泥磷中温真空提取黄磷的技术研究

　　探索应用-泥磷中温真空提取黄磷的技术研究刘云根江映翔2周平1 U昆明理工大学国土与资源工程学院，云南昆明650093 2昆明理工大学环境科学与工程学院，云南昆明650093）达到国家标准工业黄磷中优等品要求。

　　泥磷是黄磷生产过程中产生的主要副产物之一，属于磷化学工业中危险固体废弃物。泥磷的处理与利用是黄磷生产中一个很重要的问题，它不仅影响黄磷工业生产中磷的回收率和生产成本更严重的是造成严重的环境污染问题，因此几乎所有国内黄磷生产厂家都在探讨泥磷的处理与利用，以求达到良好的环境效益、经济效益和社会效益从而实现人类可持续发展战略宏图。

　　1泥磷中提取黄磷的技术现状目前，国内泥磷提取黄磷的主要方法有蒸磷法、化学药剂法和真空吸滤法等11；国外介绍得多的是电场处理法和吸附分离法，下面分别对这些方法作简要的介绍。

　　1蒸磷法131是将泥磷加热至2800C左右，使得泥磷中的固体磷升华成磷蒸汽，然后在冷凝器中用水喷淋磷蒸汽使之冷凝成液态黄磷达到磷和固体杂质的分离，后精制出合格的黄磷此法磷的回收率可达80左右。

　　蒸磷法具有操作简单的优点，但是存在蒸磷埚寿命短，环境污染严重，磷的回收率比较低、经济效益低等缺点。

　　12化学溶剂法化学溶剂法131是利用某些化学药剂将泥磷的乳胶体破坏，从而达到元素磷同固体微粒之间的分离，化学药剂法又可分为溶剂氧化法和萃取法两种。

　　不论是溶剂氧化法还是萃取法，其处理方法都较简单过程较平稳且容易控制。但是该法的黄磷回收率普遍不高，为75左右，成品黄磷杂质含量较多，黄磷等级不高，且化学溶剂消耗费用高，易腐蚀处理设备，对环境有一定的污染。

　　3真空吸滤法真空吸滤法13是将泥磷在70 ~80*C热水保温下，在用二层蚕丝作滤布的漏斗中，进行真空吸滤。真空度在53 ~93324Pa毫米汞柱，吸滤时间为5~10min黄磷吸收率可达80~90，黄磷的纯度可达99 95.真空吸滤后的滤饼中仍含有20~30的磷，这种渣在空气中会自燃、冒烟，污染环境。

　　针对以上对国内泥磷提取黄磷的方法的阐述以及本人对国外的一些泥磷提取黄磷技术的了解，可得出以下结论：目前国内对泥磷提取黄磷的方法具有操作简单的优点，但是存在磷的回收率低，成品磷的等级不高，运行成本高和环境污染严重等问题。国外的泥磷处理方法尽管具有运行成本低，劳动条件好、合格率高，安全性能好的优点，但是对泥磷处理设备的材料要求较高，前期投入的成本高，而且存在技术转让等问题。为进一步提高黄磷的回收率和尽量避免以上诸多问题的出现，在此提出泥磷中温真空法提取黄磷。

　　2泥磷中温真空法提取黄磷1泥磷中温真空法提取黄磷的概述生产黄磷的过程中产生的，泥磷一般没有固定的熔点，其主要成分为水分、黄磷、砷、炭、二氧化硅、氧化铁和氧化铝。泥磷中温真空法提取黄磷的过程实质也是一个蒸馏的过程。它主要利用了泥磷中的水分、磷、砷以及杂质之间的挥发度不同来实现三者的分离，其中，水的沸点低（在一个标准大气压下为100*c），是易挥发组分；磷的沸点较高（在一个标准大气压下为280*C），是难挥发组分；砷的沸点高（在一个标准大气压下为460C）是难分离组分。

　　22泥磷中温真空法提取黄磷试验过程根据目前的泥磷处理实际和蒸馏过程的分类，本泥磷中温处理提取黄磷试验是属于间歇蒸馏、简单蒸馏、常压蒸馏和多组分蒸馏。

　　泥磷采用的简单蒸馏操作是一种单级蒸馏操作，常以间歇方式进行。泥磷中温提取黄磷蒸馏装置示意图如所示。

　　将泥磷力P入料仓后，在料仓的外部裹电炉丝以供加热时用，同时在料仓的底部外加底火。在料仓电炉丝加热处及料仓以上的导管外加保温石棉毯以减小在加热过程中热量的损失。泥磷在料仓受热后先是水蒸气进入冷凝管中冷凝冷凝液不断流入接收器中，作为馏出液产品。由于水蒸气气相组成y大于液相组成x因此随着过程的进行，料仓中液相组成不断下降，使得与之平衡的气相组成（馏出液组成）亦随时降低，而料仓内液体的沸点逐渐升高。当料仓内的温度超过磷的沸点时，磷逐渐从泥磷中挥发出来。随着馏出液平均组成或料仓残液组成降至某规定值后，即可停止混合液的蒸馏操作循过冷凝器内的压力变1泥磷是由于以磷矿石石焦炭硅石等料在blish化来控制盗否进行友作由泥磷蝶的分析可知，在280°C~330*C下蒸馏出来的物质主要是磷同时有少量的砷及含量极少的其它杂质挥发出来。这是因为易挥发组分水在磷大量挥发之前就己经挥发完全，而炭、二氧化硅、氧化铁和氧化铝等沸点很高，很难在这个温度范围内挥发出来。

　　通过对试验工艺的不断完善和改进，充分避免了挥发出来的磷重新回流到泥磷中去、泥磷烧不透、加热时散热现象严重等问题。利用上述原理和工艺设计在试验过程中发现：1在加热到300C后，不断有大颗黄磷从冷凝器中滴入接收器中；2在以300C恒温加热到一定的时间后，不再有黄磷从冷凝器中滴入接收器中，同时出现第二次负压（次负压出现在泥磷中的水蒸干时）说明此时泥磷中的黄磷蒸发完毕；3再加热结束且待其冷却后，打开料仓，观察到料仓内的泥磷渣己经很干，而且很疏松，这说明此试验能很好地解决泥磷的烧不透的问题。

　　23泥磷中温真空法提取黄磷试验结果通过对蒸发后的磷渣和成品黄磷的分析，得出以下结果：-105左右的黄磷，含砷量一般为000032~0i00185.经蒸馏后，料仓中的泥磷渣呈黑色而且很疏松，这说明泥磷渣中含磷较少，试验很好的解决了泥磷的烧不透的问题。

　　94，其中砷含量为000958（见表1）黄磷等级达到优等，工业黄磷的等级见表2表1中温真空蒸馏出的黄磷的分析结果表2GB78161998对工业黄磷的要求项目优等品一等品外观石蜡状，淡黄石蜡状黄绿至微黄绿色至棕绿色苯中含量黄磷CS2中含量不溶物苯中含量含量CS2中含量砷取下的料仓来看，料仓出口处的残余的泥磷较少，仅有少量的黄磷残存再盘根与料仓口之间，这说明了试验很好的解决了磷的回流问题。

　　3结论泥磷中温真空法提取黄磷可以提取泥磷中969以上黄磷，提出的黄磷含量可达9994，其中砷含量为0 00958，达到了工业黄磷中国家标准优等品要求；此法具有一定的脱砷能力，砷的平均脱除率为17左右；在蒸磷过程中会出现两次负压，有利于判断磷的蒸发状况及磷是否蒸发完毕；在蒸馏的全过程中不会出现严重的环境污染，只是由于一些密封性的问题可能会有少量的磷挥发出来而燃烧产生少量的白烟，蒸发完后的泥磷渣由于含磷量很低，也不会对环境造成污染。为了使泥磷中温真空提取黄磷法达到工业化，需对本试验进一步的完善（主要是设备的完善）及扩大化试验以便满足工业化生产。