磷化工团队在湿法磷酸氟回收领域取得研究进展

氟资源作为我国重要的战略资源，大自然中可工业化利用的氟资源仅有从萤石和磷矿石中回收提取。随着氟化工行业逐渐崛起，以及新材料和新能源等战略性新兴行业快速发展，受限于萤石开采过度以及政策监管加码，回收磷矿石伴生的氟资源成为了氟化工行业原料的重要来源，也是磷化工行业治理环境污染的重要途径。而就目前国内而言，磷矿石中伴生的氟资源量占氟资源总量的97.7%以上，主要从磷酸副产的氟硅酸中进行回收利用。基于工艺技术瓶颈和环保政策日益趋紧，氟资源的回收利用及回收率成为了国内乃至国际磷化工行业的一道难题。

继前期湿法磷酸生产过程中液相氟的赋存形态研究成果。近日，昆明理工大学化学工程学院磷化工团队开发了共沉淀技术用于实现湿法磷酸中氟回收和金属杂质的同时去除。通过设计金属阳离子（Na⁺，Mg²⁺和Al³⁺）与F^-在水溶液和磷酸体系中不同摩尔比的组合，以探索共沉淀规律。研究结果表明，在纯体系中，当n(Na⁺): n(Al³⁺): n(Mg²⁺): n(F^-) = 5: 1.5: 1: 6时，Al³⁺、Mg²⁺和F^-最终以NaAlMgF₆和Na₃AlF₆的形式共沉淀，其去除率可达90%以上。DFT计算联合XRD精修进一步证实了NaMgAlF₆沉淀结构最稳定。在此基础上，在工业WPA中额外加入Na⁺和F^-，使Na⁺、Al³⁺、Mg²⁺和F^-以NaAlMgF₆的形式共沉淀，在最佳条件下，最终去除率可达90%以上。此外，还实现了Na⁺和F^-的低成本循环回收。这些发现对磷矿及其他矿石中氟资源的高效利用具有重要的经济和环境意义。

上述研究成果以《Simultaneous removal of Al³⁺, Mg²⁺and F^-from wet-process phosphoric acid achieved by a co-precipitation strategy》为题发表在化工领域TOP学术期刊《Separation and Purification Technology》上。昆明理工大学化学工程学院为论文第一署名单位，博士研究生何宾宾为论文第一作者，梅毅教授和祖运副教授为论文共同通讯作者，该研究工作得到了国家自然科学基金、云南省基础研究项目基金，云南省“兴滇英才支持计划”青年人才专项以及云南省磷化工节能与新材料重点实验室平台的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.seppur.2024.126855