專利名稱：濕法磷酸脫氟用的脫氟劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是用于從濕法磷酸中除去含氟雜質(zhì)的脫氟劑。
隨著在飼料、食品業(yè)中對(duì)磷酸鹽需求量的增長(zhǎng)，高質(zhì)量磷酸的用量也越來(lái)越大。制備高純度磷酸的關(guān)鍵之一是脫除其中HF、H2SiF6等形式的有害含氟雜質(zhì)。例如在飼料磷酸鹽的生產(chǎn)中有采用Ca(OH)2的兩段中和工藝，其第一步就是用石灰脫氟，得到枸溶性的肥料磷酸鹽，其不僅難于過濾和產(chǎn)品價(jià)值低，而且會(huì)使磷酸中的P2O5嚴(yán)重?fù)p失，損失率可達(dá)30-50%。目前用于從濕法磷酸中脫氟的方法大致有濃縮法、萃取法、沉淀法和吸附法等幾種，但由于其脫氟的作用機(jī)理與方式單一，脫氟效果并不令人滿意。例如用濃縮法處理后的凈化磷酸中仍含有0.25-0.45%的殘余氟;萃取法的脫氟率也僅為70%左右。而且其所用設(shè)備及操作也較復(fù)雜，處理費(fèi)用高。常規(guī)的沉淀法通常是以Na2CO3、Na2SO4等物質(zhì)作為沉淀劑，通過生成Na2SiF6沉淀而達(dá)到脫氟目的。一方面其只能脫除磷酸中H2SiF6形式的氟，而對(duì)HF等其它形式的氟無(wú)能為力，另一方面生成的Na2SiF6沉淀也仍有一定程度的溶解度，因此處理后的凈化磷酸中一般仍有0.3-0.6%的殘余氟存在。吸附法則有以聚氯乙烯濾布或纖維聚四氟乙烯等作為吸附脫氟材料的報(bào)道，雖脫氟效率可達(dá)99%以上，但因交換量小，用于實(shí)際生產(chǎn)仍有困難。
本發(fā)明的目的是提供一種從濕法磷酸中除去含氟雜質(zhì)的高效脫氟劑。更具體地講本發(fā)明提供的是一種可同時(shí)發(fā)揮沉淀和吸附雙重作用而實(shí)現(xiàn)脫氟的脫氟劑。
在本發(fā)明所說(shuō)的脫氟劑中，至少應(yīng)包含有本發(fā)明認(rèn)為脫氟所必須的兩種成分，一種是堿金屬成分，例如可用常用的堿金屬的堿類、鹽類等化合物提供，另一種是在磷酸中可以分解產(chǎn)生出二氧化硅的硅酸化合物，如水合硅酸、硅酸鈉、硅酸鉀、硅酸鎂等堿金屬或某些堿土金屬硅酸鹽等。除此而外，根據(jù)不同目的和其它需要還可增加其它的適當(dāng)成分，如活性炭等。為避免因脫氟過程向磷酸中引入過多不必要的雜質(zhì)而可能帶來(lái)的麻煩，建議以盡量采用如堿金屬的碳酸鹽、碳酸氫鹽和/或水合硅酸或堿金屬硅酸鹽等作原料為好。
在濕法磷酸中，隨著生產(chǎn)所用磷礦石原料的來(lái)源不同，含氟雜質(zhì)的存在形式和存在量可有較大差異，但主要是不同相對(duì)含量的HF和H2SiF6的形式。對(duì)各種脫氟劑脫氟效果的實(shí)驗(yàn)結(jié)果考察發(fā)現(xiàn)，在傳統(tǒng)的以堿金屬作沉淀劑的基礎(chǔ)上，增加了在磷酸中可分解產(chǎn)生SiO2的硅酸化合物成分后，脫氟效率明顯提高，凈化磷酸中的殘余氟含量可遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于0.1%。進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)證實(shí)，這些硅酸化合物在磷酸中所分解產(chǎn)生的是具有良好吸附性能的活性SiO2，它對(duì)HF、H2SiF6和已形成的氟硅酸堿金屬鹽等各種形式的含氟化合物均有較強(qiáng)的吸附作用。正是在這種沉淀與吸附的雙重作用下，使各種形式的含氟雜質(zhì)被有效地除去，脫氟效率極大地提高。而這種吸附作用對(duì)磷酸中P2O5的損失卻極小。為此，為達(dá)到能通過沉淀與吸附雙重作用脫氟的目的，在本發(fā)明的脫氟劑中兩種必須的脫氟成分應(yīng)具備足夠的量硅酸化合物的量為應(yīng)使其在磷酸中能分解產(chǎn)生的SiO2總量不低于與磷酸中的氟生成氟硅酸類物質(zhì)所需理論量的1.2倍，堿金屬成分的量至少應(yīng)等于與磷酸中的氟生成氟硅酸鹽所需的理論量。其中硅酸化合物的具體用量可由所選用的不同硅酸化合物的化學(xué)式計(jì)算或由實(shí)驗(yàn)測(cè)定得到的其在磷酸中的SiO2產(chǎn)生量計(jì)算出。
如前所述，為避免帶入不必要的其它雜質(zhì)成分，以采用堿金屬碳酸鹽或碳酸氫鹽和/或水合硅酸或堿金屬硅酸鹽類原料為好，其中尤以同時(shí)采用堿金屬碳酸鹽(或碳酸氫鹽)和堿金屬硅酸鹽的形式為可取，其中以后者保證SiO2的量，又以前者補(bǔ)充必須的堿金屬成分的量。其原因除常見易得外，還由于，例如雖然單獨(dú)采用復(fù)合形式的堿金屬硅酸鹽也可以達(dá)到通過沉淀和吸附作用脫氟的目的，但由其化學(xué)通式M2O·nSiO2·mH2O可知，其中的n可為1-5，一般常為2.8-3.5，因此為保證發(fā)揮足夠沉淀作用生成M2SiF6沉淀時(shí)對(duì)堿金屬成分所需的理論量，SiO2的實(shí)際量往往會(huì)超量許多倍，既造成不必要的浪費(fèi)，也增大了廢渣的產(chǎn)出量及其處理問題，同時(shí)隨之也會(huì)增大磷酸中P2O5的損失率。另一方面，由于堿金屬硅酸鹽一般為液態(tài)形式，如此過量使用的結(jié)果會(huì)大大降低磷酸的濃度，從而也會(huì)影響脫氟的相對(duì)效果。因此單獨(dú)使用堿金屬硅酸鹽的形式雖無(wú)不可，但并非是最佳的。不同濃度的磷酸對(duì)脫氟效果影響的實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明的脫氟劑中在保證上述堿金屬成分和硅酸化合物用量范圍的基礎(chǔ)上，適當(dāng)提高硅酸化合物用量的過剩度是可以提高脫氟效果的。硅酸化合物不同過剩用量對(duì)脫氟效果的影響見表2。
使用由硅酸鈉和碳酸鈉雙組分組成的脫氟劑的具體脫氟效果見表3，其中硅酸鈉的用量約為理論量的1.5倍。
表權(quán)利要求
1.一種用于從濕法磷酸中除去含氟雜質(zhì)的含有堿金屬成分的脫氟劑，其特征在于至少應(yīng)含有堿金屬和在磷酸中可以分解產(chǎn)生出二氧化硅的硅酸化合物兩種成分，其中硅酸化合物的量應(yīng)使其在磷酸中能分解產(chǎn)生的二氧化硅總量不低于與磷酸中的氟生成氟硅酸類物質(zhì)所需理論量的1.2倍，堿金屬成分的量至少應(yīng)等于與磷酸中的氟生成氟硅酸堿金屬化合物所需的理論量。
2.如權(quán)利要求1所述的脫氟劑，其特征在于至少應(yīng)含有的兩種成分分別由堿金屬化合物和水合硅酸提供。
3.如權(quán)利要求1所述的脫氟劑，其特征在于至少應(yīng)含有的兩種成分由兩種堿金屬化合物提供，并且其中之一應(yīng)為堿金屬的硅酸鹽。
4.如權(quán)利要求1至3之一所述的脫氟劑，其特征在于所說(shuō)的堿金屬成分由堿金屬的碳酸鹽提供。
5.如權(quán)利要求1至3之一所述的脫氟劑，其特征在于所說(shuō)的堿金屬為鈉。
全文摘要
本發(fā)明涉及的是一種用于從濕法磷酸中除去含氟雜質(zhì)的脫氟劑，其中應(yīng)包含兩種脫氟必須的成分，一種是堿金屬成分，如其堿或鹽等形式，其量至少應(yīng)等于與磷酸中的氟生成氟硅酸鹽所需的理論量；另一種是在磷酸中能分解產(chǎn)生SiO
文檔編號(hào)C01B25/22GK1060274SQ9110833
公開日1992年4月15日 申請(qǐng)日期1991年11月1日 優(yōu)先權(quán)日1991年11月1日
發(fā)明者趙炳成, 徐世林, 田榮凱 申請(qǐng)人:四川省化學(xué)工業(yè)研究所