湿法磷酸工艺

1、通常所称的“湿法磷酸”实际上是指硫酸法湿法磷酸，即用硫酸分解磷矿 生产得到的磷酸。硫酸法的特点是矿石分解后的产物磷酸为液相，副产物 硫酸钙是溶解度很小的固相。两者的分离是简单的液固分离，具有其他工 艺方法无可比拟的优越性。因此，硫酸法生产磷酸工艺在湿法磷酸生产中 处于主导地位。但是其产生的大量磷石膏废渣无法得到有效的利用，三废 问题严重。湿法生产是用无机酸分解磷矿粉，分离出粗磷酸，再经净化后制得磷 酸产品。湿法磷酸比热法磷酸成本低20%30%经适当方法净化后，产品纯度可与热法磷酸相媲美。目前，湿法磷酸工艺处于磷酸生产的主导地位。湿法磷酸工艺按其所用无机酸的不同可分为硫酸法、硝酸法、盐酸法 等。

2、矿石分解反应式表示如下：（1-4）Ca5F（PO4）3+10HNO3 = 3H3PO4 + 5Ca（NO3）2 + HF（1-5）Ca5F （PO4）3 + 10HC1 = 3H3PO4 + 5CaCl2 + HFCa5F（PO4）3+5H2SO4+ nH2O = 3H3PO4 + 5Ca SO4?nH2O +HF （ 1-6） 这些反应的共同特点是都能够制得磷酸。但是，磷矿中的钙生成什么形式的钙盐不尽相同，各有其特点。反应终止后，如何将钙盐分离出去， 并能经济地生产出磷酸则是问题的关键。（1）硝酸法最早由奥达公司开发，称为奥达法。它是用硝酸分解磷矿生成磷酸和 水溶性硝酸钙，然后采用冷冻、溶剂

3、萃取、离子交换等方法分离出硝酸钙。 受硝酸价格、能耗高、流程长等条件的影响，目前工业应用极少。（2）盐酸法上世纪60年代初，以色列矿业工程公司（I.M）开发了著名的IMI法，首次实现了盐酸法生产磷酸的工业化5。它是将磷矿与盐酸反应，生成磷酸和氯化钙水溶液，然后用有机溶剂（如脂肪醇、丙酮、三烷基磷酸 脂、胺或酰胺等）萃取分离出磷酸。但该法存在工艺复杂、副产物氯化钙 难以经济回收等问题。（3）硫酸法通常所称的“湿法磷酸”实际上是指硫酸法湿法磷酸，即用硫酸分解 磷矿生产得到的磷酸。硫酸法的特点是矿石分解后的产物磷酸为液相，副 产物硫酸钙是溶解度很小的固相。两者的分离是简单的液固分离，具有其 他工艺方

4、法无可比拟的优越性。因此，硫酸法生产磷酸工艺在湿法磷酸生 产中处于主导地位。反应式（6）中n的值取决于硫酸钙结晶的形式，可以是0，1/2，2。在不同的反应温度和磷酸浓度下，可以生成无水硫酸钙（CaSO4，半水硫酸钙（CaSO4?0.5H2O和二水硫酸钙（CaSO4?2H2O。相应地，湿法磷酸 的生产工艺可分为无水物法、半水法、二水法及半水-二水法等。其中，二水法由于技术成熟、操作稳定可靠、对矿石的适应性强等优点，在湿法磷酸工艺中居于主导地位。目前，我国80%以上的磷酸都采用湿法磷酸二水法流程生产。二水法流程具有工艺简单、技术成熟、对矿石种类适应性强的 特点，特别适用于中低品位矿石，在湿法磷酸生

5、产中居于统治地位。但是，二水法流程至今仍存在着一些难以克服的缺陷。由于加工工艺 粗放，矿石中的有害杂质大部分进入磷酸中。特别是氟元素，一旦进入液 相，很难再分离出来。更严重的是，产生大量的磷石膏废料，造成严重的 污染和浪费。因此，陈学玺等31通过研究，对现行的工艺过程进行了改进，分两步进行反应。第一步：采用磷酸浸取磷矿石，从控制化学反应的条件出发，减少化 学反应本身对目标产物的污染。磷酸与磷矿的主要反应方程式如下：Ca5F(PO4)3 + 7H3PO4 +5 H2O 5Ca(H2PO4)2?H2O + HF ( 1-7 )第二步：提供适宜的结晶条件，使副产磷石膏中的杂质含量，尤其是 磷含量显著降低，提高磷回收率，使磷石膏满足建筑材料生产的要求，从 源头上解决磷石膏污染的难题。硫酸的离子化反应可瞬时完成：+ Ca(H2PO4)2?H2O + H2SO4 (n-1 ) H2O CaSO4?nH