盐酸法萃取磷酸

盐酸法萃取磷酸

目前,国内外普遍采用硫酸法生产磷酸。上世纪60年代初，以色列矿业工程公司（IMI）首次实现了盐酸法生产磷酸的工业化。利用盐酸法可以分解中低品位磷矿,降低成本,但存在工艺复杂, 设备防腐等技术难点.

IMI工艺可以使用中低品位磷矿石，而湿法磷酸则要求用高品位磷矿石。湿法磷酸对磷矿石中杂质MgO和Cl一含量要求严格，因MgO含量高会与氟形成沉淀，可能使过滤机滤布堵塞，Cl一的含量高会带来设备的腐蚀，当氯含量超过大约0.01%时会增加对不锈钢设备的腐蚀，采用合金钢制作的设备可以允许氯含量为0.1%以上。IMI法则对Cl一、MgO无严格要求，湿法磷酸的倍半氧化物含量若超

过2—3%就会带来P

2O

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的流失和降低生产能力， IMI法的倍半氧化物要求含量不

超过30%。其中对Fe

2O

3

含量要求较严格，其含量小于1.5%为宜。否则会带来P

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流失及沉淀堵塞设备管路。当然IMI法、湿法工艺对矿石中CaO：P

2O

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的增加均

会相应地增加酸耗。

盐酸法采用的盐酸，浓度当然是越高越好，但目前应用多是20%左右的副产盐酸，废液排放相应增多。

因此，采用盐酸法需要解决的问题有以下：氯化钙液体的处理或者利用；盐酸的提浓；产品的种类，需结合肥料、饲料或工业磷酸，采用不同的方法，结合磷酸精制的技术进行。

一、以色列IMI盐酸法萃取磷酸的主要步骤

1959年，以色列矿业公司（IMI）在世界上首先提出了用盐酸分解磷矿，用有机溶剂萃取磷酸工艺。经过工业化和几十年不断改进，已在以色列形成单系列

6万吨P

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磷酸生产装置两套，在印度有一套1.5万吨P

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O

5

磷酸生产装置。其主

要工序有：盐酸分解磷矿；萃取净化等工序。IMI工艺可以使用中低品位磷矿，

P 2O

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回收率较高，而且生产出的磷酸质量比硫酸法好。但是IMI工艺较复杂，设

备投资较大；工艺中还排出氯化钙溶液，较难处理。它来自酸解磷矿时洗涤不溶物残渣的水和溶剂回收工序排放的废卤水。将二者混合后经二级中和处理，在第一级用石灰中和至PH3，在第二级用10%(重量)的烧碱溶液中和至PH7。在中和过程中，废水内的绝大部分杂质被沉淀下来，卤水的组份主要含CaCl

2

，估计每

吨P

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约有10米3的废水排出。

其主要的工艺过程为:盐酸分解磷矿和分离不溶物，液一液萃取;磷酸浓缩;汽提盐酸;从CaCI

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卤水中回收溶剂;溶剂净化和残余物处理。若要生产纯度较高的工业级磷酸则尚需增加除去金属和漂白二个工序。

磷矿粉通过一定的筛目，与盐酸在酸解槽中反应，反应温度约80℃，只要

盐酸用量稍大于磷矿理论耗酸量，磷矿中的P

2O

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分解完全。逸出的废气主要是

CO

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，还有少量的HCl和HF。硅渣是酸不溶物的主要成分，洗渣后的水返回酸解

槽回收其中的P

2O

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和HCl。

分解液用有机溶剂萃取，分离出稀磷酸后，进行蒸发浓缩，可得商品磷酸，有机溶剂在系统内循环使用。

IMI工艺主要原材料消耗定额（以每生产一吨100%P

2O

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计）

二、

氯磷酸钙工艺

氯磷酸钙分子式: CaClH 2PO 4·H 2O ，它是一种新型复合肥料, 并可作为动物饲料, 工业上具有较好的应用前景。制造磷酸也可以经氯磷酸钙制得。 1、盐酸溶解磷矿石

采用盐酸分解磷矿得到氯化磷酸二氢钙，若盐酸用量不足，磷矿分解不完全时，则生成氯磷酸钙，按下式反应：

2Ca 3F （PO 4）3＋7HCl+3H 2O = 3CaClH 2PO 4·H 2O ↓＋2CaCl 2+HF ↑

湖北化学研究所采用的CY 工艺流程是首先用盐酸在酸解槽中进行分解反应，在反应料浆中分离出硅渣；然后在分解液中加入盐酸，结晶析出氯磷酸钙待用；最后在分离氯磷酸钙后的滤液中通入HCl 气体，结晶析出CaCl 2·2H 2O ，制成无水氯化钙，用于高速公路的融雪剂等；在无销路时，与SiO 2焙烧，生成氯化氢，按式（1-5）反应，氯化氢在系统内封闭循环使用。 CaCl 2·2H 2O+SiO 2= CaSiO 3＋2HCl ↑+2H 2O 2、生产粗磷酸

以石灰水溶解氯化磷酸二氢钙,通过调节pH 值得到杂质含量较少的固体磷酸一氢钙, 按CaO 和P2 O5 含量计算石灰的理论用量.利用硫酸分解磷酸一氢钙得到粗磷酸。

3、磷酸精制

4、以氯磷酸钙为中间体，可以得到系列磷酸盐：肥料沉钙、饲料沉钙、磷酸钠钙盐、磷酸钾盐、磷酸钠盐、无硅重钙、氯磷酸钙、硫酸钾、硫酸钠等等。

三、传统工艺

1、生产肥料

国内一些单位对于盐酸分解磷矿、制备磷酸及磷酸盐的研究，做了大量的

工作。上海化工研究院早在20世纪70年代，用P

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=27.60%的开阳磷矿，成功

地研制了氯磷铵；随后，邯郸化工研究所采用P

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=30.88%的承德磷矿，农药厂

副产盐酸，也研制了氯磷铵，并进行过田间肥效试验。

西南农学院，中国农业科学研究院，沈阳农学院先后进行了氯磷铵大面积田间肥效试验，数据表明，PO

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3-对氯磷铵在田间的Cl-残毒有仰制作用，其肥效与氮、磷相等的磷铵相当，是一种高效磷复肥。

聊城师范学院的孙爱玲用盐酸分解磷矿粉，在所得的反应料浆中加入硫酸铵后，生产NP复合肥。临沂施可丰肥料研究所的孙维波和陈德清用盐酸和氯化钾

分解磷矿粉，所得反应料浆和氨气进行中和反应，生产N：P

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：K

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O=10：10：10

复合肥，建成了100吨/日生产装置，较好地解决了S—NPK工艺副产大量盐酸的出路问题。

用盐酸分解磷矿生产肥料工艺简单，对磷矿的品位没有特殊的要求，产出的肥料是复合肥。但该肥料是含氯型，应用范围受到一定的限制；此外，若盐酸不是企业副产，而是向外采购，则经济上很难有竟争力。