[發明專利]一種制備磷酸鹽的方法

無效

• 申請號: 201110298430.2
• 申請日: 2011-09-30
• 公開（公告）號: CN102431983A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 武斌;李翠屏;朱家文;陳葵;紀利俊;吳艷陽
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: C01B25/26
• 分類號: C01B25/26;C01B25/28
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 鄧琪

技術領域

本發明屬于凈化磷酸和磷酸鹽制備方法，特別涉及一種制備磷酸鹽的方法。

背景技術

磷酸是生產磷銨、重過磷酸鈣和多種磷酸鹽制品的中間產品，是冶金、石油、化工、電子、醫藥、食品等行業不可缺少的原料。原料磷酸的純度，決定了后續產物鏈中各磷酸鹽的純度和用途。高純度磷酸鹽的制備，須用高純度磷酸或磷酸鹽為起始原料。純度介于工業級和電子級之間的功能性磷酸鹽，有較大的需求量；成本合理的制備方法，是保證其規模化應用的前提。

經過100多年的發展，因磷酸生產方法的不同而形成了磷酸鹽工業和磷肥工業并存的磷化工產業格局：以電解磷礦獲得黃磷制取熱法磷酸，形成了磷酸鹽工業產業鏈，而利用硫酸分解磷礦制取濕法磷酸則形成了磷肥工業產業鏈。其中，熱法磷酸由于其高能耗和高污染的特點，使其面臨著來自資源、能源和環境方面的多重壓力，而濕法磷酸經過凈化精制后，則可以達到熱法磷酸的標準，可代替熱法磷酸生產工業級或食品級磷酸鹽產品。通過對雜質含量較高的濕法磷酸進行凈化提純，生產精致磷酸取代熱法磷酸生產各種磷制品，已經成為世界磷化工高新技術的發展方向。

現有技術中的濕法磷酸的精制過程為預處理(包括脫硫、脫氟、脫色、脫重金屬等)，萃取，洗滌，反萃等，若想得到純度等級較高的磷酸，則這些步驟中間還要增加一些深度脫硫、脫氟、脫重金屬的步驟。其步驟繁多，工藝復雜。

國內外現有的磷酸鹽生產方法主要有中和法、有機萃取法、復分解法和電滲析法等。中和法中最具代表的工藝是用堿R(OH)_x與磷酸中和反應制磷酸鹽的工藝。但是，傳統方法中采用的反應介質為水相，反萃后磷酸水溶液通反應劑后，將水分蒸發掉，磷酸鹽才結晶析出，此過程需耗費大量的電能。如有機萃取法生產磷酸鉀鹽，是利用氯化鉀、磷酸和有機萃取劑，在接近飽和狀態下發生復分解反應，生成磷酸二氫鉀。如復分解法生產磷酸鈉鹽，是利用碳酸鈉同磷酸進行化學反應，以碳酸鈉代替氫氧化鈉生產磷酸鈉鹽。如電滲析法生產磷酸二氫鉀，是以氯化鉀和磷酸溶液為原料，利用離子交換膜在電場的作用下，陰離子和陽離子滲透膜，分別有選擇的允許H₂PO₄^-和K⁺穿過膜層，集中到中和室生成磷酸二氫鉀溶液，H⁺和Cl^-離子分別移到陰極和陽極生產氫氣和氯氣逸出。

發明內容

本發明在濕法磷酸萃取凈化現有研究和應用的基礎上，提出了一種制備磷酸鹽的方法，以濕法磷酸為用料，制備出工業級磷酸鹽、食品級磷酸鹽和高純級磷酸鹽，此種方法在保證產品質量的前提下，能降低生產成本和產品能耗，并可以充分利用我國的低品位磷礦資源。

為實現上述目的，本發明通過如下技術方案實施例：

一種制備磷酸鹽的方法，以濕法磷酸為原料，工藝步驟依次包括：濃縮處理得到濃縮磷酸；利用萃取劑對所述濃縮磷酸進行多級萃取處理得到萃取有機相；利用洗滌劑對所述萃取有機相進行多級洗滌處理得到負載磷酸有機相；以及向所述負載磷酸有機相中加入堿性反應劑進行有機相成鹽反應。

所述濃縮磷酸的酸濃度范圍為30～90wt％。

所述萃取劑選自脂肪醇、酮、酯、醚、有機胺或有機膦中的一種，所述多級萃取處理的工序中有機相與水相的質量比為1∶3～5∶1，溫度為10～70℃，有機相或水相為連續相。

所述洗滌液為凈化磷酸，所述多級洗滌處理的工序中有機相與洗滌液的質量比為2∶1～10∶1，溫度為20～60℃，有機相或水相為連續相。

所述凈化磷酸通過純化水反萃所述負載磷酸有機相制備。

所述堿性反應劑為R(OH)_x，R為K、Na、Ca、Mg或NH₄中的一種，所述有機相成鹽反應的工序中反應溫度為10～70℃。

所述有機相成鹽反應包括：向負載磷酸有機相中加入堿性反應劑，預中和至反應液相分層，第一次分相得到有機相1和高濃度磷酸相，向所述高濃度磷酸相中繼續加入堿性反應劑直至反應完全，析出的產品為工業級磷酸鹽。

所述有機相成鹽反應進一步包括：向所述有機相1中加入堿性反應劑，直至晶體析出，所述晶體為食品級磷酸鹽。

所述有機相成鹽反應進一步還包括：將所述食品級磷酸鹽從有機相1中過濾除去，濾液為有機相2，向所述有機相2中加入堿性反應劑，直至晶體析出，所述晶體為高純級磷酸鹽。

所述堿性反應劑的加入量通過反應進程進行控制。

本發明中的“濕法磷酸”，是指用硫酸分解磷礦生產得到的磷酸，該磷酸未經過任何凈化處理。