磷酸的制備方法及應(yīng)用

[db:作者] / 2023-02-07 00:00

磷酸

[物化性質(zhì)]磷酸，分子式為H3PO4，相對(duì)分子質(zhì)量為98.00，無(wú)色斜方晶體，密度1.834，熔點(diǎn)42.35℃。一般商品是含有83%～98% H3PO4的稠厚液體，溶于水和乙醇。加熱到213℃時(shí)，失去一部分水而轉(zhuǎn)變?yōu)榻沽姿?，進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)槠姿帷?duì)皮膚有些腐蝕性，能吸收空氣中的水分，酸性介于強(qiáng)酸和弱酸之間。用途很廣，如制磷酸鹽、甘油磷酸酯、磷酸銨肥料，并用作化學(xué)試劑等。

[制備方法]制法主要有萃取法和熱法兩種，分別稱(chēng)萃取磷酸和熱法磷酸。

(1)黃磷氣化后導(dǎo)入空氣或過(guò)熱水蒸氣使其氧化，生成五氧化磷，用水吸收，經(jīng)除砷而得。

(2)用硝酸使磷氧化而得。

(3)磷酸三鈣與稀硫酸共熱，經(jīng)分解后，濾出濾液，再濃縮而得。

(4)中國(guó)專(zhuān)利03131935.1中介紹了一種用93%～98%的濃硫酸萃取磷礦生產(chǎn)磷酸的方法。硫酸和磷礦按一定比例分別加入兩個(gè)串聯(lián)的等體積的圓筒形反應(yīng)槽中。每個(gè)反應(yīng)槽都裝有若干個(gè)硫酸分布器和表面冷卻器，以及單臺(tái)大循環(huán)量的中心攪拌槳。冷空氣從表面冷卻器和硫酸分布器拋灑起來(lái)的料漿表面掠過(guò)，被加熱增濕，從而帶走水蒸氣。萃取反應(yīng)在兩個(gè)槽中同時(shí)進(jìn)行，可以分別控制兩個(gè)槽的操作條件，更有利于分解磷礦和使結(jié)晶粗大；硫酸在硫酸分布器的拋灑下易分散，更均勻，不會(huì)局部產(chǎn)生大量SO42-過(guò)量。本工藝對(duì)磷礦適應(yīng)性強(qiáng)，可有效提高P2O5的萃取率。

具體操作步驟有：采用自制的6×104t/aP2O5磷酸萃取裝置，原料93%～95%的濃硫酸按8：2(重量比)、磷礦漿按7：3(質(zhì)量比)分別加入1#反應(yīng)槽和2#反應(yīng)槽，反應(yīng)料漿停留時(shí)間4.9h，中心攪拌槳電機(jī)功率90kW，1#反應(yīng)槽和2#反應(yīng)槽均配有4個(gè)硫酸分布器和4個(gè)表面冷卻器。1#反應(yīng)槽溫度80℃，P2O5濃度為24%～25%，液固比2.8：1，攪拌功率0.275kW/m3；2井反應(yīng)槽溫度70℃，P2O5濃度為27%～28%，液固比2.2：1，攪拌功率0.285kW/m3，P2O5萃取率≥97.5%，尾氣洗滌工序所配的尾氣風(fēng)機(jī)風(fēng)量為75000m3/h。

(5)中國(guó)專(zhuān)利94111777.4中介紹了一種用鹽酸法制取萃取磷酸的方法。將原料磷礦粉加入分解槽，制備萃取磷酸，利用制得的萃取磷酸對(duì)磷礦粉進(jìn)行預(yù)處理以除去碳酸鹽及磷酸中的游離鹽酸，經(jīng)澄清，上層清液即為目的物。而下層稠漿再與鹽酸進(jìn)行萃取反應(yīng)即得萃取磷酸，再經(jīng)澄清，上層清液輸往反應(yīng)槽重復(fù)初始程序，而底層酸渣移送至分離器后排除。此法因?qū)υ系V粉進(jìn)行了預(yù)處理，降低了其中的碳酸鹽含量，因此減少了28%～30%的鹽酸消耗量，降低了生產(chǎn)成本。

(6) 中國(guó)專(zhuān)利96117727.6中介紹了一種濕法磷酸的制備方法?，F(xiàn)有技術(shù)的濕法磷酸生產(chǎn)流程是：將粉碎的磷礦石與硫酸在酸解反應(yīng)槽內(nèi)反應(yīng)生成磷酸料漿，從酸解槽出來(lái)的磷酸料漿不分層次先后直接進(jìn)入真空過(guò)濾分離裝置進(jìn)行液固分離，分離出來(lái)的液相為成品磷酸，固相為磷石膏。對(duì)分離出來(lái)的固相磷石膏進(jìn)行水洗后排出。磷石膏的洗滌液與2/3左右的成品磷酸混合返回到酸解槽循環(huán)使用。該濕法磷酸的生產(chǎn)流程多年來(lái)為國(guó)內(nèi)外的生產(chǎn)企業(yè)所采用，是傳統(tǒng)的經(jīng)典流程。但該流程的不足之處是從酸解槽中出來(lái)的料漿不分先后直接進(jìn)入過(guò)濾分離裝置，帶來(lái)了諸多不利的后果。其一，料漿固相中的細(xì)小結(jié)晶粒子極易堵塞濾布(過(guò)濾介質(zhì))孔隙與濾渣層通道，導(dǎo)致過(guò)濾阻力增加，磷石膏含量增加，洗滌效果、過(guò)濾強(qiáng)度與過(guò)濾機(jī)生產(chǎn)能力下降，磷酸產(chǎn)率低。其二，料漿固相中的細(xì)小結(jié)晶粒子易穿透濾布，使成品磷酸中的固體含量增加，產(chǎn)品的質(zhì)量降低。其三，磷酸料漿全部進(jìn)入過(guò)濾分離裝置所得的成品磷酸中大部分又返回酸解槽循環(huán)，加大了過(guò)濾機(jī)負(fù)荷，增加了生產(chǎn)成本，降低了生產(chǎn)能力。

此工藝旨在克服已有技術(shù)的不足之處，提出了一種能使磷酸生產(chǎn)過(guò)程中的液固分離裝置生產(chǎn)能力提高，分離出來(lái)的液相成品磷酸含固量和固相磷石膏含濕量都低的濕法硫酸化優(yōu)化生產(chǎn)工藝流程。

主要工藝流程為：將粉碎的磷礦石和硫酸一起加入到酸解槽中進(jìn)行酸解反應(yīng)，生成磷酸料漿，將其加入到重力沉降槽中進(jìn)行粗分級(jí)，然后從沉降槽底部稠漿層引出料漿(含有較大結(jié)晶粒子部分的料漿);先加入到真空過(guò)濾機(jī)，待過(guò)濾介質(zhì)上形成濾渣層之后，將從沉降槽上部稀漿層引出的料漿再加入到過(guò)濾機(jī)，過(guò)濾，過(guò)濾液即為成品磷酸。此法生產(chǎn)的成品磷酸固含量低，P2O5回收率高。

[應(yīng)用]磷酸作為無(wú)機(jī)強(qiáng)酸，也可用于化學(xué)清洗(一般不采用磷酸清洗的方法)。磷酸比鹽酸的溶垢能力差，所以只有濃度較高時(shí)溶垢效果才好。如果避免磷酸鐵的沉淀，清洗鐵銹時(shí)磷酸的使用濃度必須超過(guò)25%，通常是不經(jīng)濟(jì)的，而且也增加了廢液的排放處理問(wèn)題。對(duì)各種金屬均有腐蝕，需要加入緩蝕劑。

用磷酸清洗的優(yōu)點(diǎn)是鋼鐵表面自然形成防銹膜。磷酸可用于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)檢修開(kāi)車(chē)時(shí)的清洗劑，例如20%的磷酸溶液，以硫脲或?yàn)趼逋衅窞橹饕煞?，分別與陽(yáng)離子、陰離子或非離子表面活性劑復(fù)配作為緩蝕劑在常溫下循環(huán)清洗，清洗后用水沖洗即可投入預(yù)膜運(yùn)行，這樣水冷卻器表面將形成均勻致密的保護(hù)膜，達(dá)到防腐作用。

用磷酸作為清洗介質(zhì)的特點(diǎn)和應(yīng)注意的事項(xiàng)如下：

①在磷酸的正鹽中，除了鉀鹽、鈉鹽和銨鹽以外，大多難溶于水。而磷酸的酸式鹽隨其所含氫離子的增加，溶解度加大。溶解度Ca3(PO4)2<CaHPO4<Ca(H2PO4)2。磷酸清洗后的許多產(chǎn)物在水中的溶解度小。例如，采用稀磷酸溶液溶解氧化鐵后，生成的磷酸鐵也很難溶解于水，影響清洗的效果。

②磷酸是多元酸，當(dāng)它與其他酸混合時(shí)，可以起到緩沖溶液的作用，有利于清洗液酸堿性的調(diào)節(jié)和控制。

③磷酸為難揮發(fā)酸，不會(huì)增加酸洗現(xiàn)場(chǎng)的酸霧，作業(yè)比較安全。

④磷酸的酸性較弱，對(duì)金屬基體的腐蝕較小，而且在鋼鐵等金屬表面生成的磷酸鐵等鹽，難溶于水，形成有保護(hù)性的磷化膜。因此，用磷酸清洗后的鋼鐵等金屬表面有一定的抗大氣腐蝕能力。

⑤高溫、高濃度的磷酸對(duì)許多金屬有很強(qiáng)的溶解能力，即使對(duì)不很活潑的銅、鎢、鈮等金屬，由于能生成雜多酸型的配合物，也能使之溶解。因此在清洗這類(lèi)金屬時(shí)應(yīng)加以注意。

⑥磷酸的價(jià)格比較高，使用的濃度又大，因此清洗成本比采用其他無(wú)機(jī)酸高。

工業(yè)清洗中常用的磷酸清洗液，一般使用40～60℃，10%～15%(質(zhì)量)的磷酸，有時(shí)使用濃度達(dá)25%。采用大于25%(質(zhì)量)的磷酸溶液清洗氧化皮，能生成溶解度較大的含磷雜多酸配合物，改善清洗效果，但是，成本比較高。

在對(duì)清洗后的工件有特殊要求時(shí)，才考慮使用磷酸。例如，為防止零件返銹的中間酸洗；預(yù)處理纖焊工件及釬焊氧化區(qū)表面的清洗等。磷酸不適于清洗鈣垢，因?yàn)樾律傻牧姿徕}也難溶于水。一般的清洗不首先考慮用磷酸。

上一篇：硝酸的制備方法

下一篇：N，N配位基螯合樹(shù)脂制備實(shí)例

食品安全檢測(cè)服務(wù)聯(lián)系電話：13613841283

標(biāo)簽:

食品安全網(wǎng) ：https://www.food12331.com

上一篇：N，N配位基螯合樹(shù)脂制備實(shí)例

下一篇：返回列表