湿法磷酸中液相氟制备氟化铵的工艺研究

发布时间：2018-03-28 08:44

  本文选题：湿法磷酸　切入点：液相　出处：《武汉工程大学》2015年硕士论文

【摘要】：世界上90%以上的磷矿石都含有氟,目前国内回收磷矿中的氟大部分是在浓缩湿法磷酸时用水吸收含氟气体,制备氢氟酸和氟硅酸。但气相氟的回收是非常有限的,还有相当一大部分氟并没有以气体的形式逸出,而是以离子形式存在于湿法磷酸液相中,回收这一部分液相氟,既除去了湿法磷酸中的杂质,又为社会创造了经济效益。本文主要研究从湿法磷酸中回收液相氟及利用其中间产物制备氟化铵。实验中用的主脱氟剂为硫酸钠,助脱氟剂为二氧化硅对湿法磷酸脱氟进行研究。实验脱氟最佳工艺条件:脱氟剂硫酸钠用量为理论用量的1.45倍,反应温度为45℃,反应时间2h,搅拌速度为300r/min助脱氟剂为湿法磷酸质量的0.3%。该工艺条件下脱氟率为42.68%。实验考察了硫酸钠对湿法磷酸液相中的氟含量随时间反应的关系,建立了动力学模型,得出了硫酸钠脱氟反应速率常数与温度的关系:k=0.5908exp( 799.86/T)。以脱氟后产物氟硅酸钠与氨水氨解反应制备氟化铵,同时得到副产物氟化钠与二氧化硅的混合沉淀。在35℃和搅拌充分情况下,氟硅酸钠与氨水氨解反应的最佳工艺条件是氟硅酸钠与水的混合质量比为1:5,氨水滴加速度为100ml/h,反应时间为60min。在该工艺条件下将第一次得到的氟化铵溶液代替水与氟硅酸钠混合与氨水继续氨解反应,如此循环2次,即3次氨解反应为一个单元操作。将3次氨解反应得到的滤饼混合,用1.5倍第一次氨解反应用水量分两次洗涤。在此工艺条件下氟硅酸钠的氨解率为98.56%,氟化铵的总收率可以达到95%以上。氟化铵溶液的浓度从9.91%增加到21.92%,减少了氟化铵溶液后续减压蒸馏的能耗。氟化铵溶液经减压蒸馏后,进一步净化处理,脱除其中含有的硫酸根离子、钠离子、氟硅酸盐。氟化铵溶液净化的最佳工艺条件为:氢氧化钡用量为与氟化铵溶液中硫酸根离子反应理论量的1.05倍,氟硅酸加入量为与氟化铵溶液中的氟化钠反应理论量的1.3倍,氨水调节氟化铵溶液的pH值为9.0~9.5,氟硅酸加入至氟化铵溶液后,静置时间为4h。在此工艺条件下,得到氟化铵的纯度为95.12%,其他各项指标均达到工业级标准。将净化后的氟化铵溶液真空浓缩,冷却结晶,得到结晶的最佳工艺条件为:真空浓缩时温度控制在70℃,冷却结晶温度控制在10℃,搅拌转速在200~250r/min,养晶时间为2.0~2.5h。在此结晶工艺条件下,得到氟化铵的纯度为97%以上。将氨解反应副产物氟化钠与二氧化硅的沉淀用氢氧化钠溶解法分离,得到的最佳工艺为:将氟化钠与二氧化硅混合的滤饼润湿,缓慢地滴加一定量的固体氢氧化钠和少量的水,不断地搅拌,反应100min后停止搅拌,冷却静置,过滤,用氢氧化钠溶液洗涤氟化钠,得到氟化钠的纯度97.13%。
[Abstract]:More than 90% of the phosphate rock in the world contains fluorine. At present, most of the fluorine recovered in domestic phosphate rock is absorbed fluorine gas with water when concentrated in wet phosphoric acid to produce hydrofluoric acid and fluorosilicic acid, but the recovery of gas phase fluorine is very limited. There is also a considerable amount of fluorine that does not escape in the form of gases, but in the form of ions in the liquid phase of the wet phosphoric acid, recovering this part of the fluorine in the liquid phase, removing impurities from the wet phosphoric acid, This paper mainly studies the recovery of liquid fluoride from wet phosphoric acid and the preparation of ammonium fluoride from its intermediate product. The main defluorine agent used in the experiment is sodium sulfate. The defluorination of wet phosphoric acid was studied by using silica as the assistant defluorination agent. The optimum technological conditions of defluorination were as follows: the dosage of sodium sulfate was 1.45 times of the theoretical dosage, and the reaction temperature was 45 鈩，

本文编号：1675590