一种用于湿法磷酸精制脱硫的沉降剂及其使用方法技术

一种用于湿法磷酸精制脱硫的沉降剂，其为质量百分比浓度为1‰–10‰的水溶液，其溶质是质量比为1：0–75的非离子型絮凝剂与阴离子型表面活性剂，使用时，先在液温不低于60℃的经过萃取精制的75%磷酸中投入钡盐，钡盐中钡元素与磷酸中硫酸根的化学计量比为1:1，然后继续搅拌2小时，再在搅拌的状态下加入沉降剂，沉降剂的体积为磷酸体积的0.5‰–10‰，然后继续搅拌5分钟以得到磷酸料液，再将磷酸料液放入沉降槽中进行沉降，4小时沉降后，对清液、沉降渣分别过滤，然后将过滤所得的总滤液送至浓缩装置进行浓缩以得到85%工业磷酸。本设计不仅花费时间较短、过滤速度较快，而且脱硫效果较好、成本较低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种湿法磷酸的脱硫工艺，尤其涉及一种用于湿法磷酸精制脱硫的沉降剂及其使用方法，具体适用于对经过萃取精制的75%磷酸进行脱硫以制取85%工业磷酸。
技术介绍
目前，在溶剂萃取法精制湿法磷酸的过程中，由于原酸带来的硫酸根也会有少量被萃取而不能被完全去除，在反萃以后仍然会残留一部分在反萃液中，经过浓缩，会使产品工业85%磷酸中的硫酸根含量超标。为此，必须加入钡盐使硫酸根生成硫酸钡沉淀而除去。硫酸钡是一种不溶于水的白色固体，它在形成的时候颗粒非常细小，尤其是在溶剂萃取精制的磷酸里脱除硫酸根时，其产生的硫酸钡颗粒的直径只有0.2微米甚至更小，若直接过滤，则极易穿滤。同时，由于溶度积的影响，在低于75%磷酸的溶液中，硫酸钡是不能完全沉淀出来的，因此磷酸浓度至少得达到75%。为解决上述问题，一是必须在浓度大于等于75%的磷酸中生成硫酸钡颗粒，才能确保硫酸钡完全沉淀，从而完全脱除硫酸根；二是必须等待硫酸钡沉淀颗粒长到足够大时再进行过滤，从而避免穿滤。但由于75%磷酸的粘度很大，因而在75%磷酸中加入钡盐生成的硫酸钡颗粒，必须在40℃温度下保温40小时才能使硫酸钡沉淀颗粒长到足够大以便过滤，花费时间较长。即便如此，由于75%磷酸粘度大的原因，过滤速度会很慢，即使加入助滤剂，过滤速度也始终很慢。国内对溶液中硫酸钡的分离方法也有一些报道，比如李军平等在2001年12月  《化学工程师》杂志上公开的“超细硫酸钡颗粒的絮凝沉降研究”一文中提出分别用硫酸铝、聚丙烯酰胺作为絮凝剂对硫酸钡进行絮凝沉降，以达到分离硫酸钡的目的，但从文章的实验数据和结论来看，沉降的效果并不是太好，清液大约占50%，架桥现象十分明显，要满足工业化生产的需要，还有很长的一段路要走。另外，尚方毓在2005年9月《无机盐工业》杂志上“卧式沉降离心机分离沉淀硫酸钡的研究”一文中提出采用卧式沉降离心机替代真空叶滤机或者箱式压滤机以提高生产效率，但从文章的数据来看，分离效果不尽如人意,而且操作条件过于苛刻。此外，这两篇文章所针对的都是在非磷酸体系下对硫酸钡的分离，因而不能解决萃取精制后75%磷酸脱硫中出现的花费时间较长、过滤速度较慢的问题。中国专利专利号为ZL200510019748.7，授权公告日为2007年2月14日的专利技术专利公开了一种快速去除湿法粗磷酸中固体物及氟的方法，该方法先在P2O5质量含量为 20％～54％粗磷酸中加入碳酸钠，搅拌反应1～1.2小时，随后，加入沉降剂，沉降剂为非离子型絮凝剂和阴离子表面活性剂按质量比1∶25～75配制成的总质量浓度为1％～10％的水溶液，沉降剂加入量为粗磷酸体积的0.1％～5％，沉降时间5～24 小时，得到底液≤20％的澄清磷酸，磷酸清液的含固量＜0.5wt％，氟脱除率≥84％。虽然该专利技术通过沉降剂能够快速去除湿法粗磷酸中固体物及氟，但它并不适用于萃取精制后75%磷酸中硫酸根的去除，其原因如下：首先，体系不同，该专利技术要处理的湿法粗磷酸，其含有的杂质的种类和含量都非常多，而现在要处理的体系是经过萃取精制后的75%湿法磷酸，其杂质含量除硫酸根以外，其他都已符合工业级磷酸的要求，可见，体系不同造成过滤对象不同，而不同的过滤对象就会要求不同的沉降剂；其次，沉降剂针对的对象不同：该专利技术采取的沉降剂是针对粗磷酸中的固体沉淀物，包括硫酸钙、磷酸的钙、铁、铝、钾的复盐、以及氟或氟硅酸盐等，而现在要处理的是硫酸钡，对象明显不同，若硬用该专利技术中的沉降剂，则其针对性就较弱，沉降效果也就较差，因而不能解决现有问题；第三，沉降剂作用的外部温度不同：该专利技术采用的沉降剂作用的外部温度为15–60℃，而现在的作用环境为萃取精制后75%磷酸的自身温度，该温度大于等于60℃，在这种高温下，该专利技术中的沉降剂的稳定性将会大大降低，有损其沉降效果的实现。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中存在的花费时间较长、过滤速度较慢的缺陷与问题，提供一种花费时间较短、过滤速度较快的用于湿法磷酸精制脱硫的沉降剂及其使用方法。为实现以上目的，本专利技术的技术解决方案是：一种用于湿法磷酸精制脱硫的沉降剂，该沉降剂为一种水溶液，其溶质为非离子型絮凝剂与阴离子型表面活性剂；所述沉降剂是质量百分比浓度为1‰–10‰的水溶液，且非离子型絮凝剂与阴离子型表面活性剂的质量比为1：0–75；所述非离子型絮凝剂为十八烷基聚氧乙烯（4）醚、椰油酰胺聚氧乙烯（6）醚、聚乙烯基甲基醚、聚丙烯酰胺、N–十二烷基吡咯烷酮、聚烷基酚–环氧乙烷之一种或按1:1的质量比进行配制的任意两种；所述阴离子型表面活性剂为聚丙烯酸异丙酯、烷基磷酸酯二乙醇胺盐、异辛醇聚氧乙烯基醚磷酸酯、醇醚磷酸单酯之一种。所述沉降剂中非离子型絮凝剂与阴离子型表面活性剂的质量比为1：0–75。所述非离子型絮凝剂为十八烷基聚氧乙烯（4）醚、椰油酰胺聚氧乙烯（6）醚、N–十二烷基吡咯烷酮之一种或按1:1的质量比进行配制的任意两种；所述阴离子型表面活性剂为聚丙烯酸异丙酯、烷基磷酸酯二乙醇胺盐、异辛醇聚氧乙烯基醚磷酸酯、醇醚磷酸单酯之一种。一种用于湿法磷酸精制脱硫的沉降剂的使用方法，该使用方法依次包括以下步骤：第一步：在液温不低于60℃的经过萃取精制的75%磷酸中，先测定该磷酸中硫酸根的含量，再在搅拌的状态下加入钡盐，硫酸根与钡盐中钡元素的化学计量比为1:1，然后继续搅拌2小时以得到混合液；第二步：先在搅拌的状态下将沉降剂加入上述混合液中，沉降剂的体积为磷酸体积的0.5‰–10‰，再继续搅拌5分钟以得到磷酸料液，然后将磷酸料液放入沉降槽中进行沉降；第三步：4小时沉降后，先收取磷酸料液上部的清液，该清液占磷酸料液总体积的80–90%，再用已有预涂层的板框压滤机对清液进行过滤，然后收取剩余的沉降渣进行过滤，再将过滤清液、沉降渣所得的总滤液送至浓缩装置进行浓缩以得到85%工业磷酸。所述第二步中，沉降剂的体积为磷酸体积的0.5‰–10‰。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：1、本专利技术一种用于湿法磷酸精制脱硫的沉降剂及其使用方法的应用体系为液温不低于60℃的经过萃取精制的75%磷酸，本专利技术采取的脱硫方法为先在磷酸中加入钡盐以生成硫酸钡颗粒，再加入独特设计的沉降剂以沉淀生成的硫酸钡颗粒，然后对沉降后的清液、沉降渣进行过滤以得到总滤液，最后浓缩总滤液即可得到85%工业磷酸，此时，整个脱硫过程完全结束。整个过程中，首先，由于磷酸的浓度为75%，因而生成的硫酸钡能够完全沉淀出来，脱硫效果很好；其次，由于只需去除硫酸根，因而沉降剂的用量较少，只为磷酸体积的0.5‰–10‰，降低了成本，且当沉降剂的体积为磷酸体积的0.5‰–10‰时，不仅能够确保脱硫效果，而且成本降低效果更明显；第三，由于采取的沉降剂的配方与使用量的针对性较强，因而只需沉降4小时即可使硫酸钡沉淀颗粒长到足够大，与现有技术的40小时相比，时间大大缩短，不仅如此，过滤速度也大大增加，加沉降剂沉降以后的料液的过滤速度是未加沉降剂的料液的25倍以上。因此本专利技术不仅花费时间较短、过滤速度较快，而且脱硫效果较本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于湿法磷酸精制脱硫的沉降剂，该沉降剂为一种水溶液，其溶质为非离子型絮凝剂与阴离子型表面活性剂，其特征在于：所述沉降剂是质量百分比浓度为１‰–１０‰的水溶液，且非离子型絮凝剂与阴离子型表面活性剂的质量比为１：０–７５；所述非离子型絮凝剂为十八烷基聚氧乙烯（４）醚、椰油酰胺聚氧乙烯（６）醚、聚乙烯基甲基醚、聚丙烯酰胺、Ｎ–十二烷基吡咯烷酮、聚烷基酚–环氧乙烷之一种或按１：１的质量比进行配制的任意两种；所述阴离子型表面活性剂为聚丙烯酸异丙酯、烷基磷酸酯二乙醇胺盐、异辛醇聚氧乙烯基醚磷酸酯、醇醚磷酸单酯之一种。

【技术特征摘要】
1.一种用于湿法磷酸精制脱硫的沉降剂，该沉降剂为一种水溶液，其溶质为非离子型絮凝剂与阴离子型表面活性剂，其特征在于：
所述沉降剂是质量百分比浓度为1‰–10‰的水溶液，且非离子型絮凝剂与阴离子型表面活性剂的质量比为1：0–75；
所述非离子型絮凝剂为十八烷基聚氧乙烯（4）醚、椰油酰胺聚氧乙烯（6）醚、聚乙烯基甲基醚、聚丙烯酰胺、N–十二烷基吡咯烷酮、聚烷基酚–环氧乙烷之一种或按1:1的质量比进行配制的任意两种；
所述阴离子型表面活性剂为聚丙烯酸异丙酯、烷基磷酸酯二乙醇胺盐、异辛醇聚氧乙烯基醚磷酸酯、醇醚磷酸单酯之一种。
2.根据权利要求1所述的一种用于湿法磷酸精制脱硫的沉降剂，其特征在于：所述沉降剂中非离子型絮凝剂与阴离子型表面活性剂的质量比为1：0–75。
3.根据权利要求1所述的一种用于湿法磷酸精制脱硫的沉降剂，其特征在于：所述非离子型絮凝剂为十八烷基聚氧乙烯（4）醚、椰油酰胺聚氧乙烯（6）醚、N–十二烷基吡咯烷酮之一种或按1:1的质量比进行配制的任意两种；
所述阴离子型表面活性剂为聚丙烯酸异丙...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯炎学，吴杰，
申请(专利权)人：侯炎学，吴杰，
类型：发明
国别省市：83