專利名稱：一種磷酸氫鈣制備高純磷酸的方法
一種磷酸氫鈣制備高純磷酸的方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種磷酸氫鈣制備高純磷酸的方法。
背景技術(shù)：
目前，高純磷酸的生產(chǎn)廣泛采用兩種方法一種是熱法生產(chǎn)，所的磷酸雖然磷酸產(chǎn)品純度高，能滿足工業(yè)磷酸的要求；但由于原料黃磷能耗高，致使熱法工業(yè)磷酸的價(jià)格較高。另一種是用硫酸或鹽酸分解磷礦后經(jīng)處理得到粗磷酸，再用萃取劑萃取其中的磷酸；雖然能生產(chǎn)出高質(zhì)量的高純級(jí)磷酸，但在萃取過程中由于粗酸中的雜質(zhì)種類多、含量高，以及萃取劑具有一定的選擇性，導(dǎo)致磷酸萃取工段萃取率不高，萃取后反萃及凈化工序復(fù)雜。
在現(xiàn)有技術(shù)中，高純磷酸的制備方法還有很多，但都存在著不足?；瘜W(xué)沉淀法凈化深度不夠，同時(shí)引人了另一種離子，不利于凈化處理。有機(jī)溶劑萃取法由于采用多級(jí)萃取設(shè)備和反萃設(shè)備加上有機(jī)溶劑，不但成本高，而且揮發(fā)性強(qiáng)、易燃、易爆，因而必須增加安全設(shè)施及有機(jī)溶劑回收設(shè)備，故流程復(fù)雜、設(shè)備多、投資費(fèi)用較高；另外，所得精制酸濃度較低， 且生成了含有大量雜質(zhì)的殘?jiān)?。溶劑沉淀法中磷酸與溶劑的分離需要蒸餾，能耗高，且溶劑回收時(shí)有一定損失，雜質(zhì)去除率不高，磷酸的收率也受到了一定限制。離子交換法在目前還只能用較稀的磷酸作原料，由于樹指用量大，故所得酸需進(jìn)一步濃縮，且離子交換樹脂需進(jìn)行再生處理，因此需增設(shè)再生設(shè)備和消耗一定量的化學(xué)藥劑，成本較高。結(jié)晶法的缺點(diǎn)是一次結(jié)晶得不到高純度磷酸，必須進(jìn)行多次結(jié)晶，同時(shí)要盡可能使純的結(jié)晶與不純的母液分離，還必須研究不純母液的利用等。濃縮凈化法的不足是所得磷酸純度不高，需進(jìn)一步凈化；因濃縮時(shí)對(duì)設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，而對(duì)設(shè)備材質(zhì)要求高。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種磷酸氫鈣制備高純磷酸的方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中磷酸制備法流程復(fù)雜、成本高、能耗高、雜質(zhì)多的問題。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下。
一種磷酸氫鈣制備高純磷酸的方法，其特征在于利用濕法磷酸生成的磷酸氫鈣沉淀與稀硫酸溶液進(jìn)行置換反應(yīng)，得到硫酸鈣和粗磷酸，然后分離得到粗磷酸，加入萃取劑反應(yīng)并分離有機(jī)相和萃余相，萃余相回收循環(huán)使用，有機(jī)相則用稀磷酸反萃、分離得到有機(jī)相洗滌液，即高純磷酸。
上述的一種磷酸氫鈣制備高純磷酸的方法，主要包括以下步驟
(I)配制稀硫酸溶液
在攪拌情況將水緩慢加入硫酸中，將其配制為濃度在30%_65%稀硫酸；
(2)升溫，加入五硫化二磷和磷酸氫鈣
將配制好的硫酸送入反應(yīng)槽內(nèi)，升溫至70 85°C，加入質(zhì)量為硫酸質(zhì)量O. 3%。
1%。的五硫化二磷和磷酸氫鈣，此過程中，磷酸氫鈣中的重金屬砷等與五硫化二磷反應(yīng)生成不溶于酸硫化物沉淀，攪拌反應(yīng)40 120min,得到粗磷酸、金屬硫化物和石膏混合物；
(3)將粗磷酸和石膏過濾分離
在攪拌反應(yīng)完成后，將粗磷酸和石膏過濾分離，濾餅石膏用于建材產(chǎn)品的生產(chǎn)，濾液粗磷酸送入萃取槽；
(4)加入萃取劑進(jìn)行萃取
在萃取槽中加入不溶于水、能溶解磷酸的有機(jī)萃取劑脂肪醇和/或有機(jī)磷酸酯/ 醚/酮等攪拌均勻進(jìn)行萃取，萃取時(shí)間為5 20min,萃取結(jié)束后,將有機(jī)相和萃余相分離， 所得萃余相返回反應(yīng)槽內(nèi)循環(huán)利用；
(5)加入稀磷酸反萃
有機(jī)相分離后用水或雜質(zhì)含量滿足高純級(jí)磷酸的稀磷酸洗滌反萃，反萃時(shí)間在 5 20min,反萃完成后分離有機(jī)相洗漆液,有相萃取劑循環(huán)使用，洗漆液即為高純磷酸。
所述步驟(2)中五硫化二磷在磷酸氫鈣品質(zhì)達(dá)到飼料級(jí)磷酸氫鈣要求時(shí)加入量以O(shè).3%。計(jì)；在金屬含量稍高時(shí)增大加入量。
所述步驟(2)中磷酸氫鈣為濕法磷酸生產(chǎn)的磷酸氫鈣。
本發(fā)明的有益效果工藝簡(jiǎn)單，成本較低，生產(chǎn)流程短；使用的萃取劑量較少，其雜質(zhì)含量低，萃取率高；原料磷酸氫鈣容易獲得；避免了濕法磷酸凈化中分步除雜的現(xiàn)象， 從工藝上減少了對(duì)磷酸的損耗，相比于傳統(tǒng)的濕法磷酸凈化，所需成本較低；副產(chǎn)物為雜質(zhì)含量低的磷石膏硫酸鈣，可經(jīng)進(jìn)一步處理制備磷石膏晶，不但解決了磷石膏堆積處理的難題，還得到了高經(jīng)濟(jì)價(jià)值的副產(chǎn)物。本發(fā)明使用濃度不高于65%的硫酸，有利于磷酸氫鈣徹底分解；因?yàn)榱姿釟溻}和硫酸的反應(yīng)屬于液固表面反應(yīng)，若硫酸濃度高于65%，將會(huì)使反應(yīng)生成的硫酸鈣包裹在磷酸氫鈣表面，使磷酸氫鈣分解 不徹底。在磷酸生成過程中，為保證反應(yīng)速度和能耗，溫度控制在70 85°C，可確保以最短的反應(yīng)時(shí)間生成有利于過濾的二水石膏。由于目前濕法磷酸生產(chǎn)的磷酸氫鈣雜質(zhì)較少，且大部分雜質(zhì)以磷酸鹽的形式存在，因此使用硫酸與磷酸氫鈣反應(yīng)不會(huì)對(duì)高純磷酸的品質(zhì)帶來太大影響。


圖1為本發(fā)明的流程簡(jiǎn)圖。
具體實(shí)施方式
為了加深對(duì)本發(fā)明的理解，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。
圖1為本發(fā)明的流程簡(jiǎn)圖，如圖1所示，本發(fā)明主要是先向稀硫酸溶液中加入五硫化二磷和磷酸氫鈣反應(yīng)生成粗磷酸和石膏，然后向粗磷酸中加入萃取劑反應(yīng)得到有機(jī)相和萃取相，萃取相回收用作萃取劑，有機(jī)相和稀磷酸反應(yīng)得到高純磷酸。
實(shí)施例1
將質(zhì)量濃度為60%的稀硫酸600g升溫至70°C，在攪拌的情況下緩慢加入飼料級(jí)磷酸氫韓500g、五硫化二磷O. 2g,保溫?cái)嚢?0min過濾,濾餅用20ml水洗漆一次,濾液加入磷酸三丁酯和環(huán)己酮的混合物600ml，分兩次萃取，萃取時(shí)間為5min，萃取完后有機(jī)相用 IOOml水反萃,反萃時(shí)間在5min,得磷酸400g,磷酸質(zhì)量含量75. 2%,其他指標(biāo)均到達(dá)高純磷酸標(biāo)準(zhǔn)。
實(shí)施例2
將500g質(zhì)量濃度為65%的稀硫酸升溫至75°C，緩慢加入飼料級(jí)磷酸氫鈣455g、五硫化二磷O. 18g,保溫?cái)嚢?0min過濾,濾餅用25ml水洗漆一次,濾液用600ml磷酸三丁酯分兩次萃取，萃取時(shí)間為20min,萃取完后有機(jī)相用90ml水反萃,反萃時(shí)間在20min,得磷酸 350g，磷酸質(zhì)量濃度74. 5%，其他指標(biāo)均達(dá)到高純酸標(biāo)準(zhǔn)。
實(shí)施例3
將500g質(zhì)量濃度為30%的稀硫酸升溫至85°C，緩慢加入飼料級(jí)磷酸氫鈣455g、五硫化二磷O. 18g,保溫?cái)嚢?20min過濾,濾餅用25ml水洗漆一次,濾液用600ml磷酸三丁酯分兩次萃取，萃取時(shí)間為15min,萃取完后有機(jī)相用90ml水反萃,反萃時(shí)間在15min,得磷 酸 350g，磷酸質(zhì)量濃度74%，其他指標(biāo)均達(dá)到高純酸標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種磷酸氫鈣制備高純磷酸的方法，其特征在于利用濕法磷酸生成的磷酸氫鈣沉淀與稀硫酸溶液進(jìn)行置換反應(yīng)，得到硫酸鈣和粗磷酸，然后分離得到粗磷酸，加入萃取劑反應(yīng)并分離有機(jī)相和萃余相，萃余相回收循環(huán)使用，有機(jī)相則用稀磷酸反萃、分離得到有機(jī)相洗滌液，即高純磷酸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磷酸氫鈣制備高純磷酸的方法，其特征在于主要包括以下步驟(1)配制稀硫酸溶液在攪拌情況將水緩慢加入硫酸中，將其配制為濃度在30%-65%稀硫酸；(2)升溫，加入五硫化二磷和磷酸氫鈣將配制好的硫酸送入反應(yīng)槽內(nèi)，升溫至70 85 °C，加入質(zhì)量為硫酸質(zhì)量O. 3%。 I %。的五硫化二磷和磷酸氫鈣，攪拌反應(yīng)40 120min，得到粗磷酸和石膏混合物；(3)將粗磷酸和石膏過濾分離在攪拌反應(yīng)完成后，將粗磷酸和石膏過濾分離，濾餅石膏用于建材產(chǎn)品的生產(chǎn)，濾液粗磷酸送入萃取槽；(4)加入萃取劑進(jìn)行萃取在萃取槽中加入不溶于水、能溶解磷酸的有機(jī)萃取劑脂肪醇和/或有機(jī)磷酸酯/醚/ 酮等攪拌均勻進(jìn)行萃取，萃取時(shí)間為5 20min，萃取結(jié)束后，將有機(jī)相和萃余相分離，所得萃余相返回反應(yīng)槽內(nèi)循環(huán)利用；(5)加入稀磷酸反萃有機(jī)相分離后用水或雜質(zhì)含量滿足高純級(jí)磷酸的稀磷酸洗滌反萃，反萃時(shí)間在5 20min,反萃完成后分離有機(jī)相洗漆液,有相萃取劑循環(huán)使用,洗漆液即為高純磷酸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磷酸氫鈣制備高純磷酸的方法，其特征在于所述步驟(2)中五硫化二磷在磷酸氫鈣品質(zhì)達(dá)到飼料級(jí)磷酸氫鈣要求時(shí)加入量以O(shè). 3%。計(jì)；在金屬含量稍高時(shí)增大加入量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磷酸氫鈣制備高純磷酸的方法，其特征在于所述步驟(2)中磷酸氫鈣為濕法磷酸生產(chǎn)的磷酸氫鈣。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種磷酸氫鈣制備高純磷酸的方法，是利用濕法磷酸生成的磷酸氫鈣沉淀與稀硫酸溶液進(jìn)行置換反應(yīng)，得到硫酸鈣和粗磷酸，然后分離得到粗磷酸，加入萃取劑反應(yīng)并分離有機(jī)相和萃余相，萃余相回收循環(huán)使用，有機(jī)相則用稀磷酸反萃、分離得到有機(jī)相洗滌液，即高純磷酸。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，成本較低，生產(chǎn)流程短；使用的萃取劑量較少，其雜質(zhì)含量低，萃取率高；原料磷酸氫鈣容易獲得；避免了濕法磷酸凈化中分步除雜的現(xiàn)象，從工藝上減少了對(duì)磷酸的損耗；副產(chǎn)物為雜質(zhì)含量低的磷石膏硫酸鈣，可經(jīng)進(jìn)一步處理制備磷石膏晶，不但解決了磷石膏堆積處理的難題，還得到了高經(jīng)濟(jì)價(jià)值的副產(chǎn)物。
文檔編號(hào)C01B25/222GK102992288SQ201210537358
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月12日
發(fā)明者彭寶林, 廖吉星, 朱飛武, 張麗, 韓朝, 宋同彬, 潘禮富, 周勇, 王先煒, 鄭超, 謝靜 申請(qǐng)人:貴州開磷(集團(tuán))有限責(zé)任公司