一种湿法磷酸净化脱铝并副产砂状冰晶石的方法与流程

本发明涉及一种湿法磷酸净化脱铝并副产砂状冰晶石的方法，属于湿法磷酸。

背景技术：

1、湿法磷酸作为磷化工行业的基石，其质量直接决定了下游精细磷化学品的品质。然而，湿法磷酸生产过程中伴随磷矿溶解而引入的铁、镁、铝等金属杂质离子，一直是制约其工业应用广度与深度、限制产品附加值的重要因素。特别是采用半水-二水工艺生产时，经常出现半水酸中杂质铝含量偏高的问题，这不仅严重影响湿法磷酸的生产稳定性，还导致下游磷酸盐产品的纯度难以达标。因此，湿法磷酸中铝离子的深度脱除已成为行业内亟待解决的共性难题。

2、针对湿法磷酸中铝离子的脱除问题，国内外科研机构及生产企业开展了大量的研究工作，提出了包括有机溶剂萃取法、离子交换法、膜分离法、电渗析法及化学沉淀法等净化除杂方案。其中，有机溶剂萃取法、离子交换法及膜分离法等虽然脱除效果较好，但普遍存在工艺流程复杂、设备投资大、生产成本高及有机溶剂易造成二次污染等问题，难以在大型磷酸生产装置上实现低成本工业化应用。

3、相比之下，化学沉淀法因其工艺简单、操作方便、处理成本低，成为湿法磷酸净化除杂的首选方向。然而，传统的化学沉淀法在实际应用中仍面临巨大挑战，主要表现为反应生成的沉淀结晶颗粒细小、呈粘稠状或悬浮态，导致沉降速度缓慢、过滤分离极其困难。

4、综上所述，现有的净化技术往往难以兼顾“高效脱除”与“易于分离”，且普遍存在处理成本高、工艺冗长等弊端。因此，本领域亟需开发一种能够通过晶型调控显著改善结晶性状，在实现铝离子高效脱除的同时，产生易于分离且具有经济价值的副产物（如砂状冰晶石），从而提供一种成本低廉、工艺简单的湿法磷酸净化新方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于晶型调控与协同助滤的湿法磷酸脱铝副产砂状冰晶石的方法，以解决现阶段湿法磷酸净化过程中铝脱除率低、沉淀物细小难分离以及副产物附加值低等问题。为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于晶型调控与协同助滤的湿法磷酸脱铝副产砂状冰晶石的方法，包括方法如下步骤：

2、步骤一：首先将含有al2o3杂质的稀磷酸进行预热处理，并向其中加入一定质量分数的冰晶石晶种，使用搅拌工具搅拌均匀；

3、步骤二：向预热后的混合液中加入复合反应剂，在搅拌条件下继续进行控温结晶反应，诱导溶质在晶种表面定向生长；

4、步骤三：反应一定时间后，得到含有粗大砂状冰晶石结晶和净化磷酸的混合料浆；

5、步骤四：将所得混合料浆进行陈化处理，使晶体进一步发育并稳定，增强固液分离性能；

6、步骤五：将陈化后的料浆通过过滤设备进行过滤分离，得到砂状冰晶石固体和al2o3含量较低的净化磷酸；

7、步骤六：对所得砂状冰晶石进行洗涤和干燥处理，得到符合工业标准的高纯度副产品。

8、所述稀磷酸为湿法磷酸生产工艺中的过滤稀磷酸，其p2o5含量为36~42wt%，al2o3含量为0.5~2.0wt%；所述冰晶石晶种为平均粒径40~100μm的砂状冰晶石。

9、优选地，步骤一中，所述稀磷酸预热温度为85~95℃，所述冰晶石晶种的加入量为稀磷酸质量的1~5wt%。

10、所述复合反应剂由主反应盐、辅助平衡盐及界面晶型调控剂按质量比 10-15 :5-10 : 1-2 组成。

11、所述主反应盐为氟化钠；

12、所述辅助平衡盐选自偏硼酸钠、硼酸钠，补偿体系内 na/al 摩尔比至 3.0~3.2；

13、所述界面晶型调控剂选自聚天冬氨酸、聚丙烯酸中的一种或至少两种的组合。

14、所述复合反应剂的加入量按以下摩尔比控制：n(na)/n(al)为2.8~3.5:1，n(f)/n(al)为5.5~6.5:1，其中n(na)为复合反应剂中总钠元素摩尔量，n(f)为复合反应剂中总氟元素摩尔量，n(al)为稀磷酸中铝元素摩尔量；

15、所述晶型改性剂的加入量为稀磷酸质量的0.01~0.2wt%。

16、优选地，所述n(na)/n(al)为3.0~3.2:1；

17、优选地，所述n(f)/n(al)为5.8~6.2:1；

18、优选地，所述晶型改性剂的加入量为稀磷酸质量的0.05~0.1wt%。

19、优选地，步骤二中，所述结晶反应中，控制反应温度为70~95℃，搅拌转速为100~300r/min，反应时间为0.5~2小时，晶种加入量为理论冰晶石产量的5~25wt%。

20、所述反应温度为80~90℃；

21、所述反应时间为1~1.5小时；

22、所述晶种加入量为理论冰晶石产量的10~20wt%。

23、优选地，步骤四中，所述陈化处理中，控制陈化温度为75~90℃，陈化时间为1~3小时；所述过滤采用板框压滤或隔膜压滤，控制过滤压力为0.4~0.8mpa。优选的，所述陈化温度为80~85℃；所述陈化时间为1.5~2.5小时。

24、优选地，步骤五中，所述净化磷酸中al2o3含量不大于0.4wt%，所述砂状冰晶石的平均粒径为45~100μm。

25、作为本发明优选的技术方案，所述方法包括如下步骤：

26、首先将p2o5含量为36%~42%且含有al2o3杂质的稀磷酸预热至80~90℃，随后按稀磷酸质量的1%~5%加入冰晶石晶种并在100~300 r/min的转速下搅拌均匀，接着向其中加入由钠盐与氟盐按摩尔比na/al 3.0~3.2:1及摩尔比f/al 5.8~6.2:1及界面晶型调控剂配制而成的复合反应剂，在90~100℃条件下继续进行控温结晶反应，通过控制过饱和度诱导溶质在晶种表面定向生长1~2小时，得到含有平均粒径为45~100μm的粗大砂状冰晶石结晶和净化磷酸的混合料浆，随后将该混合料浆送入陈化槽在80~85℃下陈化2~4小时以完善晶格结构，最后经固液分离得到砂状冰晶石固体和al2o3含量不大于0.4wt%的净化磷酸，并将所得固体经50~60℃热水洗涤及105~110℃干燥处理得到高纯度副产砂状冰晶石。

27、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

28、（1）本发明的基于晶型调控与协同助滤的湿法磷酸脱铝副产砂状冰晶石的方法，通过引入晶种并配合复合反应剂，实现了铝杂质在晶种表面的定向生长，有效避免了细小沉淀的产生。

29、（2）本发明的基于晶型调控与协同助滤的湿法磷酸脱铝副产砂状冰晶石的方法，制得的副产物冰晶石呈砂状（粗大颗粒），具有极佳的沉降和过滤性能，大幅缩短了生产周期，降低了设备投资。

30、（3）本发明在高效脱除磷酸中铝杂质的同时，实现了资源的变废为宝，产出的砂状冰晶石纯度高、粒度分布均匀，具有显著的经济收益。

1.一种湿法磷酸脱铝并副产砂状冰晶石的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的湿法磷酸脱铝并副产砂状冰晶石的方法，其特征在于，所述稀磷酸为湿法磷酸生产工艺中的过滤稀磷酸，其p2o5含量为36~42wt%，al2o3含量为0.5~2.0wt%；所述冰晶石晶种为平均粒径40~100μm的砂状冰晶石。

3.根据权利要求1所述的一种湿法磷酸脱铝并副产砂状冰晶石的方法，其特征在于，所述结晶反应中，控制反应温度为70~95℃，反应时间为0.5~2小时，晶种加入量为理论冰晶石产量的5~25wt%；

4.根据权利要求1所述的湿法磷酸脱铝并副产砂状冰晶石的方法，其特征在于，所述复合反应剂由主反应盐、辅助平衡盐及界面晶型调控剂按质量比 10-15 : 5-10 : 1-2 组成。

5.根据权利要求1所述的湿法磷酸脱铝并副产砂状冰晶石的方法，其特征在于，

6.根据权利要求5所述的湿法磷酸脱铝并副产砂状冰晶石的方法，其特征在于，所述复合反应剂的加入量按以下摩尔比控制：n(na)/n(al)为2.8~3.5:1，n(f)/n(al)为5.5~6.5:1，其中n(na)为复合反应剂中总钠元素摩尔量，n(f)为复合反应剂中总氟元素摩尔量，n(al)为稀磷酸中铝元素摩尔量；

7.根据权利要求6所述的湿法磷酸脱铝并副产砂状冰晶石的方法，其特征在于，

8.根据权利要求1所述的湿法磷酸脱铝并副产砂状冰晶石的方法，其特征在于，所述陈化处理中，控制陈化温度为75~90℃，陈化时间为1~3小时；所述过滤采用板框压滤或隔膜压滤，控制过滤压力为0.4~0.8mpa。

9.根据权利要求8所述的湿法磷酸脱铝并副产砂状冰晶石的方法，其特征在于，

10.根据权利要求1-9任一项所述的湿法磷酸脱铝并副产砂状冰晶石的方法，其特征在于，包括以下步骤：