一种湿法磷酸萃余酸的净化除杂方法与流程

本发明涉及碳酸钙制备，具体涉及一种湿法磷酸萃余酸的净化除杂方法。

背景技术：

1、磷酸作为化工行业常用的一种化学材料，普遍应用于化肥、制药、以及新能源材料(指磷酸铁锂)等工业。在工业生产中磷酸的生产工艺分为热法工艺和湿法工艺，热法磷酸工艺生产磷酸目前常用的方法是利用纯度较高的黄磷在空气中燃烧产生双分子五氧化二磷(p4o10)，双分子五氧化二磷(p4o10)进一步水化成磷酸(h3po4)，此生产工艺对原料要求较高，而且耗能很高。目前行业内湿法磷酸工艺生产通常采用半水-二水法，此方法已有长期使用经验，不仅成本低(比热法低约25％)，而且耗能较低。湿法磷酸净化取代热法磷酸势在必行。湿法磷酸工艺生产主要原料为磷矿粉和硫酸，用硫酸酸解磷矿时，磷矿中的存在的金属杂质也会随着溶解反应进入磷酸溶液中，反应得到的磷酸溶液主要成分除了p2o5以外，还含有许多其他杂质如：fe、mg、al、ca、f、as等。因此，湿法磷酸工艺生产出来的磷酸纯度不高，使用范围不广，普遍被用做磷肥产品，较少用于新能源电池材料等高附加值行业。湿法磷酸工艺如果想得到纯度更高、杂质含量更低的磷酸则需要通过溶剂萃取净化。而采用溶剂萃取净化法净化湿法磷酸，除得到纯度较高的工业磷酸(或食品级磷酸)外还会产生大量杂质含量较高的萃余酸。由于萃余酸杂质含量较高，导致其利用率较低，存在萃余酸大量积存，无法消耗的问题，进而影响生产效率和经济效益。因此在此背景下有必要探索发明出一种将湿法磷酸净化工艺中所产生的萃余酸杂质除掉，再进行后续利用的方法，在提高磷酸品质，脱除杂质的同时，还能减少磷的损失，增加企业经济效益。

2、中国专利cn101708830b公开了一种萃余酸的净化方法，包括以下步骤：将p2o5重量浓度为40.0％(重量)～47.0％(重量)、镁重量含量为1.6％(重量)～2.8％(重量)的萃余酸，预热至50～75℃后，在搅拌下加入其体积量3～5倍的混合溶剂；加料时间0～40min，加料完毕后继续反应30～90min；静置，冷却至室温～35℃，用过滤或倾析法得到清液。清液在真空度为0.08mpa、温度60℃～80℃下蒸馏回收醇，得到净化酸。该专利采用溶剂沉淀法，具有除镁效果好、能耗低、溶剂损失小的特点。但是反应比较慢，耗时长，生成的晶体颗粒较小，分离难度比较大。

3、中国专利cn115872377a公开了一种高镁磷酸脱除杂质的方法，涉及湿法磷酸脱除杂质及工业级磷酸加工领域。该高镁磷酸脱除杂质的方法，包括以下步骤：a)、将磷酸与足够沉淀剂溶液反应，使sif62-阴离子与酸中的金属阳离子反应形成沉淀，得到反应液。该高镁磷酸脱除杂质的方法，通过添加不同浓度沉淀剂氟硅酸至高镁含量的湿法磷酸中反应，氟硅酸属于磷酸生产副产物重复利用，减少外加元素的引入，经过一系列的过滤、蒸发、结晶和离心步骤，最终镁的脱除率达到60％-88％，磷收率达到90-95％以上，p2o5浓度至少达到52％以上且残留在酸中氟含量低于1％，酸的品质流动性好且颜色透亮。该专利采用化学沉淀法，优点在于湿法磷酸中镁的脱除率高效，过程控制简单，可实现工业化等。但是，想要完全脱除杂质的话，一般沉淀剂会过量，这个过程会引进新的杂质sif62-，增加了除杂难度。

4、中国专利cn116022752a公开了一种复合萃取剂净化酸的工艺，将原质量浓度为40％的萃余酸稀释至质量浓度20～25％，然后进行抽滤，除去明显的颗粒物；然后将稀释过滤的萃余酸与萃取剂混合，萃取得到有机相1和水相1；所述萃取剂为酸性萃取剂与稀释剂的混合物；再使用反萃液反萃有机相1至少3次，反萃后静置分相得有机相2和水相2，所得有机相2即为净化后的再生萃取剂；所述反萃液为强酸或中强酸。该专利采用萃取法，可除去萃余酸中的铁、铝、镁、锰离子，但是不可避免的会带走部分磷酸，导致磷酸损失。

技术实现思路

1、本发明针对溶剂沉淀法反应慢、耗时长、生成的晶体颗粒较小、分离难度大的问题，对该方法进行改性，能够加快反应过程，并且生成的沉淀颗粒大，聚晶强，方便分离除去。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种湿法磷酸萃余酸的净化除杂方法，包括以下步骤：

4、s1：取湿法磷酸萃余酸，预热至55℃～75℃，备用；

5、s2：将二甲基亚砜与磷酸丁三酯混合均匀，得萃取剂；

6、s3：向步骤s1的萃余酸中加入沉淀溶剂和步骤s2的萃取剂，搅拌混合；

7、s4：降温至35～45℃，进行超声处理；

8、s5：取萃取液进行洗涤、反萃，得到净化酸。

9、优选地，步骤s2中，二甲基亚砜加入量为萃取剂重量的5～15％。

10、优选地，步骤s2中，所述沉淀溶剂为乙醇和异丙醇的混合。

11、优选地，乙醇和异丙醇体积比为1～4:1。

12、优选地，步骤s2中，所述沉淀溶剂加入量为萃余酸体积的2～2.5倍。

13、优选地，步骤s3中，搅拌转速为100～300r/min。

14、优选地，步骤s3中，所述乙醇体积浓度为90～98％。

15、优选地，步骤s3中，萃取剂的加入量为使得相比为3～5。

16、优选地，步骤s2中，搅拌时间为10～30min。

17、优选地，步骤s2中，超声功率为30～80w，频率为10～30khz，超声处理时间为15～30min。

18、与现有技术相比，本发明的优点及有益效果包括：

19、1、本发明针对溶剂沉淀法反应慢、耗时长、生成的晶体颗粒较小、分离难度大的问题，采用溶剂沉淀法和萃取法相结合，分别从萃取剂和具体工艺步骤进行改性，采用二甲基亚砜与磷酸丁三酯混合作为萃取剂，结合超声处理，能够加快反应过程，并且生成的沉淀颗粒大，聚晶强，方便分离除去；并且促进萃取分层和萃取剂的定向萃取，大大提高杂质去除率。

20、2、本发明中，采用磷酸丁三酯作为萃取剂，由于其粘度较大，添加的二甲基亚砜具有高极性的特点，能够对磷酸丁三酯进行稀释，并且能与磷酸丁三酯的-oh基形成氢键，从而降低磷酸丁三酯对金属离子的作用，增大了对金属离子的选择性能，减少了金属离子在有机相与水相中的分配比，并且二甲基亚砜本身能与水混溶，存在于水相和油相的分界处，能有效地缩短分相时间，提高分相清晰度。乙醇和异丙醇作为沉淀溶剂，与水反应，金属盐结晶析出，而二甲基亚砜有很强的吸水性，能够大大加快结晶，并促使结晶更彻底。超声作用不仅能够促进分层，并对促进结晶具有显著效果，超声波的震荡作用能够使得金属离子有效剥离，快速成核，并且在低频条件下形成较大颗粒的晶体，各晶体再聚集在一起，形成更大颗粒，便于除去。二甲基亚砜和超声作用之间具有协同促进结晶和萃取的作用，并最终协同净化除杂，提高磷酸收率。

技术特征：

1.一种湿法磷酸萃余酸的净化除杂方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的湿法磷酸萃余酸的净化除杂方法，其特征在于：步骤s2中，二甲基亚砜加入量为萃取剂重量的5～15％。

3.根据权利要求1所述的湿法磷酸萃余酸的净化除杂方法，其特征在于：步骤s2中，所述沉淀溶剂为乙醇和异丙醇的混合。

4.根据权利要求3所述的湿法磷酸萃余酸的净化除杂方法，其特征在于：乙醇和异丙醇体积比为1～4:1。

5.根据权利要求1所述的湿法磷酸萃余酸的净化除杂方法，其特征在于：步骤s2中，所述沉淀溶剂加入量为萃余酸体积的2～2.5倍。

6.根据权利要求1所述的湿法磷酸萃余酸的净化除杂方法，其特征在于：步骤s3中，搅拌转速为100～300r/min。

7.根据权利要求1所述的湿法磷酸萃余酸的净化除杂方法，其特征在于：步骤s3中，所述乙醇体积浓度为90～98％。

8.根据权利要求1所述的湿法磷酸萃余酸的净化除杂方法，其特征在于：步骤s3中，萃取剂的加入量为使得相比为3～5。

9.根据权利要求1所述的湿法磷酸萃余酸的净化除杂方法，其特征在于：步骤s2中，搅拌时间为10～30min。

10.根据权利要求1所述的湿法磷酸萃余酸的净化除杂方法，其特征在于：步骤s2中，超声功率为30～80w，频率为10～30khz，超声处理时间为15～30min。

技术总结本发明公开了一种湿法磷酸萃余酸的净化除杂方法，包括以下步骤：S1：取湿法磷酸萃余酸，预热至55℃～75℃，备用；S2：将二甲基亚砜与磷酸丁三酯混合均匀，得萃取剂；S3：向步骤S1的萃余酸中加入沉淀溶剂和步骤S2的萃取剂，搅拌混合；S4：降温至35～45℃，进行超声处理；S5：取萃取液进行洗涤、反萃，得到净化酸。本发明针对溶剂沉淀法反应慢、耗时长、生成的晶体颗粒较小、分离难度大的问题，对该方法进行改性，能够加快反应过程，并且生成的沉淀颗粒大，聚晶强，方便分离除去。技术研发人员：文志朋,丁永明,唐亮东,韦毅,刘利,杨柳,农胜英,黄春雷,王昌栋,张鹏鹏,陆黎明,廖欢受保护的技术使用者：广西产研院新型功能材料研究所有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/29