胡兆平，劉 陽，李 玲，李興平

(金正大生態(tài)工程集團(tuán)股份有限公司/國家緩控釋肥工程技術(shù)研究中心 山東臨沭 276700)

隨著國家對肥料中重金屬含量的管控越來越嚴(yán)，普通濕法磷酸制備的磷酸鹽產(chǎn)品[1]已經(jīng)無法滿足生態(tài)級肥料生產(chǎn)的要求；國外用戶對肥料中重金屬含量的要求更高，肥料欲走出國門，脫除濕法磷酸中的重金屬已勢在必行。一般濕法磷酸中含砷質(zhì)量分?jǐn)?shù)在(15～30)×10-6，但是在制備磷酸鹽過程中砷元素會(huì)富集，所以須將磷酸中砷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)降至1×10-6以下[2-4]。目前常用的脫砷劑主要有硫化鈉、硫化鈣及五硫化二磷，硫化鈣微溶于水，使用過程中只能以固體形式加入，利用率低；五硫化二磷有劇毒且在空氣中受摩擦?xí)紵?，使用不便。因此，對硫化鈉脫砷條件進(jìn)行了試驗(yàn)研究，確定了硫化鈉脫砷的工藝參數(shù)。

1 試驗(yàn)原料及儀器

1.1 試驗(yàn)原料

以貴州金正大諾泰爾化學(xué)有限公司生產(chǎn)的濕法磷酸為原料，質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的硫化鈉溶液為脫砷劑，磷酸產(chǎn)品中各成分分析結(jié)果如表1所示。

表1 磷酸產(chǎn)品中各成分分析結(jié)果

1.2 試驗(yàn)儀器

HH-M4型恒溫水浴鍋，上海赫田科學(xué)儀器有限公司；S312-250型恒速攪拌器，上海申生科技有限公司；AL204型分析天平、PL3002型電子天平，梅特勒-托利多公司；RGF7800型原子熒光儀，北京博暉創(chuàng)新光電技術(shù)股份有限公司。

2 試驗(yàn)原理

濕法磷酸中的砷主要以H3AsO3的形式存在，向磷酸中加入含有S2-的脫砷劑即可使得As3+以As2S3的形式沉淀(2H3AsO3+3H2S→As2S3+6H2O)，再經(jīng)陳化過濾就可以實(shí)現(xiàn)磷酸與砷渣的分離。

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 硫化鈉加入量對磷酸脫砷效果的影響

固定磷酸溶液質(zhì)量300 g、反應(yīng)溫度55 ℃、反應(yīng)時(shí)間1 h、陳化時(shí)間2 h等參數(shù)不變，分別加入不同質(zhì)量的硫化鈉溶液進(jìn)行脫砷試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果(圖1)表明：隨著硫化鈉加入量的增加，磷酸中砷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸降低；當(dāng)硫化鈉的干基加入量超過0.40 g(占磷酸質(zhì)量的0.13%)后，砷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化不明顯。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，選擇脫砷劑硫化鈉的干基加入量為磷酸質(zhì)量的0.13%。

3.2 反應(yīng)時(shí)間對磷酸脫砷效果的影響

固定磷酸溶液質(zhì)量300 g、反應(yīng)溫度55 ℃、硫化鈉干基加入量為磷酸質(zhì)量的0.13%、陳化時(shí)間2 h等參數(shù)不變，考察不同反應(yīng)時(shí)間對磷酸脫砷效果的影響。試驗(yàn)結(jié)果(圖2)表明：隨著反應(yīng)時(shí)間的延長，砷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸降低；反應(yīng)時(shí)間超過45 min以后，砷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化不大，脫砷磷酸中砷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)穩(wěn)定在0.6×10-6左右。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，選擇脫砷反應(yīng)時(shí)間為45 min。

3.3 陳化時(shí)間對磷酸脫砷效果的影響

由于采用硫化鈉脫砷生成的硫化亞砷沉淀細(xì)小，分離過程容易穿濾，造成脫砷效果降低，故脫砷反應(yīng)完成后需要一定的陳化時(shí)間使小顆粒聚集。固定磷酸溶液質(zhì)量300 g、反應(yīng)溫度55 ℃、硫化鈉干基加入量為磷酸質(zhì)量的0.13%、反應(yīng)時(shí)間45 min等參數(shù)不變，考察不同陳化時(shí)間對磷酸脫砷效果的影響。試驗(yàn)結(jié)果(圖3)表明：陳化時(shí)間的延長有利于磷酸中砷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低；陳化時(shí)間超過3 h后，砷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化較小。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，選擇陳化時(shí)間為3 h。

3.4 反應(yīng)溫度對磷酸脫砷效果的影響

固定磷酸溶液質(zhì)量300 g、硫化鈉干基加入量為磷酸質(zhì)量的0.13%、反應(yīng)時(shí)間45 min、陳化時(shí)間3 h等參數(shù)不變，考察不同反應(yīng)溫度對磷酸脫砷效果的影響。試驗(yàn)結(jié)果(圖4)表明：反應(yīng)溫度對脫砷效果的影響不明顯，實(shí)際脫砷反應(yīng)溫度可根據(jù)所生產(chǎn)的濕法磷酸溫度確定，一般在50～60 ℃。

4 結(jié)語

通過試驗(yàn)，采用硫化鈉脫砷的優(yōu)選條件：硫化鈉的干基加入量為磷酸質(zhì)量的0.13%，反應(yīng)時(shí)間為45 min，陳化時(shí)間為3 h。在優(yōu)選條件下，處理后的磷酸中含砷質(zhì)量分?jǐn)?shù)可降至1×10-6以下，可滿足后續(xù)磷酸鹽產(chǎn)品中砷含量不超標(biāo)的要求。