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領域
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：
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，導致磷酸萃取工段萃取率不高，萃取后反萃及凈化工序復雜。
在現(xiàn)有技術中，高純磷酸的制備方法還有很多，但都存在著不足?；瘜W沉淀法凈化深度不夠，同時引人了另一種離子，不利于凈化處理。有機溶劑萃取法由于采用多級萃取設備和反萃設備加上有機溶劑，不但成本高，而且揮發(fā)性強、易燃、易爆，因而必須增加安全設施及有機溶劑回收設備，故流程復雜、設備多、投資費用較高；另外，所得精制酸濃度較低， 且生成了含有大量雜質(zhì)的殘渣。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，故所得酸需進一步濃縮，且離子交換樹脂需進行再生處理，因此需增設再生設備和消耗一定量的化學藥劑，成本較高。結晶法的缺點是一次結晶得不到高純度磷酸，必須進行多次結晶，同時要盡可能使純的結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，需進一步凈化；因濃縮時對設備腐蝕嚴重，而對設備材質(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)有技術中磷酸制備法流程復雜、成本高、能耗高、雜質(zhì)多的問題。
本發(fā)明的技術方案如下。
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行置換反應，得到硫酸鈣和粗磷酸，然后分離得到粗磷酸，加入萃取劑反應并分離有機相和萃余相，萃余相回收循環(huán)使用，有機相則用稀磷酸反萃、分離得到有機相洗滌液，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生成不溶于酸硫化物沉淀，攪拌反應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)加入萃取劑進行萃取
在萃取槽中加入不溶于水、能溶解磷酸的有機萃取劑脂肪醇和/或有機磷酸酯/ 醚/酮等攪拌均勻進行萃取，萃取時間為5 20min,萃取結束后,將有機相和萃余相分離， 所得萃余相返回反應槽內(nèi)循環(huán)利用；
(5)加入稀磷酸反萃
有機相分離后用水或雜質(zhì)含量滿足高純級磷酸的稀磷酸洗滌反萃，反萃時間在 5 20min,反萃完成后分離有機相洗漆液,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)達到飼料級磷酸氫鈣要求時加入量以O.3%。計；在金屬含量稍高時增大加入量。
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)濟價值的副產(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；因為磷酸氫鈣和硫酸的反應屬于液固表面反應，若硫酸濃度高于65%，將會使反應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，為保證反應速度和能耗，溫度控制在70 85°C，可確保以最短的反應時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不會對高純磷酸的品質(zhì)帶來太大影響。
圖1為本發(fā)明的流程簡圖。
具體實施方式
為了加深對本發(fā)明的理解，下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但不構成對本發(fā)明保護范圍的限定。
圖1為本發(fā)明的流程簡圖，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生成粗磷酸和石膏，然后向粗磷酸中加入萃取劑反應得到有機相和萃取相，萃取相回收用作萃取劑，有機相和稀磷酸反應得到高純磷酸。
實施例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磷酸氫韓500g、五硫化二磷O. 2g,保溫攪拌70min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，萃取時間為5min，萃取完后有機相用 IOOml水反萃,反萃時間在5min,得磷酸400g,磷酸質(zhì)量含量75. 2%,其他指標均到達高純磷酸標準。
實施例2
將500g質(zhì)量濃度為65%的稀硫酸升溫至75°C，緩慢加入飼料級磷酸氫鈣455g、五硫化二磷O. 18g,保溫攪拌90min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，萃取時間為20min,萃取完后有機相用90ml水反萃,反萃時間在20min,得磷酸 350g，磷酸質(zhì)量濃度74. 5%，其他指標均達到高純酸標準。
實施例3
將500g質(zhì)量濃度為30%的稀硫酸升溫至85°C，緩慢加入飼料級磷酸氫鈣455g、五硫化二磷O. 18g,保溫攪拌120min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，萃取時間為15min,萃取完后有機相用90ml水反萃,反萃時間在15min,得磷 酸 350g，磷酸質(zhì)量濃度74%，其他指標均達到高純酸標準。
權利要求
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行置換反應，得到硫酸鈣和粗磷酸，然后分離得到粗磷酸，加入萃取劑反應并分離有機相和萃余相，萃余相回收循環(huán)使用，有機相則用稀磷酸反萃、分離得到有機相洗滌液，即高純磷酸。
2.根據(jù)權利要求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)加入萃取劑進行萃取在萃取槽中加入不溶于水、能溶解磷酸的有機萃取劑脂肪醇和/或有機磷酸酯/醚/ 酮等攪拌均勻進行萃取，萃取時間為5 20min，萃取結束后，將有機相和萃余相分離，所得萃余相返回反應槽內(nèi)循環(huán)利用；(5)加入稀磷酸反萃有機相分離后用水或雜質(zhì)含量滿足高純級磷酸的稀磷酸洗滌反萃，反萃時間在5 20min,反萃完成后分離有機相洗漆液,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)達到飼料級磷酸氫鈣要求時加入量以O. 3%。計；在金屬含量稍高時增大加入量。
4.根據(jù)權利要求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行置換反應，得到硫酸鈣和粗磷酸，然后分離得到粗磷酸，加入萃取劑反應并分離有機相和萃余相，萃余相回收循環(huán)使用，有機相則用稀磷酸反萃、分離得到有機相洗滌液，即高純磷酸。本發(fā)明工藝簡單，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)濟價值的副產(chǎn)物。
文檔編號C01B25/222GK102992288SQ201210537358
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月12日 優(yōu)先權日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 申請人:貴州開磷(集團)有限責任公司