[发明专利]湿法磷酸脱氟用的脱氟剂

说明书

本发明涉及的是用于从湿法磷酸中除去含氟杂质的脱氟剂。

随着在饲料、食品业中对磷酸盐需求量的增长，高质量磷酸的用量也越来越大。制备高纯度磷酸的关键之一是脱除其中HF、H₂SiF₆等形式的有害含氟杂质。例如在饲料磷酸盐的生产中有采用Ca（OH）₂的两段中和工艺，其第一步就是用石灰脱氟，得到枸溶性的肥料磷酸盐，其不仅难于过滤和产品价值低，而且会使磷酸中的P₂O₅严重损失，损失率可达30-50%。目前用于从湿法磷酸中脱氟的方法大致有浓缩法、萃取法、沉淀法和吸附法等几种，但由于其脱氟的作用机理与方式单一，脱氟效果并不令人满意。例如用浓缩法处理后的净化磷酸中仍含有0.25-0.45%的残余氟;萃取法的脱氟率也仅为70%左右。而且其所用设备及操作也较复杂，处理费用高。常规的沉淀法通常是以Na₂CO₃、Na₂SO₄等物质作为沉淀剂，通过生成Na₂SiF₆沉淀而达到脱氟目的。一方面其只能脱除磷酸中H₂SiF₆形式的氟，而对HF等其它形式的氟无能为力，另一方面生成的Na₂SiF₆沉淀也仍有一定程度的溶解度，因此处理后的净化磷酸中一般仍有0.3-0.6%的残余氟存在。吸附法则有以聚氯乙烯滤布或纤维聚四氟乙烯等作为吸附脱氟材料的报道，虽脱氟效率可达99%以上，但因交换量小，用于实际生产仍有困难。

本发明的目的是提供一种从湿法磷酸中除去含氟杂质的高效脱氟剂。更具体地讲本发明提供的是一种可同时发挥沉淀和吸附双重作用而实现脱氟的脱氟剂。

在本发明所说的脱氟剂中，应包含有本发明认为脱氟所必须的两种成分，一种是碱金属成分，例如可用常用的碱金属的碱类、盐类等化合物提供，另一种是在磷酸中可以分解产生出二氧化硅的硅酸或其盐类化合物，如水合硅酸、硅酸钠、硅酸钾、硅酸镁等碱金属或某些碱土金属硅酸盐等。除此而外，根据不同目的和其它需要还可增加其它的适当成分，如活性炭等。为避免因脱氟过程向磷酸中引入过多不必要的杂质而可能带来的麻烦，建议以尽量采用如碱金属的碳酸盐、碳酸氢盐和/或水合硅酸或碱金属硅酸盐等作原料为好。

在湿法磷酸中，随着生产所用磷矿石原料的来源不同，含氟杂质的存在形式和存在量可有较大差异，但主要是不同相对含量的HF和H₂SiF₆的形式。对各种脱氟剂脱氟效果的实验结果考察发现，在传统的以碱金属作沉淀剂的基础上，增加了在磷酸中可分解产生SiO₂的硅酸或其盐类化合物成分后，脱氟效率明显提高，净化磷酸中的残余氟含量可远远低于0.1%。进一步的实验证实，这些硅酸或其盐类化合物在磷酸中所分解产生的是具有良好吸附性能的活性SiO₂，它对HF、H₂SiF₆和已形成的氟硅酸碱金属盐等各种形式的含氟化合物均有较强的吸附作用。正是在这种沉淀与吸附的双重作用下，使各种形式的含氟杂质被有效地除去，脱氟效率极大地提高。而这种吸附作用对磷酸中P₂O₅的损失却极小。为此，为达到能通过沉淀与吸附双重作用脱氟的目的，在本发明的脱氟剂中两种必须的脱氟成分应具备足够的量：硅酸或其盐类化合物的量为应使其在磷酸中能分解产生的SiO₂总量不低于与磷酸中的氟生成氟硅酸类物质所需理论量的1.2倍，碱金属成分的量至少应等于与磷酸中的氟生成氟硅酸盐所需的理论量。因此在本发明脱氟剂中二氧化硅与碱金属成分的当量比应≥1.2/l。其中硅酸或其盐类化合物的具体用量可由所选用的不同化合物的化学式计算或由实验测定得到的其在磷酸中的SiO₂产生量计算出。