我国湿法磷酸净化技术的现状和发展

我国湿法磷酸净化技术的现状和发展

摘要：详细阐述了湿法磷酸净化的常用方法及优缺点。介绍了国内湿法磷酸净化的研究现状和进展。并提出了今后开展湿法磷酸净化技术产业化的建议。

关键词：湿法磷酸；净化技术

Current research status and development of purification technology of wet——process phosphoric acid in our country Abstract：The commonly used methods for purifying wet—process phosphoric acid(WPA)and their advantages and disadvantages were summarized．Development in research on purification of wet—process phosphoric acid was introduced briefly. Some suggestions to the industrialization of wet—process phosphoric acid purification is give.

Key words：wet—process phosphoric acid；purification technology

在当前的原料和能源价格条件下，自产黄磷和自产湿法磷酸，热法工艺虽能够制取高纯磷酸，但由于热法工艺电耗大、成本高，生产过程产生大量粉尘和有毒气体，因此，许多国家都力图通过净化湿法磷酸来制取高纯磷酸。湿法净化生产工业级产品能耗远低于热法路线，近年来，由于硫磺供应充足，硫酸价格连年下降，导致湿法磷酸生产成本也持续下降，在能源价格上浮时具有更强的竞争力。因此，湿法磷酸在化工行业越来越受到关注。

湿法磷酸来源广泛，生产成本较低，但由于杂质含量较高，因而主要用于磷肥生产行业。湿法磷酸经过净化精制以后，可以达到热法磷酸的标准，可代替热法磷酸生产工业级或食品级磷酸盐产品。这不仅可以大幅度降低能源消耗提高企业经济效益，而且精制后的磷酸残液还可用来生产肥料，实现资源的综合利用。因此，净化湿法磷酸技术的开发研究也越来越受关注。本文通过介绍国内外有关湿法磷酸净化的研究状况，以便促进国内湿法磷酸净化技术的开发利用。

1湿法磷酸净化方法概述

湿法磷酸中的杂质主要来自原料磷矿和硫酸，少量来自生产过程中添加的各种药剂，以及设备与管道的磨蚀和腐蚀。湿法磷酸中的杂质主要是氟、镁、铁、铝、硅、硫酸根等，有时还岔有有机物及磷矿浮选过程中的药剂，以及磷酸腐蚀萃取设备产生的其它金属杂质，这

种粗磷酸仅可直接用于磷复肥的生产，若生产精细磷酸盐产品，必须净化除杂。湿法磷酸中杂质种类繁多，杂质的理化性质差异很大，用任何单一的方法都不能深度地脱除所有杂质。因此，针对杂质的特点，业内已开发出许多种净化方法。这些方法可归纳为2大类，即物理净化方法和化学净化方法。现分别对其个方法进行阐述。

1.1 物理净化方法

湿法磷酸净化最基本的方法是通过静置或其它物理(机械)方法除去悬浮物的

简单澄清法，如溶剂沉淀净化、陈化一澄清净化、有机溶剂萃取法等。

（1）溶剂沉淀法溶剂沉淀法是在湿法磷酸中加入与水完全互溶的溶剂(如甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇等)以及少量的氨，使所含的杂质离子形成不溶性的金属磷酸铵络合物与氟化物自液相析出，固液分离后通过蒸馏溶剂可得净化酸。该法优点：只需简单的溶解操作就可达到较高的收率，废液量少，磷酸盐沉渣可作肥料用，溶剂为通用型，多数价廉。缺点：磷酸与溶剂的分离需蒸馏，能耗大(以碱进行反萃时例外)，且溶剂回收时有一定损失，杂质去除率不高。

（2）陈化一澄清净化方法湿法磷酸生产出来时除含有固体杂质外，其中的许多溶

解性杂质由于在贮存条件下处于过饱和状态，因此，会有淤渣继续沉淀，即存在“继沉淀”现象这种“继沉淀”的数量和持续的时问因磷矿来源和生产方法不同而存在差别。陈化一澄清净化方法就是控制一定的温度和搅拌条件，促进“继沉淀”析出，并形成易于分离的晶体，再通过自然澄清，除去湿法磷酸中固体杂质的方法。这种方法简便易行，但只能使湿法磷酸得到初步净化，满足肥料级商品磷酸的要求。云南三环化工有限公司的年处理15万吨粗磷酸——陈化结晶法肥料级湿法商品磷酸生产装置，采用的就是这种方法。

（3）有机溶剂萃取法溶剂萃取实质上就是利用一种溶剂或多种溶剂混合后处理湿法磷酸，根据湿法磷酸各组分在溶剂中的溶解度不同来达到分离组分的目的。在湿法磷酸净化技术中，溶剂萃取法具有所得产品纯度高、生产工艺和设备相对比较简单、能耗低、原料消耗少、生产能力大、分离效果好、回收率高、环境污染少、生产过程易于实现自动化与连续

化，而且有利于资源的综合利用等优点，因而引起了广泛的关注。目前，溶剂萃取法已成为国外用来净化湿法磷酸的最有效方法之一，许多发达国家已正式用溶剂萃取法生产工业级和食品级磷酸。目前，国内外已应用于工业规模净化湿法磷酸的有机溶剂主要有：甲基一异丁基一(甲)酮、二异丙醚、二异丙醚／丁醇、异丁醇、正丁醇、甲醇、异丙醇、磷酸三丁酯、磷酸三丁酯／异丙醚。

(4) 结晶法即将磷酸结晶析出的方法。根据磷酸析出方式的差异结晶法主要有尿素磷酸盐法和磷酸三聚氰胺法。尿素磷酸盐法可使湿法酸中砷的脱除率达94％，氟的脱除率达96.8％。磷酸三聚氰胺结晶法对多数杂质都有较好的净化作用。特别是对Mn、Ca、Mg等金属离子，对砷的净化率也高达88．64％，而对Fe、A1达99．47％和98．89％，因最终可得到纯净的磷酸盐产品。此法适合于未经浓缩过的湿法磷酸，且采用同一流程可生产磷酸或焦磷酸的钠盐、钾盐、铵盐等多种产品。

1.2 化学净化方法

（1）化学沉淀法化学沉淀法是湿法磷酸净化方法中得到广泛应用的方法之一，湿法

磷酸中的一些杂质可与某些化合物形成沉淀，经分离后达到净化的目的。在湿法磷酸中加入某种化学物质，使其与湿法磷酸中的杂质离子生成难溶于磷酸的沉淀或易挥发的气体，从而降低湿法磷酸中杂质的含量。主要包括: ①加入钠盐,以除去氟和硅。过程主要生成氟硅酸盐沉淀，同时由于一些协同反应使铁、铝、镁、钙等也形成相应的沉淀析出。②加入氢氧化钙或钡盐，以除去硫酸盐。同时会生成少量的氟硅酸钙或氟硅酸钡，使氟沉淀下来。⑧加入硫化钠溶液, 以除去铅、砷等有害杂质。④加入碱性溶液，以除去铁、镁、铝等金属盐。原料磷