一种溶剂萃取法净化湿法磷酸的方法技术

本发明专利技术提供一种溶剂萃取法净化湿法磷酸的方法，属于精制磷酸技术领域。本发明专利技术的方法包括如下步骤：对粗磷酸依次进行预处理、过滤、萃取、深脱硫处理、洗涤、反萃取、浓缩和终处理，得到精制磷酸；其中，所述萃取为多级逆流萃取，萃取级数≥6级，萃取剂为磷酸三丁酯、磷酸三乙酯和阳离子去除剂，所述阳离子去除剂为季铵盐和/或脂肪胺盐；所述深脱硫处理采用的脱硫剂为CaCO3和BaCO3。通过采用特定萃取剂进行多级逆流萃取、采用CaCO3和BaCO3作为脱硫剂进行深脱硫，协同多级逆流洗涤、反萃取的步骤，实现了对湿法磷酸的高效净化，按照本申请的方法处理得到的精制磷酸中的杂质含量≤0.04wt.％。得到的精制磷酸中的杂质含量≤0.04wt.％。

【技术实现步骤摘要】
一种溶剂萃取法净化湿法磷酸的方法


[0001]本专利技术涉及精制磷酸
，尤其是一种溶剂萃取法净化湿法磷酸的方法。

技术介绍

[0002]目前，由于热法磷酸生产能耗高，对矿石要求比较高，世界能源日益紧张，造成了热法磷酸的价格不断攀升，因而湿法磷酸已经开始逐渐取代热法磷酸。而湿法磷酸中杂质含量比较高，主要包括阴离子S0
42
‑
、F
‑
以及Fe、A1、Mg、Ca、Si等阳离子。而工业磷酸生产终端产品，一般需要质量比较好的磷酸，因此，必须对湿法磷酸进行净化处理，使其达到生产质量标准。
[0003]湿法磷酸净化的方法有很多，如化学沉淀法、离子交换法、结晶法、溶剂沉淀法、溶剂萃取法等，其中以溶剂萃取法为目前最有效的方法。溶剂萃取法的技术思路是将与水部分互溶或不溶的有机溶剂与湿法磷酸逆流多次接触，使磷酸进入有机相，杂质留在水相，以达到磷酸与杂质的分离，以去除杂质，得到纯度更高的磷酸。
[0004]溶剂萃取湿法磷酸的关键是萃取剂的选择，也是制约湿法磷酸纯度的问题所在。磷酸三丁酯(TBP)是普遍采用的湿法磷酸萃取剂，它对阴离子的去除能力大，沸点高，而且对湿法磷酸在各种浓度范围内均有较高的萃取率，但TBP的粘度大，比重大，分相性差。相关技术公开了一种用湿法磷酸制备工业级磷酸和食品级磷酸的方法，使用的混合萃取剂为TBP和煤油，但该混合萃取剂对磷酸的萃取率较低，对湿法磷酸的净化效果不理想。
[0005]因此，需要提供一种对湿法磷酸净化效果更优的方法。
专利技术内容
[0006]本专利技术的目的在于，克服现有技术中湿法磷酸净化效果不理想的缺陷，提供一种溶剂萃取法净化湿法磷酸的方法。本专利技术的方法通过采用特定萃取剂进行萃取、深脱硫、采用多级逆流洗涤、反萃取的步骤，实现了对湿法磷酸的高效净化，经净化后得到的精制磷酸中杂质含量≤0.04wt.％。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]一种溶剂萃取法净化湿法磷酸的方法，包括如下步骤：
[0009]对湿法磷酸生产的粗磷酸依次进行预处理、过滤、萃取、深脱硫处理、洗涤、反萃取、浓缩和终处理，得到精制磷酸；
[0010]其中，所述萃取为多级逆流萃取，萃取级数≥6级，萃取剂为磷酸三丁酯、磷酸三乙酯和阳离子去除剂，所述阳离子去除剂为季铵盐和/或脂肪胺盐；
[0011]所述深脱硫处理采用的脱硫剂为CaCO3和BaCO3。
[0012]对于湿法磷酸的萃取，要求萃取剂具有如下特性：(1)对磷酸有较高的萃取率，且对杂质的萃取率要低；(2)萃取剂应在水中的溶解度比水在萃取剂中的溶解度低，使得杂质和磷酸容易从萃取剂中反萃取，萃取剂容易回收并在酸中残留量低；(3)要求萃取剂无毒，安全性好，即闪点高、不易燃易爆、毒性低。
[0013]本专利技术的萃取剂采用磷酸三丁酯、磷酸三乙酯和阳离子去除剂。
[0014]专利技术人研究发现，磷酸三丁酯在水的溶解度极低，仅为0.04％，且在较广的磷酸浓度范围内磷酸的萃出能力大(最高达95％)，对金属杂质的选择性好，产品酸收率高，因此以磷酸三丁酯为萃取剂基质。磷酸三乙酯与磷酸三丁酯进行复配使用，一方面磷酸三乙酯粘度低，流动性好，可作稀释剂，提高萃取剂的流动性，增大萃取传质速率，提高萃取效率；另一方面，磷酸三乙酯和磷酸三丁酯一样可和磷酸形成氢键，对磷酸具有一定的萃取作用，可提高萃取率。
[0015]所述阳离子去除剂为季铵盐和/或脂肪胺盐，季铵盐、脂肪胺盐中的长碳季铵盐、脂肪胺盐油溶性基团较大，主要溶于有机相中，但同时它们具有亲水基团，所以在萃取混合过程中它们会大量聚集在有机相和水相界面，亲油基团带正电荷可阻止阳离子从水相通过相界面进入有机相，从而达到对阳离子的除杂作用。
[0016]本专利技术中，通过磷酸三丁酯、磷酸三乙酯和阳离子去除剂的协同作用，以混合萃取剂的形式对湿法磷酸进行萃取，有效去除了阴离子、阳离子等杂质，且对磷酸具有优异的萃取率。
[0017]优选地，所述萃取中萃取级数为6～9级。
[0018]在多级逆流萃取步骤中，萃取级数越多，则磷酸的萃取率越高、杂质去除得越彻底，但当达到9级萃取级数后，再增加萃取级数，对于磷酸的萃取率改善不明显。
[0019]优选地，所述萃取剂中磷酸三丁酯和磷酸三乙酯的体积比为6～8∶1。
[0020]在此体积比例范围下，磷酸三丁酯作为萃取剂中的基质，对磷酸的萃取选择性高；磷酸三乙酯既可以良好稀释磷酸三丁酯，使萃取剂的流动相良好，又可以与磷酸三丁酯起到协同增效作用，大幅提高磷酸的萃取率。
[0021]优选地，所述萃取剂中阳离子去除剂的体积占萃取剂总体积的1～5％。
[0022]优选地，所述萃取中有机相和水相的体积比为3～6∶1。
[0023]优选地，所述多级逆流萃取中在第3～5级萃取水相中加入硫酸，硫酸的加入量为水相磷酸质量的0.3～0.5％。
[0024]更优选地，所述多级逆流萃取中在第4级萃取水相中加入硫酸。
[0025]硫酸在多级逆流萃取的中间级加入，不仅能有效去除有机相中的部分杂质，如铁离子、铝离子等，还不会使有机相带入大量的SO
42
‑
，从而显著提高了磷酸的萃取率。通过硫酸的加入，可以使得磷酸萃取率达到96％。
[0026]优选地，所述萃取的温度为20～40℃，萃取时间为1～2h。
[0027]本专利技术中，深脱硫采用的脱硫剂为CaCO3和BaCO3的混合物。优选地，所述脱硫剂中CaCO3和BaCO3重量比为8～10∶1。
[0028]由于硫酸钡的溶度积(PKsp＝9.96)远远小于硫酸钙(PKsp＝3.89)，通常来说，碳酸钡的脱硫效果比碳酸钙要好。但专利技术人研究发现，单独采用碳酸钡作脱硫剂，生成的硫酸钡很细小，工业上难以实现过滤；而采用单独碳酸钙作脱硫剂，生成的硫酸钙在酸中有一定的溶解度，也难以满足后续工段的要求。因此，选择CaCO3和BaCO3的混合物作为脱硫剂，且优选CaCO3和BaCO3重量比为8～10∶1。
[0029]优选地，所述深脱硫中脱硫剂的加入量为有机相中的SO
42
‑
化学计量的1.05～1.5倍。
[0030]优选地，所述预处理包括脱硫、脱氟、脱砷、去除重金属、脱色。
[0031]优选地，所述脱硫为采用矿粉脱硫，矿粉加入量为粗磷酸中SO
42
‑
化学计量的1.05～1.2倍。
[0032]优选地，所述脱氟为采用Na2CO3和活性SiO2的混合物脱氟。
[0033]进一步优选地，所述Na2CO3和活性SiO2的重量比为1.2～1.8∶1，Na2CO3和活性SiO2添加量为粗磷酸中氟的化学计量比的1.4～1.8倍。
[0034]优选地，所述脱砷和去除重金属的方法为加入Na2S。Na2S加入量为粗磷酸中砷的化学计量数的1.2～1.5倍。
[0035]优选地，所述脱色为加入本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种溶剂萃取法净化湿法磷酸的方法，其特征在于，包括如下步骤：对湿法磷酸生产的粗磷酸依次进行预处理、过滤、萃取、深脱硫处理、洗涤、反萃取、浓缩和终处理，得到精制磷酸；其中，所述萃取为多级逆流萃取，萃取级数≥6级，萃取剂为磷酸三丁酯、磷酸三乙酯和阳离子去除剂，所述阳离子去除剂为季铵盐和/或脂肪胺盐；所述深脱硫处理采用的脱硫剂为CaCO3和BaCO3的混合物。2.根据权利要求1所述溶剂萃取法净化湿法磷酸的方法，其特征在于，所述萃取剂中磷酸三丁酯和磷酸三乙酯的体积比为6～8∶1。3.根据权利要求1所述溶剂萃取法净化湿法磷酸的方法，其特征在于，所述萃取剂中阳离子去除剂的体积占萃取剂总体积的1～5％。4.根据权利要求1所述溶剂萃取法净化湿法磷酸的方法，其特征在于，对所述萃取中，向多级逆流萃取的第3～5级萃取水相中加入硫酸，硫酸的加入量为萃取水相质量的0.3～0.5％。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁代俊，李长东，阮丁山，王威，郑海洋，王浩，
申请(专利权)人：湖南邦普循环科技有限公司，
类型：发明
国别省市：