[发明专利]磷酸盐制备方法

说明书

发明领域

本发明涉及制备磷酸铵的方法。还可使用这些方法中的一些来制备磷酸钠、磷酸钾或磷酸钙。

发明背景

将磷矿石(Ca₅F(PO₄)₃)与磷酸反应来制备磷酸二氢钙浆料。然后将该磷酸二氢钙浆料与硫酸反应来制备磷酸和二水硫酸钙(也称作石膏废料)。使用磷酸来制备磷酸铵、磷酸钙和其它磷酸盐产品。在该方法中，产生氢氟酸，且相应地必须加入足够的氧化硅来将氢氟酸转化为挥发性的氟硅酸。因此，当将磷酸蒸发直至最终浓度时，除水外，显著量的氟硅酸也蒸发。氟硅酸和氢氟酸的酸性仅允许使用具有氟硅酸收集器和直接接触冷凝器的单效蒸发器。此外，包含残留的硫酸、磷酸、氢氟酸、氟硅酸以及各种其它杂质中的一种或多种的石膏浆料导致处理与环境问题。

因此，需要提供其中石膏、氢氟酸、氟硅酸和其它废物减少的制备磷酸铵、磷酸钠或磷酸钾的方法。

发明概述

在第一实施方案中，本发明涉及制备磷酸铵、磷酸钠或磷酸钾的方法。该方法包括将磷矿石与硫酸氢铵、硫酸氢钠或硫酸氢钾在合适的温度、优选约20℃-约100℃的温度下反应，以制备包含磷酸钙和硫酸铵、硫酸钠或硫酸钾以及二水硫酸钙(石膏)和氟化钙的浆料。过滤该浆料以将硫酸铵、硫酸钠或硫酸钾从该浆料中除去。剩留的固体包含磷酸钙、二水硫酸钙(石膏)和氟化钙。将该固体物料与另加的硫酸氢铵、硫酸氢钠或硫酸氢钾优选在约20℃-约100℃的温度下反应，由此使固体物料中的磷酸钙反应形成磷酸一铵、磷酸一钠或磷酸一钾以及二水硫酸钙。通过任何方法例如优选过滤将得到的磷酸一铵、磷酸一钠或磷酸一钾分离。预期磷酸一铵、磷酸一钠或磷酸一钾可具有高纯度。

分离磷酸一铵、磷酸一钠或磷酸一钾后剩留的固体主要包含二水硫酸钙(石膏)，可用碳酸铵、碳酸钠或碳酸钾对其进行处理，以将二水硫酸钙(石膏)转化为硫酸铵、硫酸钠或硫酸钾以及碳酸钙。将碳酸钙分离，并且可将剩余的硫酸铵、硫酸钠或硫酸钾与硫酸反应来制备可再循环到该方法中的硫酸氢铵、硫酸氢钠或硫酸氢钾。

如上所述，该方法还可制备磷酸钠或磷酸钾。这通过在相同的方法中用硫酸氢钠或硫酸氢钾代替硫酸氢铵来实现。

通过上述实施方案制得的磷酸铵、磷酸钠和磷酸钾可照制得的那样利用，或者可用作制备磷酸二铵、磷酸二钠或磷酸二钾或者其它磷酸盐例如磷酸钙的中间体。

在第二实施方案中，本发明涉及制备磷酸铵的另一方法。在该方法中，将磷矿石(也称作氟代磷灰石)与硫酸氢铵在合适的温度、优选约20℃-约100℃下反应，以形成包含磷酸钙、二水硫酸钙(石膏)、氟化钙和硫酸铵的浆料。通过任何常规方法例如通过过滤将硫酸铵从该浆料中分离。然后将过滤产生的剩留固体与另加的硫酸氢铵在合适的温度、优选约20℃-约100℃下反应，以将磷酸钙转化为磷酸一铵和二水硫酸钙(石膏)。通过任何合适的方法、优选通过过滤将磷酸一铵与固体分离。预期的是，磷酸一铵可照此使用，或者用作制备磷酸二铵或其它磷酸盐例如磷酸钙中的中间体。还预期的是，得到的磷酸一铵可具有高纯度。

然后将除去磷酸一铵之后过滤产生的主要是二水硫酸钙(石膏)和氟化钙的固体用碳酸铵进行处理，以将二水硫酸钙转化为硫酸铵和碳酸钙。通过任何合适的方法、优选通过过滤将硫酸铵与固体分离，并且将硫酸铵热分解。更具体地，可将该实施方案中制得的硫酸铵在任何合适的温度下、优选在约100℃-约300℃下进行热分解，以制备用于再循环到该方法中供再使用的硫酸氢铵。将碳酸钙作为废物除去。

在第三实施方案中，本发明涉及制备磷酸铵、磷酸钠或磷酸钾的另一方法。在该实施方案中，将磷矿石与硫酸氢铵、硫酸氢钠或硫酸氢钾在任何合适的温度下、优选在约20℃-约100℃的温度下反应，以制备包含磷酸钙和硫酸铵、硫酸钠或硫酸钾以及二水硫酸钙(石膏)和氟化钙的浆料。将该浆料与硫酸在任何合适的温度、优选约20℃-约100℃下反应，由此将浆料中的硫酸盐转化为硫酸氢铵、硫酸氢钠或硫酸氢钾，并且通过硫酸氢铵、硫酸氢钠或硫酸氢钾将磷酸钙转化为磷酸一铵、磷酸一钠或磷酸一钾以及二水硫酸钙(石膏)。通过任何合适的方法、优选通过过滤将磷酸一铵、磷酸一钠或磷酸一钾与固体分离。

将分离磷酸一铵、磷酸一钠或磷酸一钾之后剩留的固体用碳酸铵、碳酸钠或碳酸钾进行处理，以将二水硫酸钙(石膏)转化为硫酸铵、硫酸钠或硫酸钾以及碳酸钙。可将硫酸铵、硫酸钠或硫酸钾与碳酸钙分离，然后与硫酸反应以制备用于再循环到该方法中供再使用的硫酸氢铵、硫酸氢钠或硫酸氢钾。