液膜法净化回收磷酸中杂质的工艺方法技术

本发明专利技术公开了一种液膜法净化回收磷酸中杂质的工艺方法，其主要工艺步骤包括：配制脱除磷酸中氟离子杂质和金属阳离子杂质的液膜剂；在氟离子脱除塔内用氟离子脱除液膜剂脱除磷酸中的氟离子；在阳离子脱除塔内用阳离子脱除液膜剂脱除磷酸中的阳离子杂质，磷酸得到净化；从氟离子脱除塔引出的携带氟离子杂质的液膜剂送入氟离子回收塔回收液膜剂携带的氟离子，脱出氟离子的液膜剂返回循环使用；从阳离子脱除塔引出携带阳离子杂质的液膜剂送入阳离子回收塔回收液膜剂携带的阳离子，脱除出金属阳离子的液膜剂返回循环使用。本发明专利技术的工艺思路完全不同于现有技术的磷酸净化精制工艺方法，在磷酸得到净化的同时，磷酸中的杂质元素也得到了富集回收。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及磷酸生产净化技术，更具体地说，是涉及一种对以中低品位磷矿 生产的磷酸进行净化和对磷酸所含的杂质资源进行回收的工艺方法。
技术介绍
全世界每年磷酸产量达3000 4000万吨，其中绝大部分磷酸是采用无机酸 湿法浸取制得，占全球磷酸产量的90%以上。随着全球磷资源日益贫化，磷矿杂 质越来越高，在磷酸的生产浸取过程中进入磷酸溶液的杂质也越来越多，因此对 湿法浸取制备磷酸的净化也越来越迫切。这不仅对工业级高纯磷酸产品需要除去 磷酸中的杂质，对于作为化肥肥料的磷酸也需要尽量除去所含杂质，以提高肥料 的营养成分与水溶性。湿法磷酸净化与精制技术，现有技术主要有化学净化法、离子交换法、溶剂 萃取法和膜分离法等。化学净化法主要是利用沉淀除去磷酸所含杂质，但实施化 学净化法要引入新的离子，因此通用性不好。采用离子交换法除去磷酸杂质，在 实施过程中易发生堵塞，不易实现大型化。溶剂萃取法的特点是将杂质留在萃取 余相中，此工艺方法在国内外均已工业化，但不足的地方是投资较大，能耗较高。 膜分离法是以固态膜为分离介质分离去除磷酸杂质，其净化工艺尚处于探索过 程，国内外尚未实现大型工业化，仅有小型装置运行，同时也存在固态膜易堵塞， 膜通量较小，需要较大的分离面积等缺点。
技术实现思路
针对现有技术的湿法磷酸净化精制技术存在的不足，本专利技术目的旨在提供一 种完全不同于现有技术湿法磷酸净化精制技术的磷酸净化工艺方法，以液膜捕获 磷酸中少量的杂质，在对磷酸净化精制的同时，富集回收磷酸中的杂质元素，以 便进一步加工利用。本专利技术提供的，主要包括以下工艺步骤(1) 配制脱除磷酸中氟离子杂质的液膜剂，或/和配制脱除磷酸中金属阳离 子杂质的液膜剂；(2) 用于脱除磷酸中氟离子杂质的液膜剂与粗磷酸送入氟离子脱除塔进行 脱除反应，使磷酸中的氟离子杂质充分脱除，或用于脱除磷酸中的金属阳离子杂 质的液膜剂与粗磷酸送入阳离子脱除塔进行脱除反应，使磷酸中的金属阳离子充 分脱除；或(3) 脱除氟离子杂质后的粗磷酸与用于脱除磷酸中金属阳离子杂质的液膜 剂送入阳离子脱除塔进行脱除反应，使磷酸中的金属阳离子杂质充分脱除，得到 净化磷酸，或脱除金属阳离子杂质后的粗磷酸与用于脱除磷酸中氟离子杂质的液 膜剂送入氟离子脱除塔进行脱除反应，使磷酸中的氟离子杂质充分脱除，得到净 化磷酸；(4) 从氟离子脱除塔引出的携带氟离子杂质的液膜剂送入氟离子回收塔回 收液膜剂携带的氟离子，以备制备氟化学品，脱出氟离子的液膜剂返回循环使用； 或/和(5) 从阳离子脱除塔引出携带阳离子杂质的液膜剂进入阳离子回收塔回收 液膜剂携带的阳离子，以备制备金属制品或化学品，脱出金属阳离子的液膜剂返 回循环使用。本专利技术提供的，既可仅用于脱除磷酸 中的氟杂质或金属杂质，也可用于既脱除磷酸中的氟杂质又脱除磷酸中的金属杂 质。实践中， 一般都是既脱除磷酸中的氟杂质又脱除磷酸中的金属杂质。在本专利技术的上述技术方案中，对磷酸所进行的金属阳离子脱除，为了分别回 收不同的金属阳离子元素，以备制备不同的化学品，最好是用同一种金属阳离子 脱除液膜剂依次进行两次金属阳离子脱除，从阳离子脱除塔分别引出携带不同金 属阳离子杂质的液膜剂分别送入两个阳离子回收塔回收不同的金属元素。当然也 可用同一种阳离子脱除液膜剂只进行一次金属阳离子脱除反应，不分别回收金属 元素，但这不能实现综合回收利用磷酸中的杂质元素的目的。用同一种阳离子脱 除液膜剂依次进行的两次阳离子脱除，可分别在两个独立的阳离子脱除塔内进 行，也可在一个阳离子脱除塔上下独立的两段塔内分别进行，最好是采用后一种方式，这样可以降低设备的投资和运行成本。在上述技术方案中，用于脱除磷酸中氟离子杂质与金属阳离子杂质的液膜 剂，其有机相和萃取剂的质量份数比为l: 1一1.3，且有机相中至少含有捕集杂 质离子的膜制剂和运送杂质离子的载体，反萃剂可选自纯水或/和稀酸溶剂。用于脱除磷酸中氟离子杂质与金属阳离子杂质的液膜剂，在表观形态上有两 类， 一类是乳化液膜剂，另一类是微乳液膜剂。乳化液膜剂是由有机相和萃取剂 经乳化制备形成。乳化的方式通常是采用搅拌乳化。对于乳化液膜剂，其有机相 除了含有膜制剂和载体外，还含有稳定剂。在有机相中，膜制剂、载体和稳定剂 的质量份数比一般可控制为0.4—0.6:0.4—0.5:0.020—0.035。当采用乳化液膜剂 脱除磷酸中氟离子杂质与金属阳离子杂质时，捕集了杂质离子的乳化液膜剂要通 过高压电场破乳回收携带的杂质离子，即氟离子回收再生塔和阳离子再生回收塔 为设计有高压电场的离子回收塔，乳化液膜剂在高压电场的作用下被破乳，携带 的杂质离子被回收，液膜剂捕获离子的性能得以再生。离子回收塔内的高压电场 强度一般为5 7kv。用于脱除磷酸中氟离子杂质的乳化液膜剂，其有机相的具 体构成为，膜制剂可选自煤油、正已烷和三氯甲烷中的至少一种，载体为氯化三 烷基甲基胺或/和垸基胺(TOA)，稳定剂为自磺化聚丁二烯(SBT)或/和聚异丁 烯丁二酰亚胺(T155)，其反萃剂优先选用纯水。用于脱除磷酸中金属阳离子杂 质的乳化液膜剂，其有机相的具体构成，膜制剂可选自煤油、正已烷和三氯甲烷 中的至少一种，载体为二壬基萘磺酸(HD)或邻二-(2-乙基己基)磷酸(HDEHP)， 稳定剂为磺化聚丁二烯(SBT)或/和聚异丁烯丁二酰亚胺(T155)，其反萃剂优 先选用稀酸溶剂，稀酸溶剂可选自盐酸、硝酸、磷酸和硫酸中的至少一种。对于表观形态呈微乳形式的液膜剂，由有机相制备而成，相对于乳化液膜剂 中的有机相，不含有稳定剂，配制过程没有乳化环节，其所含膜制剂和载体的质 量份数比一般可制为0.4—0.6:0.4—0.5，液体在相关溶液中热力学特性制约下自 动形成微乳。当采用微乳液膜剂脱除磷酸中氟离子杂质与金属阳离子杂质时，捕 集了杂质离子的液膜剂在氟离子回收塔和阳离子回收塔内由回收再生反萃剂萃 出所携带的离子杂质。用于脱除磷酸中氟离子杂质的微乳液膜剂，其有机相中的 膜制剂和载体，在本专利技术中一般可与乳化液膜剂有机相中的膜制剂和载体相同， 即有机相中的膜制剂可选自煤油、正已烷和三氯甲烷中的至少一种，载体可选用氯化三垸基甲基胺或/和烷基胺(TOA)。其反萃剂优先选用纯水。在氟离子回收 塔用于萃出液膜剂携带氟离子的反萃剂可选用纯水或/和稀酸溶剂，稀酸溶剂可 为稀酸溶剂，选自盐酸、硝酸、磷酸和硫酸中的至少一种。用于脱除磷酸中金属 阳离子杂质的微乳液膜剂，其有机相中的膜制剂和载体，在本专利技术中也可与乳化 液膜剂有机相中的膜制剂和载体相同，即有机相中的膜制剂可选自煤油、正已烷 和三氯甲垸中的至少一种，载体可选用二壬基萘磺酸(HD)或/和二- (2-乙基己 基)磷酸(HDEHP)，其反萃剂优先选用稀酸溶剂，稀酸溶剂可为盐酸、硝酸、 磷酸和硫酸中的至少一种。在阳离子回收塔用于萃出液膜剂携带阳离子的回收再 生反萃剂为稀酸溶剂，稀酸溶剂可为选自盐酸、硝酸、磷酸和硫酸中的至少一种。为液膜剂脱除磷酸中杂质离子提供脱除环境的氟离子脱除塔和阳离子脱除 塔，可以是一般的穿流塔，也可以是塔盘可转动的涡流塔或塔盘可振动的涡流塔。本专利技术还采取了其他一些技术措施。本专利技术的磷酸净化精制工艺思想完全不同于现有技术的磷酸净化精制的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液膜法净化回收磷酸中杂质的工艺方法，其特征在于主要包括以下工艺步骤：（１）配制脱除磷酸中氟离子杂质的液膜剂，或／和配制脱除磷酸中金属阳离子杂质的液膜剂；（２）用于脱除磷酸中氟离子杂质的液膜剂与粗磷酸送入氟离子脱除塔进行脱除反应，使磷酸中的氟离子充分脱除，或用于脱除磷酸中金属阳离子杂质的液膜剂与粗磷酸送入阳离子脱除塔进行脱除反应，使磷酸中的金属阳离子充分脱除；或（３）脱除氟离子杂质后的粗磷酸与用于脱除磷酸中阳离子杂质的液膜剂送入阳离子脱除塔进行脱除反应，使磷酸中的阳离子杂质充分脱除，得到净化磷酸，或脱除金属阳离子杂质后的粗磷酸与用于脱除磷酸中氟离子杂质的液膜剂送入氟离子脱除塔进行脱除反应，使磷酸中的氟离子杂质充分脱除，得到净化磷酸；（４）从氟离子脱除塔引出的携带氟离子杂质的液膜剂送入氟离子回收塔回收液膜剂携带的氟离子，以备制备氟化学品，脱出氟离子的液膜剂返回循环使用；或／和（５）从阳离子脱除塔引出携带阳离子杂质的液膜剂进入阳离子回收塔回收液膜剂携带的阳离子，以备制备相应的化学品，脱除出金属阳离子的液膜剂返回循环使用。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘代俊，余静，王春晓，刘长洪，曹艳，徐碧，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]