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作为一种战略物资,碘在工业、农业、国防等领域得到广泛应用。我国是一个缺碘的国家,从国外进口的碘占总需求量的90%以上。贵州瓮福磷矿石中富含碘,研究碘的赋存状态,有助于我们更好的认识元素碘的地球化学性质、了解碘的迁移规律,为综合利用矿石中的碘和寻找碘矿提供了依据。另外发现,在黄磷生产中黄磷废水经闭路处理可循环利用,而原料磷矿石中的碘随之得以富集。不影响生产的条件下,我们利用自主设计或选型的半工业化装置对黄磷废水中碘的提取工艺进行了研究。 利用各种方法对碘的赋存状态进行了研究。X射线衍射及红外分析表明,含碘磷矿石中的磷灰石主要是碳氟磷灰石。偏光显微镜观察分析表明,胶磷矿是主要的矿物,呈椭圆形并以内碎屑形式存于矿石中。化学分析物质含量表明,碘的含量随五氧化二磷含量的增加而增加,说明碘与胶磷矿中的碳氟磷灰石有密切的关系。X射能谱仪检测到的单元素是组成胶磷矿、石英、白云石、黄铁矿、褐铁矿等矿物的基本元素。单挑矿物表明,胶磷矿的碘含量远远大于其他单矿物的碘含量总和,说明碘元素和胶磷矿之间有密切的关系。磷矿石的R型聚类分析,也证明碘仅赋存于磷矿石的磷质中。升华法验证了碘不是以分子形式赋存于磷矿石的磷质中。浸提实验进一步说明碘主要以类质同象形式赋存于磷质晶格中。 半工业化试验采用改良的空气吹出工艺回收碘。黄磷工业循环废水经过氧化分离和还原吸收两个阶段,碘经过氧化、吹出和吸收富集后,然后在析碘器氧化析碘,干燥后得到粗碘。 氧化还原过程热力学分析表明,碘离子在双氧水酸性体系中的氧化和碘分子在二氧化硫吸收液中的还原反应能彻底进行,双氧水过量会发生过氧化现象。分子扩散模型分析表明黄磷废水中I-1浓度是影响扩散速率的客观因素,I-1在溶液中的传质速率很快。二氧化硫吸收液吸收碘的过程进行建模,结果显示液膜区发生的化学反应是吸收的增强因子,比纯粹的物理吸收要快的多。 半工业化试验表明,黄磷废水PH值越小,碘的吹出率越高,吹出率可超过70%。由于不改变黄磷生产工艺的实际条件(PH值为4.5),单因素分析的最佳工艺条件:黄磷废水循环量1500ml/s;氧化温度65℃;氧化剂量15ml/s;停留时间7分钟;气液比是150:1;吸收温度35℃;二氧化硫流速200ml/s;吸收塔液气比25:1。 在最佳工艺条件下,进行连续考查实验表明:碘的吹出率在50%左右,碘的吸收率约81%。吹出和吸收系统设备的设计或选型基本符合要求,吹出率过低,是由于黄磷废水体系复杂,例如PH值等指标不能改变,否则会影响生产。