湿法磷酸脱硫工艺探析

肖辛辛 余金昆 游春 王良刚

摘要：目的：研究湿法磷酸脱硫工艺，探究碳酸钡在不同工段添加中对硫酸根脱除的影响情况。方法：通过实验法对脱硫效果进行比较。结果：湿法磷酸脱硫工艺效果显著，磷酸浓度对脱硫率效果显著，脱硫率方面浓硫酸中BaCO3的效率更好，脱硫会受到磷酸中固有杂质含量的影响。讨论：湿法磷酸脱硫工艺效果显著，可以用于生产低硫磷酸产品，值得推广与实践。

关键词：湿法磷酸脱硫;脱硫工艺;碳酸钡;脱硫率

为提升高龄矿的分解了与硫酸钙结晶的控制，在湿法磷酸期间硫酸使用过量，让湿法磷酸中硫酸的含量为2～4%。所以湿法磷酸脱硫工艺的实施期间硫酸的去除十分重要，能确保产品质量，保证后续工序的顺利开展。在探究BaCO3对磷酸中硫酸根脱除情况的影响，对不同萃取料添加后通过过滤环节，将BaCO3添加进去对脱硫情况进行比较，得出最优工艺，制备得到低硫磷酸。

1.实验

1.1原料、试剂与仪器

在本次实验中所选择的原料、试剂与仪器如表1所示。

1.2实验方法

取待脱硫样品2000mL，将其放在烧杯中，置于水锅浴中加热搅拌，以样品中的含量确定20%的BaCO3的添加量，然后开始脱硫。搅拌需在温度恒定后持续2h，过滤浆液，对滤液中的P2O5及SO3含量进行分析[1]。

1.3硫酸法

“湿法磷酸”法就是指硫酸法湿法磷酸，磷酸是通过硫酸分解磷矿产生的。硫酸法在实际应用中，矿石在分解后产生的磷酸属于液相，硫酸钙为副产物，属于溶解度较小的固相。在湿法磷酸生产中硫酸法生产磷酸工艺发挥着重要作用。由于二水法流程在具体应用中具有一定难以克服的问题，所以需对工艺进行优化与改进。采用磷酸浸取磷矿石，能对化学反应所产生的污染进行有效控制，其方程式如下：↑   5Ca（H2PO4）2·H2O+HF;同时还要为其提供适宜的条件结晶条件，确保能对磷石膏的污染问题进行有效应对。

2.结果分析

2.1萃取料浆脱硫

为脱除磷酸中的，需将一定量的BaCO3添加到磷酸萃取养晶槽中，随磷石膏将形成的BaCO4沉淀过滤排出，在操作中无需增加磷酸脱硫工序[2]。在实验期间要求反应时间、温度、搅拌速度分别为2h、80℃与2～3m/s，过量BaaCO320%。经过实验发现平均脱硫率并不高，主要原因是酸性条件下，BaCO3离解得到Ba2+与萃取料浆中的，在快速形成沉淀期间存在危机时离解的BaCO3被包裹进来，这样就会降低脱硫率[3]。

2.2稀硫酸脱硫

稀硫酸需对萃取料浆经过过滤得到，将一定量的BaCO3添加进来，将脱除。在这个环节的操作中，能避免在浓缩期间析出大量硫酸盐，堵塞输送管道，能保证设备运行的稳定性与可靠性[4]。要求在实验期间将反应时间、温度、搅拌时间分别确定为2h、80℃、4～6m/s。平均脱硫率相比于萃取料浆脱硫有一定提升，但是依然不高，主要原因是由于稀硫酸在过滤后为澄清，稀硫酸中加入硫酸钡能快速分散到液相中，包裹碳酸钡的现象得到一定缓解。

2.3浓硫酸脱硫

浓缩稀硫酸后得到浓硫酸（w（P2O5）40%～50%），为脱除磷酸中的，需添加一定量的BaCO3添进来。这个步骤的实验操作，其主要目的是对酸度增加下，的溶解能否加速，通过减少BaCO3添加量能否减少包裹造成的损失，提升脱硫率。本次實验要求的反应时间、温度、搅拌速度分别为2h、70～80℃、4～6m/s，过量BaCO320%。将BaCO3加入到浓硫酸中，平均脱硫率较高，能符合脱硫要求，其主要原因是将BaCO3添加到浓硫酸中脱硫，与稀硫酸相比浓度更高，酸度显著增加，在这样的条件下BaCO3溶解加快，能有效提升脱硫效率。

2.4过滤浓硫酸脱硫

将一定量的BaCO3加入到过滤后的浓磷酸中，将磷酸中的脱除。在这个阶段要求对浓磷酸中固相杂质减少后的脱除情况进行分析，对是否能再次提升脱硫率进行判断，实验中要求反应时间、温度与搅拌时间分别为2h、70～80℃、4～6m/s，BaCO3过量20%。将BaCO3添加到浓硫酸中具有较好的脱硫效果，平均脱硫率较高，主要原因是在过滤浓磷酸时，滤除的固相中含有大量硫酸盐，在这样的条件下BaCO3溶解速度较快，且固相杂质对其溶解速度的影响较小。

3.结论分析

本次实验的结论总结为以下4个方面：（1）在脱除硫酸中时，采用的BaCO3脱除方法，脱硫率对比后发现浓硫酸要高于稀硫酸;（2）待脱磷酸中固相含量对的脱除具有一定影响，所以在脱硫时需控制好固相杂质;（3）在过滤浓磷酸后将BaCO3加入开始脱硫，能对BaCO3的用量进行有效控制，且脱硫效果较好;（4）浓硫酸中进行脱除时，采用的BaCO3脱除方法制备低硫磷酸，具有良好的效果，且成本较低。

结束语

湿法磷酸脱硫工艺实践中，过滤浓硫酸脱硫中添加BaCO3效果显著，具有较高的脱硫率，能满足实际需求，提升脱硫质量与效率，值得推广。

参考文献：

[1]张文凯， 龚元琳， 高凯歌. 二-（2-乙基己基）磷酸酯与单烷基磷酸酯协同萃取湿法磷酸中铁离子的研究[J]. 磷肥与复肥， 2021， 36（4）：3.

[2]刘荆风， 李维红， 杨毅，等. 中低品位磷矿生产湿法磷酸工艺条件及其问题优化[J]. 磷肥与复肥， 2019， 034（004）：28-31.

[3]陈志， 陈艳碧， 项双龙. 湿法磷酸直接制备工业级磷酸二氢铵并联产工业级磷酸二氢钾工艺技术研究[J]. 磷肥与复肥， 2018， 33（2）：3.

[4]李朝荣， 苏殊， 许德华，等. 磷酸二氢钙在硝酸钙-磷酸-水溶液体系中溶析结晶工艺[J]. 高校化学工程学报， 2021， 35（4）：8.

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