一種含氟硅渣循環(huán)使用提高磷酸中氟資源回收量的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于磷化工生產(chǎn)領(lǐng)域，具體來說涉及一種副產(chǎn)物含氟硅渣循環(huán)使用提高磷酸中氟資源回收量的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]濕法磷酸工業(yè)生產(chǎn)過程中，在磷酸濃縮工段副產(chǎn)大量的氟硅酸，以氟硅酸為原料采用濃硫酸法生產(chǎn)無水氟化氫時，副產(chǎn)了大量的含氟硅渣，其中的氟(包括游離氟及晶格氟)以氟硅酸的形式、硅以二氧化硅的形式存在。含氟硅渣中的二氧化硅活性較差、又含氟，不能直接作為橡膠或其它領(lǐng)域的填料，將含氟硅渣堆放因含氟又會造成環(huán)境污染。因此，如何利用好含氟硅渣中的硅、氟資源是清潔生產(chǎn)、資源綜合利用的一大課題，對企業(yè)的正常生產(chǎn)具有重要的現(xiàn)實意義。
[0003]在自然界中，氟主要有2種存在形態(tài):一種存在于瑩石(氟化鈣)中；另外一種是與磷礦石伴生，磷礦石中伴生有3%?4%的氟，主要以氟磷灰石[Ca5F(P04)3]的形態(tài)存在。磷礦中氟資源量是螢石礦中氟資源量的7倍，占世界氟資源蘊藏量約90%。磷礦是氟資源的主要存在形式，在我國螢石資源因多年開采幾近枯竭被國家限制開采使用的背景下，從磷礦中回收氟資源具有重要的戰(zhàn)略意義。磷礦在濕法加工過程中，氟資源大約70%進(jìn)入磷酸中，磷酸中氟資源約60%在濃縮過程中以含氟氣體形式逸出，并以氟硅酸形式回收，再將氟硅酸加工成無水氟化氫及下游氟化工產(chǎn)品，從磷酸中回收氟資源是磷礦中氟回收的主要途徑。因此，提高磷酸中氟資源回收量對我國氟化工的長久發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義。
[0004]在申請?zhí)枮?01310707344.1的專利文獻(xiàn)中公開了《一種含氟硅渣制備白炭黑的方法》，在申請?zhí)枮?01210185749.9的專利文獻(xiàn)中公開了《利用無水氟化氫生產(chǎn)中的含氟硅渣制備氟硅酸銨的方法》，這兩項專利公開的方法將含氟硅渣轉(zhuǎn)化為白炭黑、氟硅酸銨產(chǎn)品，但存在工藝復(fù)雜、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、工業(yè)化難度大的缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服上述缺點而提供一種含氟硅渣循環(huán)使用提高磷酸中氟資源回收量的方法，該方法具有資源綜合利用、工藝簡單、生產(chǎn)成本低、氟資源回收率高及易于工業(yè)化生產(chǎn)的特點。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種含氟硅渣循環(huán)使用提高磷酸中氟資源回收量的方法，包括以下步驟:
(1)在P2O5含量為22%-32%、F含量為1.5-2.3%的稀磷酸中加入含氟硅渣并攪拌混合均勻，所述稀磷酸由濕法磷酸工藝制取，所述含氟硅渣由氟硅酸制無水氟化氫工藝中副產(chǎn)，含氟硅渣以干基計S12含量為50%-90%、F含量為8%-32%，含氟硅渣以干基計加入量為稀磷酸質(zhì)量的0.2%-2% ；
(2)將上述稀磷酸在絕壓10-20kPa、75-88°C條件下濃縮得到P2O5含量為44%_54%的濃磷酸，在得到的濃磷酸中通入空氣吹出氟，空氣與濃磷酸的氣液體積比為10-200:1，吹出后過濾得到F含量為0.1%-0.5%的脫氟濃磷酸，在磷酸濃縮過程中以及空氣吹出過程中采用本專業(yè)技術(shù)人員所熟知的傳統(tǒng)方法回收逸出的含氟氣體制成氟硅酸；
(3)將得到的氟硅酸采用本專業(yè)技術(shù)人員所熟知的濃硫酸法制備得到無水氟化氫和副產(chǎn)含氟硅渣，將含氟硅渣添加到步驟(I)的稀磷酸中循環(huán)使用。
[0007]本發(fā)明中，除非另加說明，否則本說明書中所有百分?jǐn)?shù)均為質(zhì)量百分含量。
[0008]本發(fā)明將含氟硅渣加入稀磷酸中，在磷酸濃縮、吹出過程中，通過含氟硅渣中二氧化硅與磷酸中氟的相互作用，使磷酸中氟易于逸出，從而提高了從磷酸中回收氟的氟資源回收量。同時，含氟硅渣中的氟資源在磷酸濃縮、吹出過程中，也大多從磷酸中逸出進(jìn)入含氟氣體并以氟硅酸形式回收。通過本發(fā)明公開的方法，以氟硅酸計，可使磷酸中氟的回收總量提高一半，效果十分明顯。
[0009]本發(fā)明中稀磷酸中加入含氟硅渣后，在磷酸濃縮、吹出過程中，涉及的主要化學(xué)反應(yīng)如下:
H2SiF6 + ηΗ20 — SiF4 i + 2HF + ηΗ20S12 + 4HF — SiF4 ? + 2Η 20
本發(fā)明中氟硅酸采用濃硫酸法制備得到無水氟化氫和副產(chǎn)含氟硅渣涉及的主要化學(xué)反應(yīng)如下:
H2SiF6 + H2SO4 — SiF4 + 2HF + H2SO43SiF4 + 2H20 — 2H2SiF6 + S12
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有明顯的有益效果，從以上技術(shù)方案可知:(I)含氟硅渣的循環(huán)使用，有效利用了其中的硅資源并回收了其中的氟資源，達(dá)到資源綜合利用的目的，解決了含氟硅渣的使用途徑問題，避免了因堆存造成的環(huán)境污染問題；(2)工藝簡單、生產(chǎn)成本低，通過加入含氟硅渣有效的提高了磷酸中氟資源的回收量，以氟硅酸計，磷酸中氟的回收總量提高一半，經(jīng)濟效益明顯；(3)通過含氟硅渣的循環(huán)使用，有效的回收了磷酸中的氟資源，使得到的脫氟濃磷酸的經(jīng)濟價值大大提高，可以用來制備高端肥料、飼料級磷酸鈣鹽以及凈化磷酸及其下游產(chǎn)品。
[0010]總之，本發(fā)明將含氟硅渣循環(huán)利用，提高了磷酸中氟資源的回收量，具有資源綜合利用、工藝簡單、生產(chǎn)成本低、氟資源回收率高及易于工業(yè)化生產(chǎn)的特點，經(jīng)濟效益明顯。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明工藝流程框圖。
【具體實施方式】
[0012]為了便于理解本發(fā)明，下面實施例子闡述本
【發(fā)明內(nèi)容】
，本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅限于下面的實施例。
[0013]實施例1
一種含氟硅渣循環(huán)使用提高磷酸中氟資源回收量的方法，包括以下步驟:
(I)在由濕法磷酸工藝制取的P2O5含量為25%、F含量為1.85%的Ikg稀磷酸中加入由氟硅酸制無水氟化氫工藝中副產(chǎn)的含氟硅渣15.6g (游離水含量55%)并攪拌混合均勻，含氟硅渣以干基計S12含量為76%、F含量為20%，含氟硅渣以干基計加入量為稀磷酸質(zhì)量的0.7%o
[0014](2)將加入含氟硅渣的稀磷酸在絕壓14kPa、80°C條件下濃縮得到P2O5含量為46%、F含量為1.0%的濃磷酸，在得到的濃磷酸中通入空氣吹出氟，空氣與濃磷酸的氣液體積比為120:1，吹出后過濾得到P2O5含量為48.5%、F含量為0.4%的脫氟濃磷酸，在磷酸濃縮過程中以及空氣吹出