磷酸用途介绍.doc

《磷酸用途介绍.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《磷酸用途介绍.doc（6页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、1磷酸的主要用途序号应用领域用处1饲料领域作为磷酸氢钙饲料和化学肥料2在阻燃剂领域无机阻燃剂如赤磷及磷酸盐：磷酸铵、聚磷酸铵、氨基 磷酸铵、磷酸硼、赤磷；有机阻燃剂如卤-磷3食品工业作为品质改良剂的磷酸盐及磷酸盐食品添加剂如亚磷酸 钠、次磷酸钠4水处理行业作为水质稳定剂。如阻垢剂：有机或无机磷酸盐（酯）和分散剂如三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、次磷酸钠，这些盐 也作缓冲剂5电子工业半导体工业中大量使用 InP、GaP及磷化物与InAs或GaAs 的固溶体，用作压电晶体有kH2PO4和 AIP04,以及高纯磷化氢作掺杂剂6材料表面处理化学镀领域作为软焊剂的次磷酸铵，营养增强剂的次磷 酸钙，化学镀还原剂的

2、次磷酸钠7涂料、颜料行业1）磷酸盐在涂料中主要作为具有特种功能的颜料配入2）作为阻燃、防锈、防腐、耐辐射、抗菌、发光等添加 剂配入涂料中3）绿色环保外墙涂料、白玉内墙涂料高光冷瓷涂料等要 用六偏磷酸钠、磷酸三钠、磷酸三丁酯等4）还原性颜料如包括磷化物、亚磷酸、次磷酸盐8洗涤剂行业作为洗涤助剂如三聚磷酸钠2磷酸性质化学式：H3PO4 磷酸英文名： Orthophosphoric acid, Phosphoric （5） acid磷酸（H3PO4） 一种重要的无机酸，是化肥工业生产中重要的中间产品，用于生产高浓度磷肥和复合肥料。磷酸还是肥皂、洗涤剂、金属表面处理剂、食品添加剂、饲料添加剂和 水处理

3、剂等所用的各种磷酸盐、磷酸酯的原料。作为磷肥生产的原料，是正磷酸或多磷酸的水溶液。商品正磷酸的浓度一般为52%54% P2O5，多磷酸是正磷酸和不同聚合度的聚磷酸的混合水溶液。聚磷酸包括焦磷酸 （H4P2O7）、三磷酸（H5P3O10）和长链聚磷酸。聚磷酸的通式 可写作Hn 2PnO3n 1 （n > 2的整数）。1磷酸，分子式为：H3PO4，是一种常见的无机酸。易溶于水各种磷酸根离子跟硝酸银反应生成的沉淀颜色不同，在硝酸中的溶解性不同，酸化后跟蛋白溶液的作用也不同。利用这些性质可以鉴别各种磷酸根离子。化学品名称：磷酸（H3PO4）化学品别名：亦称“正磷酸”、“一缩原磷酸”。化学品描述：

4、分子量98.00。无色粘稠状液体或无色正交体系晶体。空气中易潮解。熔点42.35C，沸点 261C （100%）、158°C（85%），相对密度 1.83418,折光率 1.3420317.5（10%水溶液中）。热至 150C成为无水物。于 213C失去1/2结晶水转变为焦磷酸，300C以上进一步脱水生成偏磷 酸。与水以任何比相混溶，每100ml溶解548g。溶于乙醇。为一种无氧化性的不挥发的三元中强酸，具有强的配位能力。一般为 83%98%的稠厚溶液。在高真空中蒸发、浓缩得无 水晶体。纯净的磷酸是无色晶体，熔点 42.3 摄氏度，高沸点酸，可与水以任意比互溶。 市售磷 酸试剂是粘稠

5、的、不挥发的浓溶液，磷酸含量 83-98%。磷酸为中强酸，酸性强于碳酸，磷 酸与碳酸钠反应时在不同的 pH 下，可生成不同的酸式盐。化学性质 磷酸是三元中强酸，分三步电离，不易挥发，不易分解，几乎没有氧化性。具有酸的通 性。磷酸的原料主要是磷矿和无机酸（硫酸、盐酸或硝酸，主要为硫酸） 。天然磷矿分磷灰 石和磷块岩两大类，其主要成分都是氟磷酸钙 Ca10F2（PO4）6。磷矿的品位和有害杂质的种 类及含量， 对湿法磷酸生产的技术经济影响很大， 开采的磷矿一般需经过富集处理， 提高其 品位和排除杂质，方能满足湿法磷酸生产的要求磷酸的工业制法工业上常用浓硫酸跟磷酸钙反应制取磷酸， 滤去微溶于水的硫酸

6、钙沉淀， 所得滤液就是 磷酸溶液。PO43-的检验若在待测液中滴加 AgNO3溶液，有黄色沉淀生成，再滴入稀HNO3，黄色沉淀溶解，则可证明原溶液中含有 PO43。若待测液呈酸性，则应先在待测液中滴氨水至中性，再滴加AgNO3 溶液和稀 HNO3。3 磷酸制备工艺磷酸的生产工艺主要有以下三种 :热法 （电炉为主 ，高炉为次 ），湿法 （硫酸法为主 ，盐酸法为 次），窑法（回转窑 ，隧道窑 ）.3.1 热法磷酸热法磷酸采用两步燃烧水合技术工艺即以电热法生产的黄磷为原料，经过燃烧水合而制成含量 85%的磷酸。对于热法磷酸生产中热能的回收利用，20 世纪 50 年代以前美国进行过试验研究， 但未取得

7、很大的进展， 更未实现工业化生产。80 年代后期，德国有较大规模的该类装置投入运行。近年我国云南省也有一套规模较小的 装置投入试运行。带有热能回收装置的热法磷酸生产工艺通常采用两步法，即磷的燃烧和P2O5 的水合分别在两个设备内进行。其中， P2O5 水合设备与传统的水化塔相似；燃磷设 备内设置换热管， 以回收磷的燃烧热并副产蒸汽。 燃磷设备的技术关键在于如何既防止换热 管被高温P2O5气体腐蚀，又能提供良好的传热条件。各国专利技术都是通过控制工艺条件， 使换热管表面形成一层特殊的磷化物来加以保护。原德国赫司特集团对其一步法7 万 t/aH3PO4 装置进行了改造，即在原燃烧水化塔前面增设一个

8、塔，专供燃磷使用，原有的燃烧 水化塔则改为单纯的水化塔， 两塔的顶部以管道相连接， 把燃磷塔产生的含磷气体导入水化 塔进行水化。 磷燃烧塔内钢管表面没有任何防腐衬里， 而是通过控制工艺条件， 来防止钢管 被腐蚀。我国云南省化工研究院与清华大学工程力学系合作， 对热法磷酸的热能回收利用进行了 研究。他们采用两步法，即磷的燃烧和 P2O5 的水化分别在两个塔内进行。实际上燃磷塔也 是热能回收装置，相当于一台余热锅炉，回收的热能用来生产 0.8MPa 的蒸汽。其中热能回 收装置采用膜式换热器结构，以提高热能的回收效率并满足磷燃烧所需要的空间。该工艺已于 2001 年通过云南省科技厅验收鉴定， 首套

9、1.5 万 t/a 热法磷酸装置的热能回收 工业化装置于 2006 年在重庆川东化工 （集团 ）有限公司投入运行。3.2 大型湿法磷酸进入工业级磷酸行业湿法磷酸工艺即由磷矿石经过无机酸 （主要是硫酸或盐酸 ）分解，先制得肥料用粗磷酸， 再经各种步骤净化除杂， 最后浓缩制成纯度与热法工艺相当的工业级磷酸。 目前主要的净化 方法有化学沉淀法、离子交换树脂法、结晶法、溶剂沉淀法和溶剂萃取法。溶剂萃取法具有所得产品纯度高、生产工艺和设备相对简单、 能耗低、 原料消耗少、生 产能力大、分离效果好、回收率高、环境污染少、生产过程易于实现自动化与连续化，而且 有利于资源的综合利用等优点， 因而引起了广泛的关

10、注。 目前， 溶剂萃取法已成为国外净化 湿法磷酸的最有效方法之一， 许多发达国家已正式采用溶剂萃取法生产工业级和食品级磷酸。由于我国磷矿资源绝大部分是高杂质含量的中、 低品位磷矿， 给湿法磷酸净化带来困难。10 多年来，我国许多科研单位开展了湿法磷酸净化的研究工作，但迄今尚未形成大规模工 业化， 究其原因主要是萃取剂价格昂贵、回收困难，造成生产成本过高。四川大学和贵州宏福实业开发有限公司合作开发了具有自主知识产权的湿法磷酸净化技术， 该工艺包括预处理、 脱硫、过滤分离、萃取、深脱硫、洗涤、反萃和浓缩等过程，工艺特点有： 在预处理阶段设置一个脱硫脱氟缓冲槽， 在萃取槽和洗涤槽中间设置一个精脱硫除

11、铁 槽； 萃取、洗涤和反萃过程均在旋转振动筛板塔中进行； 在洗涤塔与反萃塔之间设置一个降乳化槽。该工艺磷酸净化率为 70%80% ,磷的总得率 99%，溶剂消耗量 6kg/t 。3.3 二水法制湿法磷酸本发明提出了一种由硫酸萃取磷矿生产二水法湿法磷酸工艺方法，包括萃取反应， 磷酸料浆过滤分离， 尾气洗涤过程。 硫酸与磷酸在一个集反应、 消化功能为一体的多室反应设备 中完成，反应过程中释放出来的热量通过低位闪蒸冷却循环回路移出；特点是反应料浆从反应室到消化室的溢流在设备内实现，设备简单容易操作。 反应部分的尾气通过文丘里洗涤器和旋风洗涤塔组合洗涤流程用水进行洗涤。同时，与湿法磷酸相比，它不受磷矿

12、品位和杂质含量的限制， 也不受硫资源的限制； 与热法相比， 它大大降低生产能 耗，而且能够避免采用昂贵的电能本发明对磷矿有较好的适应性；能提高装置 P2O5 回收率；改善石膏结晶，提高过滤强 度；能有效降低装置废气和氟污染物排放量。 因此，该工艺十分符合我国的磷资源特点，有 着很好的发展前景。3.4 选择最佳方案湿法磷酸的一种新工艺， 用水或循环母液和磷矿粉并添加助剂配制成矿浆， 加入硫酸进 行反应得到滤酸，经净化和陈化得到优质磷酸和氟副产品。由于添加助剂抑制了氟副反应， 消除了氟的各种危害，磷酸质量显著提高，P2O5: F > 230,可以一步中和产出饲料级磷酸氢钙产率 100，也可以

13、生产其他磷酸盐产品。不产生含氟废气和废水，不污染环境，技术 经济指标比较先进。采用二水法制湿法磷酸,本发明提出了一种由硫酸萃取磷矿生产二水法湿法磷酸工艺方法, 包括萃取反应,磷酸料浆过滤分离,尾气洗涤过程。 硫酸与磷酸在一个集反应、 消化功能为一体 的多室反应设备中完成, 反应过程中释放出来的热量通过低位闪蒸冷却循环回路移出； 特点是反 应料浆从反应室到消化室的溢流在设备内实现, 反应部分的尾气通过文丘里洗涤器和旋风洗涤塔 组合洗涤流程用水进行洗涤。本发明对磷矿有较好的适应性；能提高装置P2O5 回收率；改善石膏结晶,提高过滤强度；能有效降低装置废气和氟污染物排放量。1、一种由硫酸萃取磷矿生产

14、磷酸的二水法湿法磷酸工艺方法, 包括原料硫酸与磷矿进行萃取反应, 磷酸料浆过滤分离, 尾气 洗涤过程,采用二水法工艺条件,硫酸与磷矿的反应和消化过程在同一台多室反应/消化槽中完成,采用料浆外部循环真空冷却移出反应热量,以生成稀磷酸,反应部分的尾气进行多次洗涤, 使之符合环保排放要求, 其特征在于反应料浆从反应室到消化室的溢流在设备内实现, 反应部分 的尾气通过文丘里洗涤器和喷淋旋风洗涤塔用水进行多次洗涤。磷酸的性质一 物理性质纯净的磷酸是无色晶体,熔点 42.3摄氏度,高沸点酸,可与水以任意比互溶。 市售磷酸试剂是粘稠的、不挥发的浓溶液,磷酸含量 83-98%。二 化学性质 磷酸是三元中强酸,

15、分三步电离,不易挥发,不易分解,不属于氧化性酸。具有酸的通性（1）与碱反应NaOH + H3PO4 = NaH2PO4 + H2O2NaOH + H3PO4 = Na2HPO4 + 2H2O3NaOH + H3PO4 = Na3PO4 + 3H2O（ 2）与某些盐反应NaBr + H3PO4（浓）NaH2PO4 + HBr fNaI + H3PO4（浓）NaH2PO4 + HI f原理:难挥发性酸制挥发性酸三磷酸盐磷酸盐有三类：正盐（含PO43 ）、磷酸一氢盐（含HPO42 ）、磷酸二氢盐（含H2PO4 ）。三类盐之间的转化关系为1、溶解性规律 正盐和一氢盐：除钾、钠、铵等少数盐外,其余都难溶

16、于水,但能溶于强酸。 二氢盐：都易溶于水。2、相互转化a）往澄清石灰水中逐滴滴加 H3PO4，边滴边振荡。现象：开始有白色沉淀生成,而后逐渐溶解。反应方程式：3Ca(OH)2 + 2H3PO4 = Ca3(PO4)2 J + 6H2OCa3(PO4)2 + H3PO4 = 3CaHPO4CaHPO4 + H3PO4 = Ca(H2PO4)2b) 往磷酸溶液中逐滴滴加澄清石灰水，边滴加振荡。 现象：开始无现象，当澄清石灰水滴到一定量时，有白色沉淀生成。 反应方程式：Ca(OH)2 + 2H3PO4 = Ca(H2PO4)2 + 2H2OCa(H2PO4)2 + Ca(OH)2 = 2CaHPO4

17、 J2CaHPO4 + Ca(OH)2 = Ca3(PO4)2 + 2H2O3、离子共存的问题(1) H2PO4 、HPO42 、PO43-与 H +不能共存(2) H2PO4 、HPO42 与 OH 不能共存(3) H2PO4 与PO43 不能共存H2PO4 + PO43 = 2HPO42 (4) H2PO4 与 HPO42 、HPO42 与 PO43 可共存四 磷酸的工业制法工业上常用浓硫酸跟磷酸钙反应制取磷酸， 滤去微溶于水的硫酸钙沉淀， 所得滤液就是 磷酸溶液。五PO43 的检验若在待测液中滴加 AgNO3 溶液，有黄色沉淀生成， 再滴入稀 HNO3 ，黄色沉淀溶解， 则可证明原溶液中

18、含有 PO43。若待测液呈酸性， 则应先在待测液中滴氨水至中性， 再滴加 AgNO3 溶液和稀 HNO3 。六 健康危害 蒸气或雾对眼、鼻、喉有刺激性。口服液体可引起恶心、呕吐、腹痛、血便或体克。皮 肤或眼接触可致灼伤。慢性影响：鼻粘膜萎缩、鼻中隔穿孔。长期反复皮肤接触，可引起皮 肤刺激。工业磷酸分子式： H3PO4分子量： 97.99 酸性：中强酸 规 格：工业用( 85%、 80%、 75%)：符合 GB2091-2003 ；客户要求 包 装： 20L 塑桶； 200L 塑桶；客户要求用 途：金属表面处理剂，磷酸盐原料制品，有机反应催化剂，耐火材料添加剂，活性 碳处理剂等技术要求1. 外观

19、：无色透明或略带浅黄色、稠状液体2. 工业磷酸应符合下表要求( GB2091-2003 )项目 指标85% 75%优等品 一等品 合格品 优等品 一等品 合格品色度 /黑曾磷酸（H3PO4）质量分数%氯化物（Cl）质量分数% 硫酸盐（SO4）质量分数% 铁（Fe）质量分数% 砷（As）质量分数%重金属 （以 Pb 计） 质量分数 %GB3149-92)< 20.0> 85.0< 0.0001< 0.001< 0.001< 0.0005< 0.005< 0.012< 20 30 40 20 30 40> 85.0 85.0 85.0 7

20、5.0 75.0 75.0< 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005< 0.003 0.005 0.01 0.003 0.005 0.01< 0.002 0.002 0.005 0.002 0.002 0.005< 0.0001 0.005 0.01 0.0001 0.005 0.01< 0.001 0.001 0.05 0.001 0.001 0.05食品添加剂磷酸 分子式： H3PO4分子量： 97.99规 格：食品添加剂（85%、80%、75%）:符合GB3149-92 ;客户要求包 装： 20L 塑桶； 200L 塑桶；客户要求用 途：用作食品饮料中的澄清剂，酸味剂，酵母的营养剂，制备食品级磷酸盐技术要求1. 外观：无色透明或略带浅色稠状液体2. 食品添加剂磷酸应符合下表要求（ 项目 指标色度 /黑曾磷酸（H3PO4）含量%砷（As）含量%氟化物（以 F 计）含量 % 重金属（以 Pb 计）含量 % 氯化物（以 Cl 计）含量 % 硫酸盐 （以 SO4 计）含量 %易氧化物 （以 H3PO3 计）含量 %