一种从含碘氟硅酸和含碘稀磷酸中同时回收碘的方法

摘要

本发明公开了一种从含碘氟硅酸和含碘稀磷酸中同时回收碘的方法，是用空气吹出法回收碘；其特征在于：将含碘氟硅酸和含碘稀磷酸混合得到含碘混合酸后，共用一套回收装置，加入氧化剂反应，再使用常温空气吹出分子碘，吹入空气与含碘混合酸液体的体积比即气液比较低，混合酸可通过浓缩将磷酸和氟硅酸分离。本发明节省了建设投资和空间资源，降低了设备成本和能耗，运行费用减少且经济效益良好，节约了人力资源；在空气进入萃取塔前无需加热，温度为常温，降低了能耗，减少了设备的配置，降低了投资成本；低气液比还有效降低了萃取塔的外形尺寸，大大降低了装置的建设和维护成本；萃取碘后的磷酸与氟硅酸可分离开，有利于磷酸的生产。

说明书

技术领域

本发明涉及一种从含碘氟硅酸和含碘稀磷酸中同时回收碘的方 法。

背景技术

磷矿中伴生的碘，在湿法磷酸生产时，主要进入稀磷酸和磷酸萃 取尾气洗涤的氟硅酸中。含碘氟硅酸和含碘稀磷酸中的碘在现有技术 中是采用分别回收的方法进行碘回收，即对氟硅酸中回收碘工艺建立 一套装置，对含碘稀磷酸中回收碘工艺再建立一套回收装置。目前， 磷化工企业对含碘稀磷酸中的碘主要是采用空气吹出法回收。空气吹 出法萃取工艺可用于含碘量较低的碘原液，目前主要用于磷矿石中伴 生碘的回收，即在磷矿石生产的湿法磷酸中加入氧化剂，将其中的离 子碘氧化为游离态的分子碘，然后用鼓风机吹入空气，而将游离碘吹 出并萃取出来。

如CN101323435B公开的一种从含碘氟硅酸中提取碘的方法，以 及CN103011085A公开的一种从半水湿法磷酸反应废气中提取碘的方 法，都是对含碘氟硅酸单独建立一套回收碘的装置，进行碘的回收。

再如CN101318625B公开的一种从湿法磷酸生产的稀磷酸中回收 碘的方法，是对含碘稀磷酸单独建议一套回收碘的装置，利用空气吹 出的原理，先加入氧化剂将稀磷酸中碘离子氧化，再用热空气将分子 碘吹出，并用SO₂酸性溶液吸收，再以双氧水使碘析出。该方法存在 一些不足之处。首先，因萃取时是以温度为40～50℃的热空气吹出碘分 子，所以必须在空气进入萃取塔前先加热空气，甚至增加换热设备， 这就导致能耗和成本提高。其次，该方法在空气吹出过程中的气液比 为130～150：1，该比例较大，需要的空气量也大，因而必须使用大风 量、电机功率高的风机，导致成本投入提高，且运行费用增加，经济 效益降低。再次，因气液比较大，而要求萃取塔的规格相应增大，导 致萃取装置设备建设投资费用增加。

综合以上现有技术发现，目前磷矿化工业对含碘氟硅酸和含碘稀 磷酸中的碘，采用的是分别回收的方法，且对含碘稀磷酸中的碘是采 用高气液比的热空气吹出法，这样的工艺存在很多问题，不仅导致装 置建设投资加大，空间浪费，设备增多、能耗和运行费用提高、经济 效益降低，还因需要的操作人员增多，而造成人力资源浪费。

本发明人根据长期生产实践和试验研究，终于发明出一种从含碘 氟硅酸和含碘稀磷酸中同时回收碘的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种从含碘氟硅酸和含碘稀磷酸中同时回 收碘的方法，解决现有生产技术中由于含碘氟硅酸和含碘稀磷酸分别 单独回收而造成的资源浪费、生产效率低等问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的。

本发明包括以下几个步骤：

一种从含碘氟硅酸和含碘稀磷酸中同时回收碘的方法，是用空气 吹出法回收碘；是将含碘氟硅酸和含碘稀磷酸混合得到含碘混合酸后， 共用一套回收装置，加入氧化剂反应，再使用常温空气吹出分子碘， 吹入空气与含碘混合酸液体的体积比即气液比较低，混合酸可通过浓 缩将磷酸和氟硅酸分离，包括以下步骤：

（1）将湿法磷酸生产过程中产生的温度为70℃～85℃的含碘稀磷酸 和含碘氟硅酸同时放入氧化槽内混合，得到含碘混合酸，一边搅拌一 边加入氧化剂进行化学反应10～35min，使离子碘氧化为游离态的分子 碘；所述含碘稀磷酸与含碘氟硅酸的体积比为（10～20）：1；所述氧化 剂为双氧水，其与含碘混合酸的体积比为（0.05～0.1）：100；

（2）将氧化后的含碘混合酸用泵送入萃取塔内，从萃取塔的上部 进入并喷入塔内；

（3）以鼓风机将常温的空气从萃取塔的下部送入萃取塔内，所述 空气的体积为含碘混合酸体积的30～70倍，即气液比为（30～70）：1；

（4）含碘混合酸自上而下喷洒，空气自下而上吹入，在塔内塔板 的作用下含碘混合酸和空气充分接触，分子碘被萃取后随空气从塔的 顶部吹出，进入吸收塔内；

（5）在吸收塔内以pH值为1～4的酸性亚硫酸溶液，配合吸收液 循环槽和循环泵循环吸收分子碘，再将吸收液放入氧化析碘槽内，加 入双氧水，使碘析出，经过滤和分离，精制得到成品碘；所述吸收液 与双氧水的质量比为100：（0.5～1.5）；

（6）提取后的含碘混合酸从萃取塔的底部放出，进入稀磷酸储槽， 再经磷酸浓缩系统浓缩后送入磷酸储槽贮存，氟硅酸则以四氟化硅气 态形式从磷酸浓缩系统顶部输出到氟硅酸回收系统进行回收处理，得 到的氟硅酸送入氟硅酸储槽内贮存。

本发明方案的技术依据如下：

在现有技术中，对从湿法磷酸生产的含碘稀磷酸，以及由含碘废 气与水生成的含碘氟硅酸中回收碘，一直都是采用单独回收的方法， 因而必须建设两套回收装置。然而，在湿法磷酸工艺中，由于含碘稀 磷酸和含碘氟硅酸都是产自一个车间，对二者中的碘进行分别单独回 收，会造成各种资源浪费，降低生产效率。于是，本发明在结合磷化 工生产实际的基础上，不断实践、研究，终于发现，利用含碘氟硅酸 与含碘稀磷酸可以共存的性质，将二者混合在一起形成含碘混合酸， 利用同一套回收装置，结合优化了的空气吹出法，进行碘回收，不仅 可以简化生产工艺、节约资源能耗、提高生产效率，还能降低生产成 本、增加经济效益、保持甚至提高碘回收率。

根据氟硅酸和磷酸共存的性质可知，在五氧化二磷（P₂O₅）浓度 为30%的稀磷酸中，氟硅酸（H₂SiF₆）含量为2.65%；在P₂O₅浓度为 50%的稀磷酸中，H₂SiF₆含量为1.5%。因此，在P₂O₅浓度一定的磷酸 中，可以溶解一定含量的氟硅酸。由于湿法生产的稀磷酸中P₂O₅浓度 都在30%以下，浓缩后的磷酸中P₂O₅浓度在50%左右，本发明根据这 一特点，将含碘氟硅酸加入含碘稀磷酸中，回收含碘混合酸的碘。与 碘分离后的含碘混合酸进入浓缩系统，稀磷酸中的氟硅酸将在磷酸浓 缩过程中随着磷酸浓度（以P₂O₅浓度计）的升高而分离出来，再由氟 硅酸回收系统处理得到氟硅酸，保证了磷酸的纯度。在现有技术中， 由于磷酸和氟硅酸的有效分离方法不明确，固很少有人采用将含碘稀 磷酸和含碘氟硅酸混合在一起回收碘的方法，而本发明人通过长期实 践和观察试验，突破了这个技术障碍，发现将稀磷酸浓缩，即可从混 合酸中分离出氟硅酸，得到浓缩的磷酸，再借助氟硅酸回收系统，即 可回收氟硅酸。

由于磷酸中的碘都是以离子碘的形态存在，根据碘的性质，离子 碘在酸性环境下容易被氧化，形成分子碘而游离出来。游离态的碘分 子在酸性环境下的溶解度极小，而且碘易升华，蒸汽压随着温度的升 高而增大，吹入空气时溶液中的碘更容易随着空气进入气相，从而实 现碘分子与稀磷酸溶液分离。

根据物理和化学原理，影响空气吹出法分离碘的因素有很多，其 中最重要的因素为温度和气液比。温度越高，气液比越大，越有利于 分子碘的分离。然而，在含碘量一定的情况下，要获得相同的萃取率， 温度越高，需要的气液比就越小；气液比越大，需要的温度就越低。 本发明结合了湿法磷酸生产的实际情况选择了合适的空气温度和气液 比。因为在湿法磷酸生产工艺中，刚过滤后的稀磷酸温度较高在70～85 ℃，具有氧化速度快的特点，其在空气中萃取分子碘时需要的空气量 小，能耗低。本申请人在磷化工厂进行了一系列的工业化试验和研究， 发现本发明方法可以实现大规模的工业化生产，能有效降低生产投资 成本，并节约能耗，响应节能减排政策的号召，且碘萃取率高。

本发明的有益效果：将含碘氟硅酸和含碘稀磷酸混合，共用一套 回收装置，回收其中的碘，节省了建设投资和空间资源，降低了设备 成本和能耗，运行费用减少且经济效益良好，节约了人力资源；利用 过滤后磷酸温度高（70～85℃）的特点，可使用常温空气萃取碘分子， 有效降低气液比；在空气进入萃取塔前无需加热，温度为常温，降低 了能耗，减少了设备的配置，降低了投资成本；萃取时气液比在 （30～70）:1，大大降低了原湿法磷酸提取碘工艺中吹出分子碘时的气 液比，减小了鼓风机风量，减少了设备投资费用，因风量的减小，在 运行过程中耗电量减少，降低了运行成本；此外，低气液比还有效降 低了萃取塔的外形尺寸，大大降低了装置的建设和维护成本。萃取碘 后的含碘混合酸通过浓缩系统，可将磷酸与氟硅酸分离，再通过氟硅 酸回收系统将氟硅酸回收并储存，有利于磷酸的生产。

附图说明

图1为本发明的工艺设备流程图；

图中：1—氧化槽；2—萃取塔；3—鼓风机；4—吸收塔；5—吸收 液循环槽；6—循环泵；7—氧化析碘槽；8—稀磷酸储槽；9—磷酸浓 缩系统；10—磷酸储槽；11—氟硅酸回收系统；12—氟硅酸储槽。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面结合附图和实施例对本发明作进 一步详细的描述，但不构成对本发明保护范围的限定。

图1为本发明的工艺设备流程图，如图1所示，本发明所述的一 种从含碘氟硅酸和含碘稀磷酸中同时回收碘的方法，是用空气吹出法 回收碘；是将含碘氟硅酸和含碘稀磷酸混合得到含碘混合酸后，共用 一套回收装置，加入氧化剂反应，再使用常温空气吹出分子碘，吹入 空气与含碘混合酸液体的体积比即气液比较低，混合酸可通过浓缩将 磷酸和氟硅酸分离，包括以下步骤：

（1）将湿法磷酸生产过程中产生的温度为70℃～85℃的含碘稀磷 酸和含碘氟硅酸同时放入氧化槽1内混合，得到含碘混合酸，一边搅 拌一边加入氧化剂进行化学反应10～35min，使离子碘氧化为游离态的 分子碘；所述含碘稀磷酸与含碘氟硅酸的体积比为（10～20）：1；所述 氧化剂为双氧水，其与含碘混合酸的体积比为（0.05～0.1）：100；

（2）将氧化后的含碘混合酸用泵送入萃取塔2内，从萃取塔2的 上部进入并喷入塔内；

（3）以鼓风机3将常温的空气从萃取塔2的下部送入萃取塔2内， 所述空气的体积为含碘混合酸体积的30～70倍，即气液比为（30～70）： 1；

（4）含碘混合酸自上而下喷洒，空气自下而上吹入，在塔内塔板 的作用下含碘混合酸和空气充分接触，分子碘被萃取后随空气从塔的 顶部吹出，进入吸收塔4内；

（5）在吸收塔4内以pH值为1～4的酸性亚硫酸溶液，配合吸收 液循环槽5和循环泵6循环吸收分子碘，当吸收液中的碘含量达到规 定值后，再将吸收液放入氧化析碘槽7内，加入双氧水，使碘析出， 经过滤和分离，精制得到成品碘；所述吸收液与双氧水的质量比为100： （0.5～1.5）；与碘分子分离的空气从吸收塔4塔顶排出；

（6）提取后的含碘混合酸从萃取塔2的底部放出，进入稀磷酸储 槽8，再经磷酸浓缩系统9浓缩后送入磷酸储槽10贮存，氟硅酸则以 四氟化硅气态形式从磷酸浓缩系统9顶部输出到氟硅酸回收系统11进 行回收处理，得到的氟硅酸送入氟硅酸储槽12内贮存。

实施例1

将50℃的氟硅酸1m³与85℃的稀磷酸10m³混合后放入氧化槽内， 加入双氧水进行化学反应10min，使离子碘氧化为游离态的分子碘，氧 化后碘含量为43mg/L；所述双氧水与含碘混合酸的体积比为0.10：100；

将氧化后的含碘混合酸用泵均匀地送入萃取塔内，从萃取塔的上 部进入并喷入塔内；

以鼓风机将常温空气330m³从萃取塔的下部缓慢均匀地送入萃取 塔内，空气的体积为稀磷酸体积的30倍，即气液比为30：1；

含碘混合酸自上而下喷洒，空气自下而上吹出，在塔内塔板的作 用下含碘混合酸和空气充分接触，分子碘被萃取后随空气从塔的顶部 吹出，用pH值为4的亚硫酸溶液吸收分子碘，再加入双氧水，使碘析 出，经过滤和分离，精制得到成品碘；提取后的混合酸从塔的底部放 出进入浓缩装置浓缩分离氟硅酸和磷酸；所述吸收液与双氧水的质量 比为100：0.5；萃取完后分析混合酸中碘的含量为3.44mg/L，萃取率 约为92%。

实施例2

将55℃的氟硅酸1.5m³与85℃的稀磷酸30m³混合后放入氧化槽 内，加入双氧水进行化学反应30min，使离子碘氧化为游离态的分子碘， 氧化后碘含量为46mg/L；所述双氧水与含碘混合酸的体积比为0.05： 100；

将氧化后的含碘混合酸用泵均匀地送入萃取塔内，从萃取塔的上 部进入并喷入塔内；

以鼓风机将常温空气2200m³从萃取塔的下部缓慢均匀地送入萃取 塔内，空气的体积为混合酸体积的70倍，即气液比为70：1；

含碘混合酸自上而下喷洒，空气自下而上吹出，在塔内塔板的作 用下含碘混合酸和空气充分接触，分子碘被萃取后随空气从塔的顶部 吹出，用pH值为1的亚硫酸溶液吸收分子碘，再加入双氧水，使碘析 出，经过滤和分离，精制得到成品碘；提取后的混合酸从塔的底部放 出进入浓缩装置浓缩分离氟硅酸和磷酸；所述吸收液与双氧水的质量 比为100：1；萃取完后分析混合酸中碘的含量为2.76mg/L，萃取率约 为94%。

实施例3

将55℃的氟硅酸2m³与75℃的稀磷酸30m³混合后放入氧化槽内， 加入双氧水进行化学反应30min，使离子碘氧化为游离态的分子碘，氧 化后碘含量为49mg/L；所述双氧水与含碘混合酸的体积比为0.08：100；

将氧化后的含碘混合酸用泵匀速地送入萃取塔内，从萃取塔的上 部进入并喷入塔内；

以鼓风机将常温空气1600m³从萃取塔的下部缓慢均匀地送入萃取 塔内，空气的体积为混合酸体积的50倍，即气液比为50：1；

含碘混合酸自上而下喷洒，空气自下而上吹出，在塔内塔板的作 用下含碘混合酸和空气充分接触，分子碘被萃取后随空气从塔的顶部 吹出，用pH值为2的亚硫酸溶液吸收分子碘，再加入双氧水，使碘析 出，经过滤和分离，精制得到成品碘；提取后的混合酸从塔的底部放 出进入浓缩装置浓缩分离氟硅酸和磷酸；所述吸收液与双氧水的质量 比为100：1.5；萃取完后分析混合酸中碘的含量为3.43mg/L，萃取率 约为93%。