[发明专利]利用磷燃烧热量浓缩稀磷酸生产过磷酸的方法

说明书

技术领域

本发明属于磷酸生产技术领域，具体涉及一种利用磷燃烧热量浓缩稀磷酸生产浓磷酸或过磷酸的方法。

背景技术

通常按磷酸(化学表达式H₃PO₄)或磷酸溶液中五氧化二磷(化学表达式P₂O₅)的质量浓度即ω(P₂O₅)界定不同种类的磷酸，具体概念如下：ω(P₂O₅)<53％为稀磷酸(Thin-phosphoric acid简拼TPA)、ω(P₂O₅)≥53％统称为浓磷酸(Phosphoric acid简拼PA)、ω(P₂O₅)≥68％称过磷酸(Superphosphoric acid简拼SPA)、ω(P₂O₅)≥76.1％称聚磷酸(Polyphosphoric acid简拼PPA)、ω(P₂O₅)≥83.4％称超磷酸(Ultraphosphoric acid简拼UPA)；稀磷酸经浓缩去水或溶解P₂O₅，可得到高浓度的磷酸。

按化学结构式不同分为：正磷酸(Orthophosphoric acid)H₃PO₄、焦磷酸(Pyrophosphoric acid)H₄P₂O₇、三聚磷酸(Tripolyphosphoric acid)H₅P₃O₁₀、四聚磷酸(Tetraphosphoric acid)H₆P₄O₁₃、多聚磷酸(Polyphosphoric acid)H_n+2P_nO_3n+1；正磷酸经加温脱水或与P₂O₅水合反应，可得到聚磷酸。

去除磷酸中的杂质，可得到相应ω(P₂O₅)的肥料级、工业级、饲料级、食品级和电子级磷酸。过磷酸SPA是正磷酸H₃PO₄、焦磷酸H₄P₂O₇、三磷酸H₅P₃O₁₀、四聚磷酸H₆P₄O₁₃、多聚磷酸H_n+2P_nO_3n+1的混合物，随着ω(P₂O₅)升高，其中多聚磷酸比例相应增大。

自磷矿石生产磷酸(化学表达式H₃PO₄)的工业化方法有三种：磷酸生产方法①在电炉中融化磷矿，与碳发生还原反应释放出磷(化学表达式P₄)和一氧化碳(化学表达式CO)的混合气体，冷凝其中的P₄蒸汽为黄磷，用水吸收黄磷燃烧产生的五氧化二磷得到纯度较高的磷酸，即为热法磷酸；磷酸生产方法②硫酸 等强酸分解磷矿得到含有大量杂质的粗磷酸，即为湿法磷酸；磷酸生产方法③在回转窑或隧道窑前段的绝氧环境下加热磷矿和碳粉的均匀混合料释放出P₄蒸汽和CO，后段燃烧P₄蒸汽和CO，窑外吸收塔中用水吸收其中的P₂O₅得到磷酸，即为窑法磷酸。

工业上普遍采用磷酸生产方法①和磷酸生产方法②两种方法生产磷酸，磷酸生产方法③尚在发展过程中。

黄磷生产过程中，会产生含有大量杂质的黄磷称之为泥磷。泥磷生产磷酸的过程也属于磷酸生产方法①的范畴。

目前，磷酸生产方法①以黄磷为原料生产热法磷酸是直接生产出高浓度磷酸的主流方法；磷酸生产方法①中以泥磷为原料生产的泥磷酸、磷酸生产方法②生产的湿法磷酸、磷酸生产方法③生产的窑法磷酸均为低浓度的稀磷酸。