[发明专利]利用添加剂改变磷酸二氢铵晶体形态的方法

说明书

技术领域

本发明属于化学工程工业结晶技术领域，具体涉及改变磷酸二氢铵晶体形态的添加剂及方法。

背景技术

磷酸二氢铵，英文名称为ammonium dihydrogen phosphate，又称为磷酸一铵，是一种白色的晶体；分子式为NH₄H₂PO₄，相对分子量为115.03，加热会分解成偏磷酸铵（NH₄PO₃），可用氨水和磷酸反应制成。磷酸二氢铵易溶于水，微溶于乙醇，不溶于丙酮。磷酸二氢铵主要用作肥料和木材、纸张、织物的防火剂，也用于制药和反刍动物饲料添加剂。

文献Physica B-Condensed Matter404(2009)8-11:1611-1616提到，20℃下在磷酸一铵的饱和水溶液（37.4g/100g水）中加入浓度1%-5%的草酸，静置状态下缓慢蒸发20天，自发生长得到晶体，产物为在250mL溶液中得到粒度3mm左右的磷酸一铵晶体3-5粒。该方法是在实验室静置条件下结晶生长，依靠水分的自然蒸发，其蒸发速率受外界环境影响大，蒸发速率缓慢，制备周期太长，产品晶形不完美，过程收率低，不便于大规模应用。

专利CN101654235B提出将农用磷酸一铵用纯水溶解，加入氧化剂、脱色剂和生物絮凝剂，过滤后加热到70-80℃浓缩180～240分钟，直到有微结晶出现为止，然后自然冷却结晶降温到25℃，干燥后得到磷酸一铵晶体，颗粒大小仅为0.2mm左右。该工艺原料质量较差，操作步骤繁琐时间较长，产品细碎。

中国专利200910263800.1用磷酸与氨水中和反应后自然冷却到室温，得到晶体，对原料磷酸的纯度要求较高，制备过程设备复杂，涉及中和反应器、管式反应器、中和槽、喷浆造粒机。中国专利200910102880.2利用湿法磷酸中和反应，通过二次加热浓缩磷酸一铵料浆，造粒、干燥、破碎筛分成为粒状磷酸一铵产品。该方法的产量低，产品为晶体的聚结体，光泽度差，容易包藏杂质，纯度仅98%左右，仅作为农业化肥使用。生产过程能耗较大，设备复杂。专利CN101538027A采用单管一步中和-转鼓造粒工艺生产粒状磷酸一铵，该方法需要较多的设备而且高温高压能耗较大。专利CN1174812A选用湿法磷酸为原料，喷雾干燥得到磷酸一铵颗粒。由于喷雾过程蒸发不完全，导致颗粒含水量高达3%。

目前市售的磷酸二氢铵结晶产品形态不规则，见附图1，其主粒度0.2～0.4mm，晶体细碎、表面粗糙，晶面不完整，从而影响产品的纯度、堆密度、流动性等性能。磷酸二氢铵用作肥料时，由于粉末状产品的粒度小、堆密度低，撒入田间后易随风吹散，降低了肥料效力。为了提高其粒度和比重，适于农用，一般使用造粒技术，将其加工成比重较大的球状聚结颗粒，但造粒本身不改变磷酸二氢铵的晶体形态，不提高产品纯度。磷酸二氢铵用作木材、织物的防火剂以及制药行业时，一般要求其晶体形态，包括晶体外观、粒度、流动性、纯度等，以发挥更好的作用。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种利用添加剂改变磷酸二氢铵晶体形态的方法，进一步降低制备的成本和操作难度，采用添加剂获得磷酸二氢铵的棒状晶体形态，晶体粒度大，形态规则，表面光洁，晶面完整，易过滤，产品纯度达到99.5%以上。

本发明利用添加剂改变磷酸二氢铵晶体形态的方法，原料磷酸二氢铵纯度95%以上，将磷酸二氢铵：水按质量份数比30－85：100的比例混合，加入有机羧酸或羧酸盐添加剂，搅拌均匀，将溶液加热到45-65℃溶解，采用冷却结晶法，降温至5-35℃；经洗涤、过滤、干燥，得到棒状形态的磷酸二氢铵晶体。

所述的有机羧酸添加剂选自有机二元羧酸、有机三元羧酸或有机四元羧酸。

所述的有机二元羧酸选自丁二酸或丙二酸中的一种，有机三元羧酸选自柠檬酸或氨三乙酸中的一种，有机四元羧酸选自乙二胺四乙酸或均苯四酸中的一种。

所述的羧酸盐添加剂选自羧酸钠盐或羧酸钾盐。

所述的羧酸钠盐选自乙二胺四乙酸二钠、柠檬酸钠或丙二酸二钠中的一种，羧酸钾盐选自均苯四酸钾、氨三乙酸钾或柠檬酸钾中的一种。

所述的有机羧酸或羧酸盐添加剂的加入量是500－10000ppm。

所述的降温速率为2-20℃/h。