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1、综述IM&P化工矿物与加工2011年第1期文章编号:1008-7524(2011)01-0001-05我国磷酸生产工艺分析与展望田昊一,康明雄,刘根炎,吴元欣,杜志平,袁华(绿色化工过程省部共建教育部重点实验室,湖北省新型反应器与绿色化学工艺重点实验室,武汉工程大学,湖北武汉430073)摘要:本文分析并比较了湿法磷酸、热法磷酸和窑法磷酸三种磷酸生产工艺,以及影响生产的关键因素。针对生产工艺中存在的问题,提出了磷酸生产工艺的研究方向和发展趋
2、势。关键词:磷矿;磷酸;湿法磷酸;热法磷酸;窑法磷酸中图分类号:TQ126.3文献标识码:A0引言产公司合作开发的道尔浓酸流程,为现代化的二[3]磷酸在国民经济中占有重要地位,是生产磷水物流程奠定了基础。肥和磷酸盐的中间原料。磷酸及其下游产品广泛由于二水物流程具有操作稳定、对磷矿适应应用于化工、农业、医药、食品、电子等行业。性强、投资少等突出优点。因此几十年来世界各磷酸的生产方法按照磷矿的化学加工方法划国对二水物流程进行了不断的研究和改进,使其分为热法磷酸法和湿法磷酸法。热法磷酸法是以有了较大的
3、发展,现在世界磷酸装置总数的80%[4]电热法生产的黄磷为原料,经燃烧水合制取磷酸。以上采用二水物流程。热法磷酸纯度高,但原料黄磷电耗高,产品成本较我国湿法磷酸工业始于1953年,迄今已有高。湿法磷酸法是用无机酸(主要是硫酸、盐酸)50多年的历史。我国湿法磷酸80%以上都采用分解磷矿制得磷酸,这种工艺要求磷矿石的品位二水物流程生产,目前年产量估计在500万~600高,质量好,但制得酸的浓度低。万t(P2O5计),60%用于制造高浓度磷复肥,约我国每年减少磷矿储量约3亿t,按此消耗速40%用于制造工业级
4、磷酸钠盐、铵盐以及饲料级[1]度,我国磷矿资源仅能维持到2050~2060年。磷酸钙盐等,少量出口。随着能源短缺日益严重,加之电价上扬,硫磺价格二水物法工艺技术有多种,国内大型装置主波动,如何根据我国磷矿资源的特点进行磷酸新要有普莱昂(Prayon)工艺、吉可布斯-道尔科工艺的开发,在现有的投资条件下制定科学合理(Jacobs-Dorr)工艺、罗纳普朗克(R-P)工艺、的生产工艺路线,从而提高资源利用效率和经济诺斯克赫特罗工艺及斯温森工艺等,前3种工艺效益,显得尤为重要。在世界上居主导地位,其中普莱昂
5、(Prayon)工艺[4~6]1磷酸生产工艺建厂最多。1.1湿法磷酸生产工艺1.1.2湿法磷酸净化技术1.1.1湿法磷酸生产工艺现状湿法磷酸工艺采用硫酸分解磷矿石,制得粗目前,湿法磷酸的产量占世界磷酸总产量的磷酸,杂质含量高,杂质成分主要包括铁、氟、镁、[2]85%~90%。1932年美国道尔公司与瑞士生铝、硅等,需经过净化除杂,达到工业级和食品级收稿日期:2010-10-18基金项目:国家科技支撑计划项目,课题编号2007BAB08B10。作者简介:田昊一(1986-),男,回族,湖北武汉
6、人,硕士研究生,研究方向:磷酸制备新技术,E-mail:tianhaoyileehom@163.com。通讯联系人:吴元欣,教授,博士。1综述IM&P化工矿物与加工2011年第1期的要求。然,近期硫磺价格有所回落,但从长期来看,硫磺湿法磷酸净化方法有化学沉淀法、溶剂沉淀价格的波动会制约磷酸生产乃至我国磷肥工业的法、溶剂萃取法、离子交换法、结晶法和电渗析法发展。等。目前,已工业化的湿法磷酸净化工艺有溶剂1.1.4盐酸法技术萃取法和溶剂沉淀法,以
7、溶剂萃取法为主。由于盐酸法是由以色列矿业公司(I.M.I)开发的溶剂萃取法具有产品纯度高、分离效果好、生产能工艺技术。该方法可利用中低品位磷矿,对硫资力大、环境污染少等优点,现已成为国外净化湿法源匮乏的地区较为适宜,但工艺复杂,存在氯化钙磷酸生产的主要方法之一,主要生产国家有美国、回收利用等问题。目前,世界上采用该技术的国[7,8]家不多。法国、比利时、以色列、摩洛哥等。近年来,我国许多科研机构与单位开展了对国内科研院所先后对盐酸法进行过研究。磷酸净化工艺的研究与开发工作,虽然取得了不2006年,武汉
8、化工研究院与宜昌仁和自主研发的[9~12]少研究成果,见表1,但未形成大规模工业盐酸法中试成功,P2O5回收率达93%以上,可以化。达到工业级磷酸的质量要求,并且很好地解决了主要原因是:我国磷矿资源大部分是中低品上述存在的问题,标志着盐酸法制磷酸新工艺研位磷矿,杂质含量较高,给净化带来困难;萃取剂究向工业化迈出了一大步。价格昂贵,萃取剂的回收及萃取剂的选择等问题1.2热法磷酸有待解决。据报道,2006年贵州宏福引进以色列1.2.1热法磷酸生产工艺的发展
