磷酸和／或其盐的生产方法以及如此获得的产物技术

一种磷酸的生产方法，包括：利用盐酸的第一水溶液进行至少一次磷酸盐矿的化学浸蚀；在化学浸蚀液中，使含杂质的不溶性固体相和在溶液中含磷酸根离子、氯化物离子和钙离子的分离的水溶液相之间进行分离；通过添加钙化合物中和由化学浸蚀液分离的所述水相，从而与所述磷酸根离子形成于不溶于水的磷酸钙；在所述中和的水相中，使在溶液中含钙离子和氯化物离子的水相和基于所述不溶于水的磷酸钙的沉淀固体相之间沉淀进行分离；在盐酸的第二水溶液中，溶解至少部分的、分离的所述沉淀固体相，并形成将通过有机萃取剂进行液－液萃取的、包含磷酸根离子、氯化物离子和钙离子的所述水溶液。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及磷酸、特别纯磷酸的生产方法，包括-利用盐酸的第一水溶液进行至少一次磷酸盐矿的化学浸蚀，形成化学浸蚀液，-在化学浸蚀液中，使含杂质的不溶性固体相和在溶液中含磷酸根离子，氯化物离子和钙离子的分离的水溶液相之间进行首次分离，-通过有机萃取剂对包含磷酸根离子，氯化物离子和钙离子的水溶液进行萃取，从而形成含氯离子和钙离子的水溶液萃取相和含磷酸的有机萃取相，和-通过含水再-萃取剂对有机萃取相进行再萃取，从而尽可能地使含磷酸根离子的含水再萃取相分离。-使含水再-萃取相浓缩，从而形成纯磷酸的水溶液。这类方法为人们所知已很长时间，包括对矿石进行盐酸化学浸蚀和对由不可溶材料的化学浸蚀液的分离得到的液相进行液-液萃取(例如参见专利US-3304157，GB-1051521和ES-2013211，以及如下文章，I.M.I.STAFF REPORT，DEVELOPMENT AND IMPLEMENTATION OF SOLVENTEXTRACTION PROCESSES IN THE CHEMICAL PROCESS INDUSTRIES，IN PROC.INT.SOLV.EXTR.CONFERENCE，ISEC’71，THE HAGUE，APRIL 19-23，1971，PAPER NO 94)。这些方法的缺点在于对于化学浸蚀通常使用浓的HCl溶液，其浓度可高达20％重量，甚至30％重量。所使用的矿石必须具有良好的质量，也就是说具有高的P2O5含量，并且通常要求矿石的细磨，这将增加成本。在化学浸蚀期间，将获得热震，这不仅是由于反应的放热性，而且还是由于所释放的溶解能，并且，由于所获得的液体是粘性的并载有矿石的原始有机材料，因此，不可溶材料将难于分离。由于高温和高浓的HCl溶液，将产生严重的腐蚀问题。这些方法的另一主要缺点在于通过有机溶剂对具有相对低含量P2O5的水相进行萃取。所述水相包含最多5-6％重量的P2O5。因此，萃取较为困难并且萃取得率低，在再萃取之后获得的磷酸水溶液的浓缩步骤将消耗大量的能量。最后，在由萃取得到的并且包含氯化钙和盐酸的水相中，必需回收所夹带的痕量有机溶剂。然而，该水相体积庞大，因此该步骤也将消耗大量能量，特别是如果进行该步骤的话，将应用蒸汽夹带(steamentrainment)。盐酸化学浸蚀法也是已知的，其中，矿石用稀盐酸进行第一有限的化学浸蚀。然后用盐酸对富含P2O5的固体馏份进行第二化学浸蚀，然后再浓缩，接着进行液-液萃取，从而生产磷酸(参见US-3,988,420)。生产磷酸的其它方法当然也是已知的，例如基于磷燃烧的热法，或也是基于用酸通常是硫酸对磷酸盐矿进行化学浸蚀的湿法，后一种方法将产生大量的石膏作为副产物。本专利技术的目的在于通过湿法，通过利用盐酸的化学浸蚀，开发出一种磷酸和/或其盐改进的生产方法。所述方法必须使之能够避免上述缺点，特别是对萃取矿石的细磨或锻烧，对矿石的质量也没有任何特别的要求，并且，该方法必须能够进行有效的液-液萃取，在不危害环境的情况下获得浓的、纯磷酸溶液。根据本专利技术，通过一开始所述的方法解决了这些问题，所述方法还包括-通过添加钙化合物中和由化学浸蚀液分离的所述水相，从而与所述磷酸根离子形成不溶于水的磷酸钙，其将发生沉淀，-在所述中和水相中，使在溶液中含钙离子和氯化物离子的水相和基于所述不溶于水的磷酸钙的沉淀固体相之间进行第二次分离，和-在盐酸的第二水溶液中，溶解分离的至少部分的、所述沉淀固体相，并形成通过有机萃取剂进行萃取的、包含磷酸根离子，氯化物离子和钙离子的所述水溶液。该方法的优点在于借助一部分可以是稀释的盐酸，对可以具有适中P2O5浓度的矿石进行化学浸蚀；除去了不溶于水的非-浸蚀材料与富含P2O5的固相的分离，以及通过更浓的第二盐酸馏份溶解富含P2O5的该固相。由于盐酸的化学浸蚀在稀释并因此非-粘性环境中进行，因此，能够简易且迅速分离不可溶材料，在化学浸蚀期间没有热量释放，所述浸蚀有利地是在室温下进行，因此，极大地避免了被盐酸腐蚀的问题。此外，液-液萃取在高P2O5含量的溶解液相中进行，因此其萃取效率大大地提高。例如，萃取步骤的数量可明显地减少，与所引用的现有技术相比，任何最终浓度均都要求更低的能量消耗。在本专利技术的方法中，矿石的质量并不太重要。其P2O5含量例如可从15％至38％重量，而没有任何问题，因此可使用合适成本的矿石。例如可预见矿石的P2O5含量为20-38％重量，Ca含量为34-40％，杂质含量为5-10％，并且Ca/P之比从1.5-2.4。通过随后的中和，产生沉淀物，由于其P2O5含量可从40％至50％重量，因此，其被称为“富含”P2O5并且相对于矿石是纯化的。矿石不必进行细磨，并且其粒径约为150-500微米。在化学浸蚀中使用的盐酸优选为稀释状态。有利的是，其水中的最高浓度为10％重量，有利地从3-6％重量，优选小于或等于5％。因此，在非-粘性介质中、不很侵蚀性的该化学浸蚀是十分有选择性的，也就是说，择优且完全地溶解P2O5，且几乎不溶解杂质。以简易且完全的方式分离不可溶的和未受化学浸蚀的物质，因此，使之能够在随后获得“富含P2O5”且大大避免杂质的不可溶的磷酸盐。在化学浸蚀液中，HCl和Ca的摩尔比优选在0.6-1.3之间，有利地在0.7-1.2之间。因此，本专利技术的方法能够利用低P2O5含量的矿石，例如包含Fe和Mg，这对于操作者在市场上选择矿石时有很大的灵活性。本专利技术的方法使操作者有可能利用稀盐酸，所述方法还具有合适的成本，并且，在化学浸蚀时有可能避免热震和粘度这样的问题。化学浸蚀液的分离可通过适当手段来完成，例如通过过滤，滗析或类似的方法。如此获得的水溶液包含溶液中的氯化钙CaCl2，磷酸和水溶性磷酸二氢钙(MCP)，并使之中和。在中和步骤中，将钙化合物，例如，氢氧化钙，氧化钙，水溶性钙盐如碳酸钙引入该水溶液中。通过增加PH值，形成不溶于水的磷酸-氢钙(DCP)，其将沉淀。该沉淀物例如可通过过滤来分离。滤饼例如可包含40-50％的P2O5，25-28％的Ca和尽可能少的痕量的杂质。为了溶解DCP，再次使用盐酸，但其浓度更高，例如从15-20％重量。由于不可溶材料已被除去，因此获得了透明溶液，并且由于在溶解的溶液中P2O5浓度已经相对较高，约8-15％重量的P2O5，优选10-13％重量，因此，萃取效率将是良好的。在萃取步骤期间，可能使用任何合适的有机萃取剂，例如在如下文献中推荐的那些萃取剂US-A-3304157，GB-1051521，GB-1142719，FR-1427531和FR-1396077，特别是正丁醇。根据本专利技术一有利的实施方案，所述方法还包括在所述萃取之后，利用部分含水再-萃取相对萃取的有机相进行洗涤，以便从萃取有机相中除去盐酸含量和由其夹带的氯化钙以及任何仍存在的杂质。在再-萃取之后，获得了P2O5浓度为15-25％重量的水溶液，其具有优异的萃取得率。此外，剩余的盐酸很可能为1-5％重量，这使之有可能减少盐酸的循环，并减少其引起的腐蚀问题。根据本专利技术改进的实施方案，该方法还包括从包含氯化物离子和钙离子的含水萃取相中的痕量有机萃取剂的蒸汽夹带。怎样在液-液萃取所产生的水相中回收痕量有机萃取剂是已本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磷酸的生产方法，包括：－利用盐酸的第一水溶液进行至少一次磷酸盐矿的化学浸蚀，形成化学浸蚀液，－在化学浸蚀液中，使含杂质的不溶性固体相和在溶液中含磷酸根离子、氯化物离子和钙离子的分离的水溶液相之间进行首次分离，－通过有机萃取剂对包含磷酸根离子、氯化物离子和钙离子的水溶液进行萃取，从而形成含氯离子和钙离子的水溶液萃取相和含磷酸的有机萃取相，和－通过含水再－萃取剂对有机萃取相进行再萃取，从而尽可能地使含磷酸根离子的含水再萃取相分离，－使含水再－萃取相浓缩，从而形成纯磷酸的水溶液，其特征在于，该方法还包括：－通过添加钙化合物中和由化学浸蚀液分离的所述水相，从而与所述磷酸根离子形成于不溶于水的磷酸钙，其将发生沉淀，－在所述中和的水相中，使在溶液中含钙离子和氯化物离子的水相和基于所述不溶于水的磷酸钙的沉淀固体相之间进行第二次分离，和－在盐酸的第二水溶液中，溶解至少部分的、分离的所述沉淀固体相，并形成将通过有机萃取剂进行萃取的、包含磷酸根离子、氯化物离子和钙离子的所述水溶液。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：M塔西姆，
申请(专利权)人：艾克菲斯公司，
类型：发明
国别省市：BE[比利时]