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概述
濕法生產(chǎn)是用無機(jī)酸分解磷礦粉，分離出粗磷酸，再經(jīng)凈化后制得磷酸產(chǎn)品。濕法磷酸比熱法磷酸成本低20%~30%，經(jīng)適當(dāng)方法凈化后，產(chǎn)品純度可與熱法磷酸相媲美。濕法磷酸工藝處于磷酸生產(chǎn)的主導(dǎo)地位。
濕法磷酸工藝按其所用無機(jī)酸的不同可分為硫酸法、硝酸法、鹽酸法等。礦石分解反應(yīng)式表示如下：
Ca5F (PO4)3 + 10HCl == 3H3PO4 + 5CaCl2 + HF ? （1-2）
這些反應(yīng)的共同特點(diǎn)是都能夠制得磷酸。但是，磷礦中的鈣生成什么形式的鈣鹽不盡相同，各有其特點(diǎn)。反應(yīng)終止后，如何將鈣鹽分離出去，并能經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)出磷酸則是問題的關(guān)鍵。
相應(yīng)地，濕法磷酸的生產(chǎn)工藝可分為無水物法、半水法、二水法及半水-二水法等。其中，二水法由于技術(shù)成熟、操作穩(wěn)定可靠、對礦石的適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在濕法磷酸工藝中居于主導(dǎo)地位。我國80%以上的磷酸都采用濕法磷酸二水法流程生產(chǎn)。二水法流程具有工藝簡單、技術(shù)成熟、對礦石種類適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，特別適用于中低品位礦石，在濕法磷酸生產(chǎn)中居于統(tǒng)治地位。
生產(chǎn)工藝
硝酸法
最早由奧達(dá)公司開發(fā)，稱為奧達(dá)法。它是用硝酸分解磷礦生成磷酸和水溶性硝酸鈣，然后采用冷凍、溶劑萃取、離子交換等方法分離出硝酸鈣。受硝酸價格、能耗高、流程長等條件的影響，工業(yè)應(yīng)用極少。
硫酸法
硫酸法的特點(diǎn)是礦石分解后的產(chǎn)物磷酸為液相，副產(chǎn)物硫酸鈣是溶解度很小的固相。兩者的分離是簡單的液固分離，具有其他工藝方法無可比擬的優(yōu)越性。因此，硫酸法生產(chǎn)磷酸工藝在濕法磷酸生產(chǎn)中處于主導(dǎo)地位。但是其產(chǎn)生的大量磷石膏廢渣無法得到有效的利用，三廢問題嚴(yán)重。
反應(yīng)式（1-3）中n的值取決于硫酸鈣結(jié)晶的形式，可以是0，1/2，2。在不同的反應(yīng)溫度和磷酸濃度下，可以生成無水硫酸鈣（CaSO4），半水硫酸鈣（CaSO4·0.5H2O）和二水硫酸鈣（CaSO4·2H2O）。
二水法流程至今仍存在著一些難以克服的缺陷。由于加工工藝粗放，礦石中的有害雜質(zhì)大部分進(jìn)入磷酸中。特別是氟元素，一旦進(jìn)入液相，很難再分離出來。更嚴(yán)重的是，產(chǎn)生大量的磷石膏廢料，造成嚴(yán)重的污染和浪費(fèi)。因此，陳學(xué)璽等[31]通過研究，對現(xiàn)行的工藝過程進(jìn)行了改進(jìn)，分兩步進(jìn)行反應(yīng)。
第一步：采用磷酸浸取磷礦石，從控制化學(xué)反應(yīng)的條件出發(fā)，減少化學(xué)反應(yīng)本身對目標(biāo)產(chǎn)物的污染。磷酸與磷礦的主要反應(yīng)方程式如下：
第二步：提供適宜的結(jié)晶條件，使副產(chǎn)磷石膏中的雜質(zhì)含量，尤其是磷含量顯著降低，提高磷回收率，使磷石膏滿足建筑材料生產(chǎn)的要求，從源頭上解決磷石膏污染的難題。硫酸的離子化反應(yīng)可瞬時完成：
Ca(H2PO4)2·H2O + H2SO4 +（n-1）H2O → CaSO4·nH2O ? + 2H3PO4 （1-5）
這種分步反應(yīng)的思想方法與“先污染后治理”的傳統(tǒng)思路完全不同，符合綠色化學(xué)的基本原理，完全符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求。次方法有待實(shí)際的考驗(yàn)。
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