过程工程学报 ›› 2024, Vol. 24 ›› Issue (10): 1241-1250.DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224056
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戴友志1, 朱干宇2*, 孟子衡2, 李会泉2,3, 徐成金4, 孙国新4, 李防5, 贺雷5, 张永芳1
Youzhi DAI1, Ganyu ZHU2*, Ziheng MENG2, Huiquan LI2,3, Chengjin XU4, Guoxin SUN4, Fang LI5, Lei HE5, Yongfang ZHANG1
摘要: 湿法磷酸工艺生产的磷酸产品杂质种类多、含量高,制约后端应用。湿法磷酸深度净化技术可以实现湿法磷酸短流程直接制备磷系新能源材料,是磷化工领域内的研究热点和前沿。本工作采用溶剂萃取法进行湿法磷酸中铝铁的萃取分离,研究了不同萃取剂、萃取剂含量、萃取时间、萃取温度、萃取O/A比(萃取相与磷酸体积比)和萃取级数对磷酸中铁铝杂质萃取分离效果的影响规律,筛选出最优条件:N,N-N-正辛胺二亚甲基苯基膦酸(OADMPPA)萃取剂、萃取剂含量20wt%、萃取时间3 min、温度25℃、单级O/A比1:1、错流3级萃取,最优萃取条件下,Al, Fe萃取率分别为54.5%和99.6%,磷酸中铝和铁含量分别由0.857wt%和0.175wt%降至0.717wt%和0.015wt%,MER值(磷酸中铝铁镁对应氧化物含量之和与五氧化二磷含量比)由9.037%降至7.227%。随后,针对O/A比1:1单级萃取条件下得到的负载Al, Fe的萃取剂,进行反萃工艺优化,筛选出草酸铵为最优反萃剂,优化的反萃条件:温度25℃、错流5级反萃、单级O/A比2:1、反萃时间15 min、反萃剂浓度0.2 mol/L,在优化反萃条件下,负载萃取剂Al, Fe的反萃效果分别达96.4%和88.3%,基本实现负载萃取剂Al, Fe有效反萃。最后开展了萃取剂铝铁萃取机理研究,通过对萃取过程中化学计量数计算、傅里叶红外分析,明确萃取过程中1分子Al和1分子Fe分别与1.5分子和2分子OADMPPA萃取剂结合,作用官能团为P=O和P-O-H键,同时,Al, Fe的萃取过程存在竞争机制,Fe更易被萃取。