萃取分離技術(shù)可以用于分離鹽酸、硫酸及磷酸等無(wú)機(jī)酸，其中，磷酸是基本的工業(yè)原料，有著廣泛的用途，全世界每年磷酸產(chǎn)量約為3000萬(wàn)～4000萬(wàn)t。萃取技術(shù)在磷酸生產(chǎn)中占有相當(dāng)重要的地位，今天主要來(lái)介紹一下磷酸提取的工藝技術(shù)及設(shè)備。
一、傳統(tǒng)熱法磷酸生產(chǎn)存在能耗高、成本高、污染環(huán)境等弊端
磷酸的生產(chǎn)方法分為熱法和濕法兩類(lèi)。熱法磷酸指用電爐法制取黃磷，再經(jīng)氧化、吸收而得到純磷酸。該法生產(chǎn)一噸磷酸耗電量達(dá)16000kW/h左右。濕法磷酸是利用硫酸、硝酸、鹽酸等酸類(lèi)分解磷礦石，獲得粗磷酸。粗磷酸中含有的雜質(zhì)可多達(dá)幾十種，主要為鈣、鐵、鎂、鋁、氟等，經(jīng)過(guò)凈化后才能生產(chǎn)出純磷酸。
磷酸精制技術(shù)很早就有比較成熟的工藝，20世紀(jì)初已有專(zhuān)利發(fā)表。最初以熱法磷酸為主，但熱法磷酸成本很高，生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量的粉塵和有害氣體，會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。因此，自20世紀(jì)70年代以來(lái)，由于能源危機(jī)、環(huán)境污染等問(wèn)題的存在以及濕法磷酸精制技術(shù)的成熟，熱法磷酸開(kāi)始逐步被濕法磷酸所取代。
二、濕法萃取磷酸取代熱法磷酸生產(chǎn)是必然趨勢(shì)
與熱法磷酸相比，濕法磷酸成本低20%-30%、能耗低30%以上，特別是耗電量大大減少?，F(xiàn)在，世界上許多國(guó)家都力圖改進(jìn)濕法磷酸的精制技術(shù)，以滿足制取高純度磷酸的需要，希望完全替代熱法磷酸。
目前在全世界的磷酸生產(chǎn)中，據(jù)統(tǒng)計(jì)，1985年濕法磷酸的產(chǎn)量約占磷酸總產(chǎn)量的64%，而發(fā)達(dá)國(guó)家所占的比例更高，如美國(guó)熱法與濕法磷酸的比例為1:14。一直以來(lái)，我國(guó)由于磷礦品位低，生產(chǎn)的粗磷酸P2O5含量不高(20%左右)。且雜質(zhì)含量高，使磷酸的顏色、黏度、密度等物理性質(zhì)以及化學(xué)加工性能發(fā)生改變，給濕法磷酸凈化帶來(lái)困難。
近幾年，我國(guó)濕法磷酸提取技術(shù)有了很大的進(jìn)展，濕法磷酸已經(jīng)到了可以完全替代熱法磷酸生產(chǎn)的地步。
三、制取高純度磷酸產(chǎn)品的兩個(gè)關(guān)鍵步驟：浸取粗磷酸與磷酸凈化
制取高純度磷酸產(chǎn)品有兩個(gè)關(guān)鍵步驟：第一是利用無(wú)機(jī)酸從磷礦粉中浸取粗磷酸;第二是粗磷酸的凈化。這兩個(gè)關(guān)鍵步驟均與溶劑萃取分離技術(shù)有緊密的聯(lián)系。
粗磷酸的浸取工藝是提高磷的回收率以及得到高純度磷酸的基礎(chǔ)。浸取也是萃取技術(shù)的一個(gè)方面，因此，這方面的很多內(nèi)容也與萃取分離技術(shù)相關(guān)。在濕法磷酸的研究和生產(chǎn)過(guò)程中，人們對(duì)制備粗磷酸提出了許多不同的工藝，針對(duì)不同的磷礦粉，可以選用不同的方法。磷酸的凈化是從濕法磷酸中生產(chǎn)高純度磷酸必須經(jīng)過(guò)的工藝。
關(guān)于濕法磷酸的凈化，國(guó)內(nèi)外對(duì)此已進(jìn)行了不少研究。歸納起來(lái)主要有離子交換法、化學(xué)凈化法和溶劑萃取法等三種方法。
四、溶劑萃取法凈化磷酸的工藝流程
凈化磷酸所采用的溶劑萃取法又分萃取雜質(zhì)和萃取磷酸而與雜質(zhì)分離兩種。萃取雜質(zhì)的方法主要是通過(guò)萃取去除濕法磷酸中的某一種主要的雜質(zhì)(如Fe，F(xiàn)等)，達(dá)到凈化的目的。萃取雜質(zhì)法一般對(duì)某一種雜質(zhì)的選擇性很高，效果也很好，但由于濕法磷酸中雜質(zhì)的種類(lèi)很多，特別是我國(guó)的磷礦雜質(zhì)含量高，萃取雜質(zhì)的方法就不如萃取磷酸法有優(yōu)勢(shì)。
磷酸凈化-萃取磷酸工藝流程是：
五、離心萃取機(jī)及萃取塔成為磷酸萃取設(shè)備的主力軍
在萃取凈化濕法磷酸的設(shè)備方面，多采用塔形設(shè)備，混合澄清槽的應(yīng)用也不乏先例，但萃取槽設(shè)備還存在占地面積大、分相速度慢、易乳化等缺點(diǎn)。
隨著萃取裝備技術(shù)的發(fā)展，目前，一款更加新型的萃取裝備——天一萃取CWL-M離心萃取機(jī)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于多家磷酸提取及凈化的萃取實(shí)驗(yàn)和工業(yè)生產(chǎn)。使用CWL-M型離心萃取機(jī)萃取時(shí)，兩相在離心力的作用下能夠?qū)崿F(xiàn)快速分離，并且離心萃取機(jī)還具有占地面積小、不易乳化、可連續(xù)生產(chǎn)、易于自動(dòng)化控制等優(yōu)點(diǎn)。因此，離心萃取機(jī)的應(yīng)用前景不可小覷。
經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，利用CWL新型離心萃取分離機(jī)對(duì)磷酸進(jìn)行凈化萃取，能夠很好將原液中的磷酸萃取出來(lái)，并且萃取后兩相均無(wú)夾帶少，分離效果較好。
六、影響磷酸凈化效果的關(guān)鍵因素有哪些?
萃取法凈化濕法磷酸的關(guān)鍵是萃取劑。采用的溶劑主要有正丁醇、異丁醇、異戊醇、磷酸三丁酯(TEP)、二丙醚、二丁醚、異戊酮、砜類(lèi)等。
除了萃取劑以外，溫度及PH值等條件對(duì)凈化磷酸的產(chǎn)品質(zhì)量也有著重要的影響。此外，傳質(zhì)速度的快慢也是影響凈化效果的一個(gè)因素。
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