[发明专利]无含氟尾气排放的湿法磷酸工艺与氟硅酸加工方法

说明书

一种无含氟尾气和废热排放的湿法磷酸与氟硅酸生产方法，适用于硫酸分解磷矿石制P₂O₅含量为18%~43%的湿法磷酸工艺、以及湿法磷酸蒸发浓缩制P₂O₅含量不超过54%的浓缩磷酸技术。本发明方法使湿法磷酸工艺系统与大气及水环境相隔绝，用清洁的载热工质汽化‑冷凝循环或利用热泵回收反应热和冷凝热为磷酸浓缩提供热源，用含氟蒸汽冷凝与氟硅酸浓缩相耦合的方式生产浓度大于15%的氟硅酸，从而实现封闭式湿法磷酸生产，无含氟尾气和废热排放，不需外供热源即可生产P₂O₅含量不超过54%的浓缩磷酸和浓度不低于15%的氟硅酸。

技术领域 本发明涉及硫酸分解磷矿石制湿法磷酸的工艺技术领域，特别是废气废热资源化的环保节能工艺方法。

背景技术 湿法磷酸工艺采用硫酸分解磷矿石(主要化学成分氟磷酸钙，Ca₅F(PO₄)₃)制稀磷酸的酸解反应产生的含氟气体及大量反应热都必须及时从反应器移除，通常的方法是鼓风冷却和真空冷却(吴佩芝，《湿法磷酸§6-6》“分解槽废气的洗涤”，化学工业出版社，1987：pp.124～129)。鼓风冷却是向反应器通入大量冷空气以携带含氟气体与热量，由此产生的工艺尾气用冷却水洗涤、达标排放；尾气洗涤效果取决于水量、水温，由之又产生了水平衡和含氟废水处理问题，废气废水互为制约的矛盾难以解决。真空冷却是使磷矿石酸解浆料在真空冷却器中绝热爆沸闪蒸降温冷却，含氟气体随蒸汽逸出，最终在大气冷凝器中被冷却水吸收，含氟冷却水在凉水塔降温过程中逸出含氟气体，废热排放与大气污染亟待治理。

湿法磷酸蒸发浓缩过程随二次蒸汽从酸中逸出的氟更多，现行处理方法是在磷酸浓缩蒸发器与大气冷凝器之间设置一个氟洗涤器吸收氟并制成氟硅酸(H₂SiF₆)产品，未完全吸收的含氟尾气也在大气冷凝器中用冷却水吸收，上述废热排放与大气污染问题同样存在。

解决上述湿法磷酸工艺废热排放与大气氟污染最有效的方法是从工艺上杜绝尾气排放、杜绝含氟冷却水与大气接触。为此，本发明方法的要点是：以清洁的吸热工质输出酸解反应热与含氟蒸汽冷凝热、以冷凝(而不是洗涤或吸收)含氟蒸汽的方式使之转化为氟硅酸产品，从而实现封闭式湿法磷酸生产，杜绝尾气与废热排放。本发明巧妙地将湿法磷酸工艺酸解反应器回浆流动过程与酸解浆料冷却过程相耦合、用清洁的载热工质输出反应热；将含氟蒸汽冷凝与氟硅酸浓缩相耦合、生产浓度大于15％的氟硅酸产品同时输出冷凝热为湿法磷酸浓缩提供热源，节能减排增产增收效果显著。

发明内容 本发明公开一种无含氟尾气排放的湿法磷酸与氟硅酸生产方法。本发明方法适用于硫酸分解磷矿石制P₂O₅含量为18％～43％的湿法磷酸(粗磷酸)、以及湿法磷酸蒸发浓缩制P₂O₅含量不超过54％的浓缩磷酸。本发明主要发明思想是使湿法磷酸工艺系统与大气及水环境相隔绝，用清洁的载热工质汽化-冷凝循环回收利用反应热和冷凝热、用含氟蒸汽冷凝与氟硅酸浓缩相耦合的方式生产浓度大于15％的氟硅酸，从而实现封闭式湿法磷酸生产，无含氟尾气和废热排放、不需外供热源，即可生产P₂O₅含量不超过54％的浓缩磷酸和浓度不低于15％的氟硅酸。