一種高效回收精制磷酸氟資源的裝置及其方法與流程
1.本發明涉及精制磷酸脫氟技術領域，具體涉及一種高效回收精制磷酸氟資源的裝置及其方法。
背景技術：
2.目前精制磷酸較為成熟的是溶劑萃取法-化學沉淀法組合工藝。該工藝是先將濕法磷酸濃縮到質量分數為46％(w(h3po4))左右，通過加入脫氟劑、脫硫劑、脫劑預處理濃縮濕法磷酸，用壓濾機壓濾得到預處理磷酸。預處理過的磷酸與有機萃取溶劑在萃取槽(塔)中逆流接觸發生萃取，磷酸被萃取到有機溶劑中成為有機相，多數雜質則留在萃余酸中，萃余酸可以生產磷肥。含磷酸的有機相進入洗滌槽(塔)，通過精制磷酸(即反萃酸)洗滌，進一步除雜后，含磷酸的有機相與脫鹽水在反萃槽(塔)中逆流接觸發生反萃取，磷酸進入水相成為精制磷酸，有機溶劑用泵送入萃取槽(塔)繼續萃取，精制磷酸經蒸發濃縮得到質量分數為85％(w(h3po4))的工業級磷酸，經過進一步脫脫砷可以得到85％(w(h3po4))的食品級磷酸。
3.化學沉淀法一般通過添加化學藥劑與濕法磷酸中的雜質離子形成沉淀，過濾制得精制磷酸。濕法磷酸中有害的雜質離子主要是so
42-、fe
3+
、al
3+
、f-、ca
2+
、mg
2+
、as
3+
等離子。一般氟在濕法磷酸中以f-、sif
62-的形式存在，少量以alf
63-和fef
63-等多種絡合離子的形式存在，通過添加na2co3、naoh形成na2sif
62-沉淀的形式脫除氟；如果濕法磷酸中fe
3+
、al
3+
的含量較高，會影響氟的脫除，因此需要在濕法磷酸中加入少量的活性sio2或堿土金屬鹽(如鈣鹽)，形成更難溶的氟硅絡合物或堿土金屬的氟硅酸。
4.目前精制酸預脫氟都是采用化學脫氟方法，導致預脫氟流程長、氟資源收率低、磷損失高、現場環境差，同時回收的氟資源為氟硅酸鈉，價值低后續深加工難度大等問題。
技術實現要素：
5.本發明的目的在于提供一種高效回收精制磷酸氟資源的裝置及其方法，解決目前精制磷酸采用化學脫氟，造成工藝流程長，現場環境差，氟資源利用率低的問題。
6.為解決上述的技術問題，本發明采用以下技術方案：一種高效回收精制磷酸氟資源的方法，其特征在于包括如下步驟：
7.s1.加入脫硫劑、脫劑預處理過的精制磷酸進入第一脫氟塔，通入低壓蒸汽(0.46mpa、150℃)加熱至95～110℃，得到預脫氟磷酸；預熱精制磷酸，同時防止磷石膏發生半水二水變化，減少后面脫氟塔結垢，利用磷酸中的殘余硅進行脫氟，減少后面二氧化硅加入量，從而降低成本；
8.s2.將預脫氟磷酸與活性二氧化硅混合后泵入第二脫氟塔中，通入中壓蒸汽(1mpa、200℃)加熱使磷酸處于沸騰狀態，溫度控制在128～140℃，塔內壓力控制在10～60kpa；
9.其中，第一脫氟塔與第二脫氟塔串聯，精制磷酸中p2o5質量分數為40％～48％，氟
化物含量為1.5％～3.0％，固含量為0.48％～0.52％。
10.更進一步的技術方案是所述活性二氧化硅按10～18kg/t
·
p2o5加入，加入后在500r/min下攪拌30～60min得到混合物料，混合物料以2～10m3/h進入第二脫氟塔中。
11.更進一步的技術方案是所述低壓蒸汽、中壓蒸汽通入量與磷酸中p2o5質量比值為0.1～0.4。
12.更進一步的技術方案是上述方法所使用的裝置包括通過管線依次連接的第一脫氟塔、泵、第二脫氟塔和澄清槽，泵和第二脫氟塔的連接管線上連接有脫氟劑配制槽；所述第一脫氟塔和第二脫氟塔均為泡罩塔，第一脫氟塔塔體材質為聚四氟乙烯，第二脫氟塔塔體材質為玻璃鋼混合樹脂加碳纖維。限定塔體材質有效提高耐腐蝕性能，另外，第一脫氟塔材質選用聚四氟乙烯因為第一階段使用低壓蒸汽，設備不需要很高強度，同時為預防磷石膏發生二水半水變化出現結垢現象，即便結垢四氟材質也便于清理；第二個脫氟塔使用中壓蒸汽，需要設備具有一定強度及耐高溫，同時也節約裝置成本。
13.更進一步的技術方案是所述泡罩塔每層塔板底部設置有排污管，排污總管與塔體平行設置，排污管與排污總管連接。便于對每一層塔板進行清理，排污總管匯總會便于集中清理，泡罩塔每層直接通過法蘭相連接，便于后期維護使用及更換清理。泡罩層數由脫氟停留時間決定。
14.更進一步的技術方案是所述泡罩塔頂部傾斜設置有除沫器，除沫器包括底板、出液管、除沫擋板，底板與塔體內壁連接，出液管沿底板徑向均勻分布且設置在除沫擋板內，除沫擋板與底板同軸設置且側壁底部開設方孔。除沫器是可以保證氣相四氟化硅不會帶入磷酸，保證氟硅酸測產品質量，便于后續加工。
15.更進一步的技術方案是所述底板傾斜角為30
°
～45
°
。傾斜設置可提高磷酸沖擊力，利用進酸將氣相泡沫帶入的細小磷石膏晶體帶入脫氟塔后續工序，避免出現結垢堵塞除沫器，延長設備運行周期。
16.工作原理：濕法磷酸進入第一脫氟塔，利用低壓蒸汽將磷酸溫度提升至95～110攝氏度，利用磷酸中的可溶性硅脫除部分氟，且防止磷石膏變化引起結構，將第一脫氟塔流出的磷酸與活性二氧化硅混合后，按照10～18kg/t
·
p2o5加入活性二氧化硅泵入第二脫氟塔的進液管，進入除沫器，混合物料通過除沫器進入第一層的塔板，經過第一層塔板溢流后通過降液管流入第二層的塔板，依次流入第三層及以后的塔板，同時飽和蒸汽從蒸汽進氣管進入往上升，通過最下層的泡罩繼續往上運動，依次經過上層泡罩。飽和蒸汽從混合物料中穿過將其加熱，同時通過調節塔體內壓力，使混有脫氟劑的磷酸一直處于沸騰狀態，其中的含氟氣體逸出隨著蒸汽從塔體頂部的出氣口排出，進入洗滌系統經洗滌后排放。凈化后的磷酸從出液管進入塔體的最底層的儲槽里，最后從出液口排出，實現磷酸脫氟。
17.與現有技術相比，本發明的有益效果是：提供高效回收精制磷酸氟資源的裝置及其方法，通過將泡罩塔串聯，在第一脫氟塔內不加入脫氟劑通過低壓蒸汽預熱磷酸，在第二脫氟塔內加入脫氟劑通過中壓蒸汽使磷酸保持沸騰狀態，實現精制磷酸的深度脫氟，氟含量從2～3％降到0.12％以下，脫氟后的磷酸可用于制備工業級磷酸，回收的氟主要以氟硅酸狀態存在，便于下游深加工，提高磷礦資源綜合利用率。
附圖說明
18.圖1為本發明的工藝流程圖。
19.圖2為本發明的裝置結構示意圖。
20.圖3為本發明中除沫器的結構示意圖。
21.圖中：1-第一脫氟塔，2-第二脫氟塔，3-泵，4-排污管，5-排污總管，6-除沫器，601-底板，602-出液管，603-除沫擋板。
具體實施方式
22.為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
23.實施例1
24.圖1示出了一種高效回收精制磷酸氟資源的方法，其特征在于包括如下步驟：
25.s1.加入脫硫劑、脫劑預處理過的精制磷酸進入第一脫氟塔1，通入低壓蒸汽加熱至95～110℃，得到預脫氟磷酸；
26.s2.將預脫氟磷酸與活性二氧化硅混合后泵入第二脫氟塔2中，通入中壓蒸汽加熱使磷酸處于沸騰狀態，溫度控制在128～140℃，塔內壓力控制在10～60kpa；活性二氧化硅按10～18kg/t
·
p2o5加入，加入后在500r/min下攪拌30～60min。
27.其中，第一脫氟塔1與第二脫氟塔2串聯，精制磷酸中p2o5質量分數為40％～48％，氟化物含量為1.5％～3.0％，固含量為0.48％～0.52％。
28.實現上述方法的裝置如圖2所示，包括通過管線依次連接的第一脫氟塔1、泵3、第二脫氟塔2和澄清槽，泵3和第二脫氟塔2的連接管線上連接有脫氟劑配制槽；所述第一脫氟塔1和第二脫氟塔2均為泡罩塔，所述泡罩塔每層塔板底部設置有排污管4，排污總管5與塔體平行設置，排污管4與排污總管5連接。為提高塔體耐腐蝕性能，第一脫氟塔1塔體材質為聚四氟乙烯，第二脫氟塔2塔體材質為玻璃鋼混合樹脂加碳纖維。
29.所述泡罩塔頂部傾斜設置有除沫器6，如圖3所示，除沫器6包括底板601、出液管602、除沫擋板603，底板601與塔體內壁連接且傾斜30
°
～45
°
設置，出液管602沿底板601徑向均勻分布且設置在除沫擋板603內，除沫擋板603與底板601同軸設置且側壁底部開設方孔。
30.實施例2
31.精制磷酸(五氧化二磷質量分數46％，氟化物含量2.4％，固含量0.5％)進入第一脫氟塔1，通入低壓蒸汽加熱至96℃，得到預脫氟磷酸；將預脫氟磷酸與活性二氧化硅混合后泵入第二脫氟塔2中，通入中壓蒸汽加熱使磷酸處于沸騰狀態，溫度控制在128℃，塔內壓力控制在20kpa；活性二氧化硅按12kg/t
·
p2o5加入，加入后在500r/min下攪拌30min。凈化后磷酸(五氧化二磷質量分數44.12％，氟化物含量0.08％，固含量0.12％)氟回收率96.66％。
32.實施例3
33.精制磷酸預(五氧化二磷質量分數48％，氟化物含量1.8％，固含量0.52％)進入第一脫氟塔1，通入低壓蒸汽加熱至102℃，得到預脫氟磷酸；將預脫氟磷酸與活性二氧化硅混
合后泵入第二脫氟塔2中，通入中壓蒸汽加熱使磷酸處于沸騰狀態，溫度控制在132℃，塔內壓力控制在40kpa；活性二氧化硅按15kg/t
·
p2o5加入，加入后在500r/min下攪拌45min。凈化后磷酸(五氧化二磷質量分數46.12％，氟化物含量0.10％，固含量0.14％)氟回收率94.44％。
34.實施例4
35.精制磷酸預(五氧化二磷質量分數47.12％，氟化物含量2.2％，固含量0.48％)進入第一脫氟塔1，通入低壓蒸汽加熱至108℃，得到預脫氟磷酸；將預脫氟磷酸與活性二氧化硅混合后泵入第二脫氟塔2中，通入中壓蒸汽加熱使磷酸處于沸騰狀態，溫度控制在140℃，塔內壓力控制在60kpa；活性二氧化硅按18kg/t
·
p2o5加入，加入后在500r/min下攪拌60min。凈化后磷酸(五氧化二磷質量分數45.46％，氟化物含量0.11％，固含量0.12％)氟回收率94.54％。
36.盡管這里參照本發明的多個解釋性實施例對本發明進行了描述，但是，應該理解，本領域技術人員可以設計出很多其他的修改和實施方式，這些修改和實施方式將落在本技術公開的范圍之內。更具體地說，在本技術公開、附圖和權利要求的范圍內，可以對組成部件或布局進行多種變形和改進。除了對組成部件或布局進行的變形和改進外，對于本領域技術人員來說，其他的用途也將是明顯的。
技術特征：
1.一種高效回收精制磷酸氟資源的方法，其特征在于包括如下步驟：s1.加入脫硫劑、脫劑預處理過的精制磷酸進入第一脫氟塔(1)，通入低壓蒸汽加熱至95～110℃，得到預脫氟磷酸；s2.將預脫氟磷酸與活性二氧化硅混合后泵入第二脫氟塔(2)中，通入中壓蒸汽加熱使磷酸處于沸騰狀態，溫度控制在128～140℃，塔內壓力控制在10～60kpa；其中，第一脫氟塔(1)與第二脫氟塔(2)串聯，精制磷酸中p2o5質量分數為40％～48％，氟化物含量為1.5％～3.0％，固含量為0.48％～0.52％。2.根據權利要求1所述的一種高效回收精制磷酸氟資源的方法，其特征在于：所述活性二氧化硅按10～18kg/t
·
p2o5加入，加入后在500r/min下攪拌30～60min得到混合物料，混合物料以2～10m3/h進入第二脫氟塔(2)中。3.根據權利要求1所述的一種高效回收精制磷酸氟資源的方法，其特征在于：所述低壓蒸汽、中壓蒸汽通入量與磷酸中p2o5質量比值為0.1～0.4。4.根據權利要求1～3任一項所述的一種高效回收精制磷酸氟資源的方法，其特征在于：所述方法所使用的裝置包括通過管線依次連接的第一脫氟塔(1)、泵(3)、第二脫氟塔(2)和澄清槽，泵(3)和第二脫氟塔(2)的連接管線上連接有脫氟劑配制槽；所述第一脫氟塔(1)和第二脫氟塔(2)均為泡罩塔，第一脫氟塔(1)塔體材質為聚四氟乙烯，第二脫氟塔(2)塔體材質為玻璃鋼混合樹脂加碳纖維。5.根據權利要求4所述的一種高效回收精制磷酸氟資源的方法，其特征在于：所述泡罩塔每層塔板底部設置有排污管(4)，排污總管(5)與塔體平行設置，排污管(4)與排污總管(5)連接，泡罩塔每層直接通過法蘭相連接。6.根據權利要求4所述的一種高效回收精制磷酸氟資源的方法，其特征在于：所述泡罩塔頂部傾斜設置有除沫器(6)，除沫器(6)包括底板(601)、出液管(602)、除沫擋板(603)，底板(601)與塔體內壁連接，出液管(602)沿底板(601)徑向均勻分布且設置在除沫擋板(603)內，除沫擋板(603)與底板(601)同軸設置且側壁底部開設方孔。7.根據權利要求4所述的一種高效回收精制磷酸氟資源的方法，其特征在于：所述底板(601)傾斜角為30
°
～45
°
。
技術總結
本發明公開了一種高效回收精制磷酸氟資源的裝置及其方法，涉及精制磷酸脫氟技術領域。將預處理過的精制磷酸進入第一脫氟塔，通入低壓蒸汽加熱至95～110℃，得到預脫氟磷酸；將預脫氟磷酸與活性二氧化硅混合后泵入第二脫氟塔中，通入中壓蒸汽加熱使磷酸處于沸騰狀態，溫度控制在128～140℃，塔內壓力控制在10～60kPa。通過將泡罩塔串聯，在第一脫氟塔內不加入脫氟劑通過低壓蒸汽預熱磷酸，在第二脫氟塔內加入脫氟劑通過中壓蒸汽使磷酸保持沸騰狀態，實現精制磷酸的深度脫氟，氟含量從2～3％降到0.12％以下，脫氟后的磷酸可用于制備工業級磷酸，回收的氟主要以氟硅酸狀態存在，便于下游深加工，提高磷礦資源綜合利用率。提高磷礦資源綜合利用率。
