本发明涉及湿法磷酸净化，具体涉及一种撞击流耦合超声波强化混合萃取湿法磷酸中杂质的方法。
背景技术：
1、磷酸是一种重要的化工原料，在工业生产中根据提取工艺不同，主要分为热法磷酸和湿法磷酸。湿法磷酸主要是通过酸液(例如硫酸)与磷矿粉反应，然后依次经过过滤、脱氧、除杂、萃取和净化等工艺步骤精制而成。目前，湿法磷酸因其原料易得、成本较低、磷的转化率和回收率高以及能耗低等优点，逐步取代热法磷酸，在目前发达国家工业磷酸的占比已经达到80％。由于我国的湿法磷酸净化技术相对落后，湿法磷酸的生产主要集中在低端产品领域，所得产品含有较多杂质，多用于化肥领域，在其他领域的应用受到极大限制。近几年，随着黄磷成本走高和净化技术的进步，湿法磷酸逐步具有成本优势。
2、然而，湿法磷酸由于其作为酸矿反应产物，磷酸中含有较多杂质，例如铁、铝、钙、镁等金属离子以及氯离子、硫酸根离子等。这些杂质不仅会影响产品质量，还会损害生产设备和环境，并且需要经过净化浓缩之后才能进行生产工业级磷酸盐、饲料级磷酸盐等。针对湿法磷酸中杂质含量较高的问题，需要在湿法磷酸高质资源化利用前对磷酸进行预处理，去除磷酸中的杂质。
3、例如，cn114044498a中公开了一种湿法磷酸净化方法，该方法将mibk和醇按一定质量比组成萃取有机相，然后加入到硫酸法湿法磷酸中进行萃取，之后采用磷酸洗涤剂对萃取后的有机相进行洗涤；cn116750735a公开了一种湿法磷酸纯化方法，该方法首先采用高选择性阳离子萃取剂脱除铁镁铝等金属阳离子，然后进行浓缩、悬浮结晶、洗涤和稀释，得到高纯磷酸；cn115608002a公开了一种强化磷矿酸解料浆萃取的装置及方法，通过在塔体中设置流态化混合段，并在萃取剂中引入微气泡形成多相流，实现了磷矿酸解料浆的高效萃取。
4、但是，现有的湿法磷酸中杂质的脱除方法难以有效混合料浆和萃取剂，导致萃取率不高，难以满足生产需求。因此，提供一种能够充分促进磷酸和有机相混合，提升萃取效果从而去除湿法磷酸中杂质的方法，是目前需要解决的技术问题。
技术实现思路
1、针对以上问题，本发明的目的在于提供一种撞击流耦合超声波强化混合萃取湿法磷酸中杂质的方法，与现有技术相比，本发明通过采用撞击流耦合超声波的方式强化萃取过程，有利于湿法磷酸与萃取剂的强化分散与混合，从而有效去除湿法磷酸中的杂质。
2、为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
3、本发明提供一种撞击流耦合超声波强化混合萃取湿法磷酸中杂质的方法，所述方法包括以下步骤：
4、以湿法磷酸为水相，以萃取剂体系为有机相，将水相和有机相分别形成两股射流进行撞击并发生混合萃取，同时施加超声波强化水相和有机相的混合萃取过程，然后分液，得到净化磷酸和负载萃取剂。
5、本发明中，将水相和有机相以撞击流的形式进行混合萃取，并且引入超声波强化混合过程，实现了湿法磷酸和萃取剂在微观和宏观层面上的高效混合，有利于促进萃取剂与杂质离子进行充分的阳离子交换和络合反应，从而加速了萃取过程，提升了对湿法磷酸中铁、铝等杂质的萃取率。
6、优选地，所述萃取剂体系所用的萃取剂包括三烷基氧化膦(trpo)、磷酸三丁酯(tbp)、二(2，4，4-三甲基戊基)次磷酸(p272)、甲基膦酸二甲庚酯(p350)、二(2-乙基-己基)磷酸酯(p204)、2-乙基己基磷酸单-2-乙基己酯(p507)、乙酸乙酯、乙酸戊酯、甲基异丁基酮、环己酮、异戊醇、三烷基甲胺、二癸胺或三辛胺中的任意一种或至少两种的组合。
7、本发明中，优选采用的上述萃取剂含有p＝o及p-oh，适用的磷酸浓度范围广泛，对于p2o5质量浓度为5-80％的湿法磷酸均可满足使用要求，能够高效萃取湿法磷酸中铁离子和铝离子。
8、本发明中，所述萃取剂体系包括萃取剂和稀释剂，所述稀释剂可以采用任何本领域内常用于萃取的稀释剂，例如可以是煤油、磺化煤油、环己烷、二甲苯、正庚烷、正己烷、邻二甲苯、间二甲苯、醋酸丁酯或醋酸异戊酯中的任意一种或至少两种的组合。
9、优选地，所述萃取剂体系中萃取剂的质量浓度为5-65％，例如可以是5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％或65％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
10、优选地，所述混合萃取的反应时间为1-60min，例如可以是1min、10min、15min、20min、25min、30min、35min、40min、45min、50min、55min或60min，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
11、优选地，所述混合萃取的温度为20-90℃，例如可以是20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃或90℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
12、优选地，所述混合萃取后进行静置。
13、优选地，所述静置的时间为1-2h，例如可以是1h、1.2h、1.4h、1.6h、1.8h或2h，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
14、优选地，所述湿法磷酸包括采用酸液分解磷矿粉后，依次经过分离和净化得到的湿法磷酸。
15、优选地，所述湿法磷酸中按质量百分含量计，含有10-40％的p2o5，例如可以是10％、15％、20％、25％、30％、35％或40％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用；0.1-1.2％的fe，例如可以是0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％或1.2％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用；0.3-3.5％的al，例如可以是0.3％、0.5％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％或3.5％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
16、本发明中，所述湿法磷酸的杂质除fe、al等外，例如还包括mg等，本发明对mg也具有一定的去除效果。
17、优选地，所述水相和有机相的液体喷口最高速度各自独立地为0.5-10m/s，例如可以是0.5m/s、1m/s、1.5m/s、2m/s、2.5m/s、3m/s、3.5m/s、4m/s、4.5m/s、5m/s、5.5m/s、6m/s、6.5m/s、7m/s、7.5m/s、8m/s、8.5m/s、9m/s、9.5m/s或10m/s，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
18、优选地，所述水相和有机相在反应器中的流量各自独立地为5-25l/h，例如可以是5l/h、6l/h、8l/h、10l/h、12l/h、14l/h、16l/h、18l/h、20l/h、22l/h、24l/h或25l/h，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
19、优选地，所述混合萃取中超声波的频率为20-100khz，例如可以是20khz、30khz、40khz、50khz、60khz、70khz、80khz、90khz或100khz，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
20、优选地，所述负载萃取剂进行再生后得到再生萃取剂回用于混合萃取过程。
21、优选地，所述再生所用的反萃剂包括稀盐酸、稀硝酸、草酸铵或水中的任意一种。
22、优选地，所述稀盐酸、稀硝酸和草酸铵的浓度各自独立地为0.1-1mol/l，例如可以是0.1mol/l、0.2mol/l、0.4mol/l、0.6mol/l、0.8mol/l或1mol/l，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
23、优选地，所述再生的时间为10-30min，例如可以是10min、12min、14min、16min、18min、20min、22min、24min、26min、28min或30min，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
24、优选地，所述混合萃取的过程在撞击流耦合超声波反应器中进行。
25、优选地，所述撞击流耦合超声波反应器包括有机相入口和水相入口。
26、优选地，所述有机相入口和水相入口分别设置喷嘴。
27、优选地，所述撞击流耦合超声波反应器的底部设置超声波发生器。
28、优选地，所述撞击流耦合超声波反应器的底部出口与分液装置连接。
29、优选地，所述分液装置的上部有机相出口与负载萃取剂收集装置连接。
30、优选地，所述分液装置的底部水相出口与净化磷酸收集装置连接。
31、本发明中，将水相和有机相分别从水相入口和有机相入口送入，并通过喷嘴形成两股射流，通过两股射流进行撞击混合，同时通过底部的超声波发生器施加超声波，能够进一步强化混合萃取过程，之后混合萃取后的料液经过反应器的底部出口进入分液装置，水相和有机相静置分层，其中负载萃取剂通过上部有机相出口进行收集，净化磷酸通过底部水相出口进行收集。
32、作为本发明的优选技术方案，所述方法包括以下步骤：
33、以湿法磷酸为水相，以萃取剂体系为有机相，所述萃取剂体系所用的萃取剂包括三烷基氧化膦、磷酸三丁酯、二(2，4，4-三甲基戊基)次磷酸、甲基膦酸二甲庚酯、二(2-乙基-己基)磷酸酯、2-乙基己基磷酸单-2-乙基己酯、乙酸乙酯、乙酸戊酯、甲基异丁基酮、环己酮、异戊醇、三烷基甲胺、二癸胺或三辛胺中的任意一种或至少两种的组合，所述萃取剂体系中萃取剂的质量浓度为5-65％，将水相和有机相分别形成两股射流进行撞击并发生混合萃取，所述水相和有机相的液体喷口最高速度各自独立地为0.5-10m/s，所述水相和有机相在反应器中的流量各自独立地为5-25l/h，所述混合萃取的反应时间为1-60min，所述混合萃取的温度为20-90℃，所述混合萃取的同时施加20-100khz的超声波强化水相和有机相的混合萃取过程，然后静置1-2h，之后分液，得到净化磷酸和负载萃取剂；
34、所述负载萃取剂进行再生10-30min后得到再生萃取剂回用于混合萃取过程，所述再生所用的反萃剂包括稀盐酸、稀硝酸、草酸铵或水中的任意一种，所述稀盐酸、稀硝酸和草酸铵的浓度各自独立地为0.1-1mol/l。
35、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
36、(1)本发明中通过采用撞击流耦合超声波方法强化萃取过程，能够促进湿法磷酸和萃取剂之间的分散和混合，从而显著提升萃取率，有效降低湿法磷酸中的杂质含量，在较优条件下，对湿法磷酸中fe3+的萃取率达到97％以上，对al3+的萃取率达到74.75％以上，在更优条件下，fe3+的萃取率达到99％以上，al3+的萃取率达到90％以上。
37、(2)本发明提供的萃取湿法磷酸中杂质的方法具有萃取速度快、效果显著、设备简单并且成本低廉等优点，为湿法磷酸的高品质应用提供了坚实的技术支撑。
1.一种撞击流耦合超声波强化混合萃取湿法磷酸中杂质的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述萃取剂体系所用的萃取剂包括三烷基氧化膦、磷酸三丁酯、二(2，4，4-三甲基戊基)次磷酸、甲基膦酸二甲庚酯、二(2-乙基-己基)磷酸酯、2-乙基己基磷酸单-2-乙基己酯、乙酸乙酯、乙酸戊酯、甲基异丁基酮、环己酮、异戊醇、三烷基甲胺、二癸胺或三辛胺中的任意一种或至少两种的组合；
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述混合萃取的反应时间为1-60min；
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述混合萃取后进行静置；
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述湿法磷酸包括采用酸液分解磷矿粉后，依次经过分离和净化得到的湿法磷酸；
6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，所述水相和有机相的液体喷口最高速度各自独立地为0.5-10m/s；
7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述混合萃取中超声波的频率为20-100khz。
8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，所述负载萃取剂进行再生后得到再生萃取剂回用于混合萃取过程；
9.根据权利要求1-8任一项所述的方法，其特征在于，所述混合萃取的过程在撞击流耦合超声波反应器中进行；
10.根据权利要求1-9任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
