氟資源作為我國重要的戰(zhàn)略資源，大自然中可工業(yè)化利用的氟資源僅有從螢石和磷礦石中回收提取。隨著氟化工行業(yè)逐漸崛起，以及新材料和新能源等戰(zhàn)略性新興行業(yè)快速發(fā)展，受限于螢石開采過度以及政策監(jiān)管加碼，回收磷礦石伴生的氟資源成為了氟化工行業(yè)原料的重要來源，也是磷化工行業(yè)治理環(huán)境污染的重要途徑。而就目前國內(nèi)而言，磷礦石中伴生的氟資源量占氟資源總量的97.7%以上，主要從磷酸副產(chǎn)的氟硅酸中進行回收利用。基于工藝技術(shù)瓶頸和環(huán)保政策日益趨緊，氟資源的回收利用及回收率成為了國內(nèi)乃至國際磷化工行業(yè)的一道難題。
繼前期濕法磷酸生產(chǎn)過程中液相氟的賦存形態(tài)研究成果。近日，昆明理工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院磷化工團隊開發(fā)了共沉淀技術(shù)用于實現(xiàn)濕法磷酸中氟回收和金屬雜質(zhì)的同時去除。通過設(shè)計金屬陽離子（Na+，Mg2+和Al3+）與F-在水溶液和磷酸體系中不同摩爾比的組合，以探索共沉淀規(guī)律。研究結(jié)果表明，在純體系中，當n(Na+): n(Al3+): n(Mg2+): n(F-) = 5: 1.5: 1: 6時，Al3+、Mg2+和F-最終以NaAlMgF6和Na3AlF6的形式共沉淀，其去除率可達90%以上。DFT計算聯(lián)合XRD精修進一步證實了NaMgAlF6沉淀結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定。在此基礎(chǔ)上，在工業(yè)WPA中額外加入Na+和F-，使Na+、Al3+、Mg2+和F-以NaAlMgF6的形式共沉淀，在最佳條件下，最終去除率可達90%以上。此外，還實現(xiàn)了Na+和F-的低成本循環(huán)回收。這些發(fā)現(xiàn)對磷礦及其他礦石中氟資源的高效利用具有重要的經(jīng)濟和環(huán)境意義。
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》為題發(fā)表在化工領(lǐng)域TOP學(xué)術(shù)期刊《Separation and Purification Technology》上。昆明理工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院為論文第一署名單位，博士研究生何賓賓為論文第一作者，梅毅教授和祖運副教授為論文共同通訊作者，該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金、云南省基礎(chǔ)研究項目基金，云南省“興滇英才支持計劃”青年人才專項以及云南省磷化工節(jié)能與新材料重點實驗室平臺的資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.seppur.2024.126855
