中国湿法磷酸净化技术（工程）进展情况

钟本和，方为茂，李军，应健康

（四川大学化工学院，四川 成都 610065）

中国湿法磷酸净化技术（工程）进展情况

钟本和，方为茂，李军，应健康

（四川大学化工学院，四川 成都 610065）

溶剂萃取法净化湿法磷酸技术的研究，是磷化工行业公认的重要课题。中国从20世纪70—80年代也开始了相关研究，但大都停留在实验室研究阶段。介绍了中国自主开发的溶剂萃取法净化湿法磷酸技术工程化的进展，包括工艺研究进展概述、工艺流程、特色及产品质量、成本估算等，以期为相关企业技术方案的选择提供参考。

净化磷酸；湿法；工程化；溶剂萃取法

溶剂萃取法净化湿法磷酸技术的研究，是磷化工行业公认的分离纯化科学技术的重要课题。国际上最早于20世纪60年代初开始研究，1976年才实现规模化生产，现只有法国、以色列、英国、美国等少数国家掌握该技术。目前发达国家如西欧各国大都采用湿法磷酸净化工艺生产磷酸及磷酸盐（占75%）。中国从20世纪70—80年代也开始了相关研究，但都停留在实验室研究阶段，此前一直无自主开发的产业化装置［1-7］。

1 四川大学湿法磷酸净化技术发展概况

四川大学自1979年起，经过十多年的前期工作，于2001年全面开展该项目工程化的研究。

1）2002 与宏福公司签订协议开展“湿法磷酸净化中试”，并于2003年建成1 000 t/a中间试验装置。装置连续正常运行，并测定了相关数据，取得中试成果，于2004年10月通过教育部和贵州省组织的鉴定。该项目采用贵州瓮福磷矿生产的磷酸进行湿法磷酸净化的中间试验，原料经预处理、溶剂萃取、洗涤、反萃工序，达到了工业磷酸标准。该工艺具有流程短、投资省、能耗低、产品成本低、产品质量好、适合中国磷矿资源的特点。已获发明专利《用湿法稀磷酸制备工业级磷酸、食品级磷酸和磷酸盐的方法》（中国，1769163）和实用新型专利《用湿法磷酸制备工业级磷酸和食品级磷酸的装置》（中国，2682056）。

2）2005年与中化涪陵化工合作建成1万t/a小型工业试验装置。净化产品所有指标均达到热法磷酸标准，产品规格为：w（H3PO4）=75%、w（SO4）≤5× 10-5、w（Fe）≤2×10-5、w［重金属（以Pb计）］≤1×10-5，w（砷）≤5×10-5、色度≤20（黑曾）。该装置正常运行3 a。因涪陵中品位磷矿所制得磷酸杂质含量高，稀磷酸质量分数浓缩到38%已很困难，故此时的研究重点是净化湿法稀磷酸，提高磷酸萃取率。目前，该成果已通过教育部和重庆市组织的鉴定，同时该项目已获发明专利《湿法磷酸分级利用的方法》（中国，1907843）《用湿法磷酸制备工业级磷酸、食品级磷酸和工业磷酸一铵的方法》（中国，1483666）。

3）由中化重庆涪陵化工有限公司承担的国家科技支撑计划项目“高纯磷化工产品工业化关键技术与装置”的关键课题“5万t/a溶剂法精制磷酸工业示范装置”，通过与四川大学联合攻关，顺利完成该课题的研究、开发、放大设计和施工建设任务，工业示范装置于2009年5月一次投料试车成功，生产出合格产品。涪陵化工5万t/a净化磷酸，配3万t/a工业磷铵和2万t/a磷酸二氢钾，能更好解决储存和运输问题。

4）安徽六国化工也采用四川大学的技术，2009年签订协议并以整体技术转移交钥匙工程总承接方式建设“六国5万t/a净化工业磷酸配3万t/a工业磷铵和20万t/a食品级磷酸装置”，工程投资为8 600万元。2010年12月建成投产，经济效益可观。产品指标见表1。

5）2011年4月与云天化集团国际化工签订协议，进行10万t/a净化磷酸技术转让，进行整体技术转移工程总承接，在云天化集团三环分公司实施，该工程总投资为1.488亿元，2012年9月建成，已于同年11月投产。第二套10万t/a装置也已完成可研报告。产品指标见表1。

表1 热法工业磷酸质量标准和所得产品的指标%

2 工艺特点

1）溶剂萃取与化学除杂结合，因萃取剂对阳离子的除去特别有效，对阴离子则稍差。用化学法预先脱出大部分阴离子，可提高萃取效率。

2）将脱硫、脱色、脱氟有序结合，起到相互促进作用，有利于各种杂质的脱除；通过减少酸浓缩次数，可达到节约能源和减少投资的目的［8-11］。

3）研究了一种混合萃取剂，其具有配方廉价易得、经济合理的特点，成功解决了一些国外技术选用单一溶剂作萃取剂、因其黏度大不利于分相、对稀磷酸萃取率低的技术难题。

4）深度脱硫，国内外一般采取先用磷矿石预脱硫、碳酸钙二次脱硫，但由于国产原矿杂质含量高，按传统脱硫工艺，无法达到要求。该问题通过本工艺得到解决。

5）利用共沉耦合作用，使精制磷酸中的SO42-的质量分数降到1.5×10-5以下，达到国际先进水平［12-14］。

6）开发了具有独立自主知识产权的大型振动筛板塔技术，首次在湿法磷酸净化工业上采用。重点对往复驱动装置和塔板组的结构形式作了系统研究和改进，解决了设备放大难题。目前振动筛板塔应用于湿法磷酸净化的工艺国内外尚无研究和应用报道［15-17］。

7）肥盐结合，先在磷肥厂抽出一部分湿法磷酸进行净化，其萃余物返回作肥料，使磷得到完全利用，特别是对中低品位磷矿，可不必单纯追求萃取率，大大简化了流程。

8）采用了湿法磷酸分级利用的新工艺［18-20］，极大缩减湿法磷酸生产磷酸盐产品的工艺流程，高效生产工业级磷酸及磷酸盐，经深度净化除氟、除砷制成食品级、医药级磷酸及磷酸盐，再经结晶法进一步净化可制电子级磷酸及磷酸盐，萃余酸可用于制造肥料，无磷排放。这样既有利于生产高档产品，又简化工艺，节约能源。

3 经济效益

表2为采用该工艺的成本分析。表3为湿法、热法磷酸工艺能耗比较。

表2 成本分析

由于原料价格（指磷矿和硫磺）不断涨价和波动，成本也在不断变化，但根据涪陵1万t/a装置运行3 a、5万t/a装置运行2 a的成本（包括折旧、修理、人工工资）与热法磷酸比较，合计成本差价在800～1 000元，经济效益十分可观。

表3 净化湿法磷酸与热法磷酸的能耗对比表（以生产1 t P2O5计）

从表3分析可见，净化湿法磷酸生产1 t P2O5产品单耗较传统热法磷酸的标煤少1.214 1 t，约为热法磷酸能耗的1/3，因此比热法磷酸具有更大市场竞争优势。中国每年热法磷酸产能240万t，产量约180万t/a（每年以5%的速度增长），若以净化磷酸代替热法磷酸节能效果十分显著。

4 结束语

中国自主开发的溶剂萃取法湿法磷酸净化技术，经过全国研究者近20 a的研究开发、10 a的工业化进程，于2009年5月在涪陵化工5万t/a工业装置建成投产，不仅在中国的大型企业中得到推广，目前正准备输出海外。该技术针对中国中品位磷矿的特点，有很大的适应性。与热法磷酸相比，可大大节约能耗，且经济效益显著。符合国家节能减排的新要求，标志着中国自主知识产权的溶剂萃取法净化湿法磷酸技术已完全实现大型工业化，有着广阔的发展前景。

［1］黄美英，杨三可，李军，等.溶剂萃取法净化湿法磷酸的工艺研究［J］.磷肥与复肥，2004，19（4）：9-11.

［2］钟本和，李军，陈亮．溶剂萃取法净化湿法磷酸新工艺［J］．现代化工，2005，25（3）：48-50．

［3］钟本和，陈亮，李军，等．溶剂萃取法净化湿法磷酸的新进展［J］．化工进展，2005，24（6）：596-602．

［3］钟本和、陈亮，李军，等.溶剂萃取法净化湿法磷酸国内近况［J］．硫磷设计与粉体工程，2006（6）：1-5.

［4］张萃微，钟本和，李军．湿法磷酸净化脱硫新工艺［J］．硫磷设计与粉体工程，2004（6）：10-12．

［5］陈亮，李军，钟本和．浓缩湿法磷酸脱氟研究［J］．磷肥与复肥，2005，20（4）：18-19．

［6］钟本和，李军，陈亮，等．湿法磷酸脱色脱氟实验研究［J］．化肥工业，2006，33（1）：31-34．

［7］李燕凤，李军，任永胜，等.预分散溶剂萃取用于浓缩湿法磷酸脱色［J］.无机盐工业，2007，39（7）：33-35.

［8］黄美英，钟本和，李军．溶剂萃取法净化湿法磷酸萃取体系研究［J］．化工矿物与加工，2008（1）：4-6．

［9］黄美英，钟本和，陈亮，等．往复式振动筛板塔净化湿法磷酸的研究［J］．化学工程，2007，35（3）：1-6．

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［11］钟本和，吴德桥，方为茂，等．大型磷肥企业应向高纯磷化工方向发展［J］．现代化工，2008，28（12）：7-10．

［12］钟本和，李军，郭孝东，等．湿法磷酸净化技术的研究现状及发展方向［J］．无机盐工业，2008，40（2）：9-12..

［13］钟本和，方为茂，陈亮，等．发展湿法磷酸净化做强我国磷酸盐工业［J］．化工矿物与加工，2008（6）：30-33．

［14］钟本和，李军，龚海燕.溶剂萃取法净化湿法磷酸的研究进展［J］.化工矿物与加工，2007（7）：1-3.

［15］钟本和，方为茂，唐艳，等.发展磷化工需重点研究的几个内容［J］.磷肥与复肥，2009（3）：1-5.

［16］钟本和，王幸龙，黄美英，等.我国无机磷化工的发展现状［J］.现代化工，2010，30（5）：11-15.

联系方式：zhongbenhe@163.com

Progress in purification technology（engineering）of wet process phosphoric acid in China

Zhong Benhe，Fang Weimao，Li Jun，Ying Jiankang
（School of Chemical Engineering，Sichuan University，Chengdu 610065，China）

The research in solvent extraction purification technology for wet-process phosphoric acid is generally acknowledged as an important subject in the phosphorus chemical industry.China also began its study from 1970s—1980s，but most researches remained in the laboratory research stage.The industrialization progress，including overview of technology research advances，process flow，characteristics，product quality，and cost estimates etc.，of solvent extraction purification technology independently developed by China itself were introduced，so as to provide a reference for related enterprises to select technical solutions.

purified phosphoric acid；wet process；engineering；solvent extraction process

TQ126.35

A

1006-4990（2013）02-0008-03

2012-08-15

钟本和（1937—），女，教授，博士生导师，主要从事高浓度磷肥的教学和研究工作，以公开发表文章180篇。