化アンモニウムを含む水性相と接触させること
によってその鉄有価物を低下させるストリッピング工程
である。第三の単位操作は生成物回収であり、有機抽出
剤をストリッピングにかげるのに用いる水性相を加熱す
ることによっ℃前操作で生成した錯体鉄塩を分解する。

ＤＥＨＰＡ　　は湿式燐ｍからウランを抽出するのに広
く用いられる。このＤＥＨＰＡはまた酸溶液から、鉄を
含めて他の金属カチオンを抽出できろことが知られてい
る。鉄についてのＤＥＨＰＡ　　の抽出係数（あるいは
分布係数）はしかし比較的低く、３０％燐酸については
０．１またはそれ以下のオーダーである。本発明は、Ｄ
ＥＨＰＡをＭＥ）ＩＰＡと混和して有機抽出剤を形成さ
せる場合には、鉄についてのＤＥＨＰＡ抽出係数が著し
く増加するという知見に一部に基づく。特に、鉄につい
ての抽出係数は非混和性有機抽出剤？つくるのに用いら
れる混合物の中のＭＥＨＰＡ−度に依存することが判明
した。鉄は酸化された形（第二鉄）にあるときにこの方
法によって抽出されるだけである。

本発明によれば、その非混和性有機抽出剤は脂肪族炭化
水素稀釈剤中のＭＥＨＰＡとＤＥＨＰＡとの混合物から
本質的に成る。ＤＥＨＰＡ：ＭＥ）（ＰＡ重量比は約２
：１より小さく、そしてｌ：１にできるだけ近い値が好
ましい。ＭＥＨＰＡＪ度は望ましくは約Ｏ１４〜０，８
Ｍである。脂肪族炭化水素稀釈剤は典形的には炭素数約
８個から約１４個の鎖長なもつ。適当である炭化水素稀
釈剤は当該技術分野においてよ（知られ、これにはケロ
シンその他の石油製品がある。

有機抽出剤は鉄につい℃限定された飽和点をもつので有
機抽出剤から周期的に鉄を取り除くことが望ましく、か
つ経済的でもある。このようにして、有機抽出剤を再使
用し、更に他の燐酸から鉄を除去することができる。適
当であるストリッピング剤は有機抽出剤と非混へあるの
がよく、また有機相中で鉄と錯体を形成することが可能
なものがよい。例えば、水性ストリッピング剤の場合鉄
錯体は水性相に移行する。

本発明により使用できるストリッピング剤としては、ア
スコルビン酸、試薬級燐酸、蓚酸１重弗化アンモニウム
、およびＷｅと弗化水素酸との混合物が皐げられる。本
発明者らは、これらのストリッピング剤の各々が有機相
から鉄を実質的に除去することを発見したのである。還
元性ストリッピング剤である蓚酸な使用すると、水性相
中の鉄の被処理量が高くなっ℃も処理可能となり、また
水性ストリッピング相からの鉄の電解除去も可能になる
。弗化水素酸と硫酸との混合物の使用は、比較的安価で
はあるけれども、廃菓および取扱に注意が必要になる。

有機抽出剤から鉄を除去するための一つのストリッピン
グ剤は型部化アンモニウムである。水性相中の重弗化ア
ンモニウムの必挟仏墨度および／または水性相対有機性
相の接触比は抽出されるべき湿式法酸の中に存在する鉄
の量とともに変り、より多くの鉄を抽出するにはより多
くの東邦化アンモニウムが必要である。−数的には、約
１０〜約３０重量％の重弗化アンモニウムを含む溶液が
用いられる。典形的には、約２０％の醪液が適当である
。

有機相からストリンピングされた鉄が水性相中で型部化
アンモニウムと接触するとき、固体沈澱物（（ＮＨ４Ｊ
２ＦｅＦ６〕　　が形成される。固体沈澱物は水性相か
ら濾過または沈降、その他の当該技術分野で既知の、水
性溶液から固体粒状物質を分離する任意の手段で除くこ
とができる。沈澱した塩は次に、その塩を加熱、分解す
ることにより″Ｃ酸化鉄ともとの型部化アンモニウムと
することができる。型部化アンモニウムは、例えば、次
に水性溶液とし℃再循還させて富化（鉄が富化された）
有機抽出剤から鉄をさらにストリッピングすることがで
きる。このように、Ｗ弗化アンモニウムは（値段の高い
ス）　ＩＪ　、７ピング剤であるけれども、その再循還
でコストの欠点が相殺される。

上述のとおり、ストリッピング剤とし−Ｃ＝弗化アンモ
ニウムな用いるときには、ストリッピング剤錯体からの
鉄の除去は熱分離によつ℃達成することができる。弗化
鉄アンモニウム沈殿物は水の存在下で加熱することによ
つ″Ｃ酸化鉄と型部化アンモニウムにすることができる
。この加熱は、例えば高温の乾燥器あるいは燃焼器の中
で行うことかできる。約５００１）温度と１気圧の圧力
、及び約２時間の加熱時間で十分である。その他の適当
な条件は当業者が日常的な試験を行うによって容易に決
定することができる。燃焼器から放出されル弗化アンモ
ニウムはフィルターを通された水性流の中に吸収さね、
再循還される。

本発明な証明する諸工程の統合された方法全一の典形的
な例が模式的に一つの添付図に示される。

湿式法燐酸は（例えばウラン回収操作（米国特許４．３
０２．４２７ｆ！：見よ〕から排出される酸ラフィネー
トから成るものでもよいノ配管１を通して抽出帯２に供
給され、そこで配管３を通して抽出帯２に供給される非
混和性有機抽出剤と均密に混合される。（類似濃度の他
の燐酸源を使用してよい。）接触後、各相を分離し、帯
２から取り出す。鉄分が低下した燐酸生成物流から成る
水性相は配管５を通し℃取り出される。鉄分が富化され
ている有機相は配管４を通し℃ス）　ＩＪッピング帯７
へ供給され、そこで配管６を通し℃導入される型部化ア
ンモニウムが鉄分富化有機相と接触せしめられて鉄をそ
れから追い出す。接触後、水性相と有機相は別々に帯７
から取り出される。再生された有機抽出剤は配管８を通
し℃取り出され、配管３を通し℃帯２へ再循還される。

固体の（ＮＨ４］　、ＦｅＦ６を含む水性相は配管９を
通し℃分離帯ｌＯおよび分解帯１２に送られる。分離帯
ｌＯの中で一本（ＮＨ４］　、ＦｅＦ６は水性相から分
離され、水性相は再循還用の水性型弗化アンモニウムの
調製のために配管１４を通し℃送ることができろ。回収
された（ＮＨ４］、ＦｅＦ６は配管１１を通して分解帯
１２の中に供給され、そこで例えば配管１１を通して湿
ったフィルター・ケーキと一緒に導入されて酸化物と再
生屯弗化アンモニウムとに分解される。配管１３を通し
℃取り出される再生車弗化アンモニウムは瓢弗化アンモ
ニウム論製帯１５へ再循還され、そこで配管１４から導
入される水性流中に溶解され、次いで配管６を経℃ス）
　ＩＪッピング帯７に再循還される。

上記方法は二つの再循還ループにより操作される。即ち
、ストリッピングされ、鉄分が低下した有機抽出剤が湿
式法燐酸と接触させろために再循還され、一方車弗化ア
ンモニウム分解生成物は鉄分富化有機抽出剤に接触させ
るために再循還される。再循還はこれらの値段の高い試
薬の大量使用に関連する費用を大幅に軽減する。抽出、
ストリツピング、濾過、および熱分解を達成するための
手段は当該技術分野におい℃よく知られている。

標準的設備を使用することもできる。

以下の実施例は本発明を限定するものではなく、例証の
ための実施例としてのみ与えられるものである。

実施例　】 本実施例においては、色々なりＥＨＰＡ対ＭＥＨＰＡ　
　比をもつ有機相についての跣抽出係数が１Ｓｌｌｌ定
さねた。各々の有機相の合計有機物嬢度（ＤＥ）（ＰＡ
とＭＥＨＲへの相）は１，５Ｍであった。

燐酸源はウランプラントのラフィネート酸であった。こ
ねは溶剤抽出法（米囚特許４．３０２，４２７に参照）
によってウランが抽出された燐酸である。

抽出係数を表１に示す。抽出係数は有機相中のＭ　ＥＨ
ＰＡ対ＤＥＨＰＡの比にほぼ依存することが発見された
。

表　　１ ＋ｌ）　Ｕ、Ｒ，プラント有機物　９６．０　　　２．
０　　０．０５３（２）混合Ｕ、Ｒ，／モビル　　７５
．５　　２１．１　　０．３５１（３］モビル２ＥＨＡ
Ｐ　　　　５５．１　　４０．１　　０．６７５（４）
ホダヴグＯＡＰ　　　　　４８．２　　４７．２　　０
．８２２（５）ホダヅグＤＥＨＰ　　　　４７．６　　
４４．９　　１．８２０（６１ホダツグＤＥＬ（Ｐ　　
　４７．６　　４４．９　　２．０５０註： ＊　　ＤＥＨＰＡおよびＭＥＨＰＡの儂度は初期試剤に
つい℃のものである。試剤は全て使用前に、平均分子量
を基準に、１．５Ｍの濃度に稀釈された。

（１）約６％のＴＯＰＯも含むウラン・プラント有機物
。

Ｕ、Ｒ，プラント有機物とモビル（Ｍｏｂ　ｉ　１　）
　２　ＥＨＡＰとの５０　：　５０容量混合物。

（３）　　モビルの２−エチルヘキシル酸性燐酸塩　（
ＭＥＨＰＡとＤＥＨＰＡとの混合物）。

（４）　　モビルの２−エチルヘキシル酸性燐酸塩のホ
ダック（Ｈｏｄａｇ）等個物。

ｆ５＋　　ＤＥＨＰＡとして間違え”Ｃ販売されている
ホダノグ物質。

６）　前もつ”Ｃ行ツタシェークアウト（５ｈａｋｅｏ
ｕ　ｔ）の再チエツク。

実施例　２ 鉄抽出係数に及ぼす燐酸中の鉄酸化状態の影響を酸化剤
か還元剤のどちらかで供給原料酸を予備処理することに
よっ℃検討した。次の表２に見ることができるとおり、
鉄の還元は有機相による抽出に対して鉄を利用できない
ようにした。有機抽出剤はモビルの２−エチルヘキシル
酸性燐酸塩（ａＣｉｄ　ｐｈｏｓｐｈａｔｅ　）であっ
た。

表２ 鉄抽出に及ぼす鉄の酸化状態の影響 供給酸前処理 供給＃！引’ｔｃｍｌ） 供給酸比車 供給酸濃度、Ｆｅ２Ｏ３％ 無水燐酸、Ｐ２Ｏ５ 鉄分低下有機物容量（ｍｌ） 鉄分低下有機物比重 酸 化 １゜３２ １．３１ ６０．５１ ０．８７３８ 還 冗 １．３２ １．８８ ６０．１０ ０．８７３８ 負荷有機物、 Ｆｅ２Ｏ３％ ０．８８ ラフィネート酸　比重　　　１．３１５２Ｆｅ２０３％
　０．８６ １．３２４３ １．８３ 無水燐酸、Ｐ２Ｏ５ ６０，２８ Ｆｅ抽出係数 １．０２ ０．０６ 実施例　３ 有機相から鉄をストリッピングするための試剤とし℃の
有効性を各種の試剤につい℃試験した。

結果を次に表３で示す。

試験の手Ｉｌｌは各種試剤についていくつかの飽度の水
性容液をつくり、これらの溶液を鉄分富化有機抽出剤の
試料と混合し、水性相と有機相を分離し、そして合計の
鉄について水性相とすべての沈澱とを分析することから
成るものであった。

表３ ストリンピングの結果 実施例　４ 酸を、後続におい℃、ますＰ２Ｏ５４０％まで、次いで
Ｐ２Ｏ５５４％まで蒸発させ、そしてマーチャツト−グ
レードｇ９　（Ｍｅｒｃｈａｎｔ　Ｇｒ？Ｌ６ｅ　ＡＣ
ｉｄ　）の慣用的製法と同様にし”Ｃ熟成させるときの
、湿式法酸からの鉄除去効果を定量化するために試暎を
実施した。この試験の蒸発および熟成のｈ−分の結果を
次の表４に示す。

Ｌ−アスコルビ／酸１０％ 試薬級燐酸　３０％ 蓚　　酸　　７．５％ Ｈ２Ｓｏ４／７．５％ＨＦ２０％ ＮＨ４８Ｆ２溶液　２０％ ２．５４ ５．６７ ３．９０ ３．５３ １．４８ 沈澱＋９．７Ｐ。

’ｔ／ｌ ｆ／ｌ ｆ／ｌ ｚ／ｌ ノ／ｌ Ｆｅ　＠２０．１％ 表４ 縦裂なことは、固体と一緒に失われるＰ２Ｏ５の合計量
が未処理の酸からの固体と比べ”Ｃ８７％減少したこと
である。

Ｐ２Ｏ５５４％の顔変においては、鉄分の低い酸はまた
固体の生成が少なく（約３２％臥）、固体と一緒に失わ
れるＰ２Ｏ５の減少は４１％であった。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本発明の方法の模式的フローシートである。 （外４名） （重量はすべてダラムである） 註：３０％供給原料中および４０％生成物（酸＋固体）
中のＰ２Ｏ５の合計−一の間の差、および４０％生成物
と５４％生成物との間の差は、化学分析用に取出した試
料に基因している。 手 続 補 正 書（え入） １、事件の表示 （］４成１年特許願第２３６２８号 ２、発明の名称 燐酸からの鉄の抽出 ３、補１Ｅをする者 事件との関係　　特許出願人 住所 名　称　　アイエムシー・ファーティライザー・インコ
ーホレーテッド ４、代理人 住　所　　東京都千代田区大手町二丁目２番１号６゜ 補正の対象

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、燐酸から第二鉄を除去する方法であって、燐酸を含
   む水性相を約１：２より大きい重量比をもつモノ（２−
   エチルヘキシル）オルト燐酸とジ（２−エチルヘキシル
   ）オルト燐酸との混合物から本質的に成る非混和性有機
   抽出剤と脂肪族炭化水素稀釈剤の中で接触させて燐酸か
   ら第二鉄を抽出し；そして 該水性相を該有機抽出剤から分離して第二鉄分が低下し
   た水性燐酸相と第二鉄分が多くなった富化有機抽出剤と
   を得る； ことを特徴とする前記方法。 ２、燐酸から第二鉄を除去する方法であって、燐酸を含
   む水性相を約１：２より大きい重量比をもつモノ（２−
   エチルヘキシル）オルト燐酸とジ（２−エチルヘキシル
   ）オルト燐酸との混合物から本質的に成る非混和性有機
   抽出剤と脂肪族炭化水素稀釈剤の中で接触させて燐酸か
   ら第二鉄を抽出し； 該水性相を該有機抽出剤から分離して第二鉄分が低下し
   た水性燐酸相と鉄分が多くなった富化有機抽出剤とを得
   ； 該富化有機抽出剤をアスコルビン酸、試薬級燐酸、蓚酸
   、硫酸と弗化水素酸との混合物および重弗化アンモニウ
   ムより成る群から選ばれるストリッピング剤を含む水性
   相と接触させて第二鉄を該水性相に移行させ； 該有機抽出剤を該水性相から分離し；そして該有機抽出
   剤を再循還させて燐酸を含む水性相と接触させる； ことを特徴とする前記方法。 ３、燐酸から第二鉄を除去する方法であって、燐酸を含
   む水性相を約１：２より大きい重量比をもつモノ（２−
   エチルヘキシル）オルト燐酸とジ（２−エチルヘキシル
   ）オルト燐酸との混合物から本質的に成る非混和性有機
   抽出剤と脂肪族炭化水素稀釈剤の中で接触させて燐酸か
   ら第二鉄を抽出し； 該水性相を該有機抽出剤から分離して第二鉄分が低下し
   た水性燐酸相と鉄分が多くなった富化有機抽出剤とを得
   ； 該富化有機抽出剤を重弗化アンモニウムを含む水性相と
   接触させて（ＮＨ＿４）＿３ＦｅＦ＿６を沈澱として形
   成させ； 該有機抽出剤を該沈澱物を含む該水性相から分離し； 該有機抽出剤を再循還させて燐酸を含む水性相と接触さ
   せ； 沈澱した（ＮＨ＿４）＿３ＦｅＦ＿６を該水性相から除
   き；そして 該沈澱（ＮＨ＿４）＿３ＦｅＦ＿６を水蒸気の存在下で
   加熱することによって該鉄分富化有機抽出剤と接触させ
   るための重弗化アンモニウムを再生させる； ことを特徴とする前記方法。 ４、モノ（２−エチルヘキシル）オルト燐酸の濃度が約
   ０．４Ｍと０．８Ｍとの間にある請求項１記載の方法。