Introducción básica Nombre chino: Tipo de ácido fosfórico húmedo: el método más básico en producción: uso de ácido inorgánico para descomponer el polvo de roca fosfórica Características: descripción general de alta pureza del producto, proceso de producción, método de ácido nítrico, método de ácido clorhídrico, método del ácido sulfúrico. En resumen, la producción húmeda utiliza ácido inorgánico para descomponer el polvo de roca fosfórica, separar el ácido fosfórico crudo y luego purificarlo para producir productos de ácido fosfórico. El costo del ácido fosfórico húmedo es entre un 20% y un 30% menor que el del ácido fosfórico térmico. Después de una purificación adecuada, la pureza del producto puede ser comparable a la del ácido fosfórico térmico. El ácido fosfórico húmedo juega un papel dominante en la producción de ácido fosfórico. Según los diferentes ácidos inorgánicos utilizados, el proceso de ácido fosfórico húmedo se puede dividir en proceso de ácido sulfúrico, proceso de ácido nítrico y proceso de ácido clorhídrico. La fórmula de la reacción de descomposición del mineral es la siguiente: ca5f(po4)3+10 HNO 3 = = 3 h3po 4+5ca(NO3)2+HF? (1-1)Ca5F(PO4)3+10 HCl = = 3 h3po 4+5 CaCl 2+HF? (1-2)Ca5F(PO4)3+5h2so 4+nH2O = = 3 h3po 4+5Ca entonces 4 nH2O+HF? (1-3) La característica común de estas reacciones es que todas pueden producir ácido fosfórico. Sin embargo, las sales de calcio generadas a partir del calcio en las rocas de fosfato tienen diferentes formas y cada una tiene sus propias características. Una vez terminada la reacción, la clave del problema es cómo separar económicamente la sal de calcio y producir ácido fosfórico. En consecuencia, el proceso de producción de ácido fosfórico húmedo se puede dividir en método anhidro, método semiacuoso, método dihidrato y método semiacuoso-método dihidrato. Entre ellos, el proceso de dihidrato ocupa una posición dominante en el proceso de ácido fosfórico húmedo debido a su tecnología madura, operación estable y confiable y gran adaptabilidad a los minerales. Más del 80% del ácido fosfórico en mi país se produce mediante el proceso de dihidrato de ácido fosfórico húmedo. El método de dihidrato tiene las características de proceso simple, tecnología madura y gran adaptabilidad a los tipos de minerales. Es especialmente adecuado para minerales de ley media y baja y ocupa una posición dominante en la producción de ácido fosfórico húmedo. El método del proceso de producción de ácido nítrico fue desarrollado por primera vez por Oda Company y se llama método Oda. La roca de fosfato se descompone con ácido nítrico para producir ácido fosfórico y nitrato de calcio soluble en agua, y luego se utilizan la congelación, la extracción con solventes y el intercambio iónico para separar el nitrato de calcio. Afectado por el precio del ácido nítrico, el alto consumo de energía y el largo proceso, rara vez se utiliza en la industria. Método del ácido clorhídrico A principios de la década de 1960, la Compañía de Ingeniería Minera de Israel (I.M.I) desarrolló el famoso método IMI, que por primera vez logró la industrialización de la producción de ácido fosfórico a partir de ácido clorhídrico [5]. La roca fosfórica reacciona con el ácido clorhídrico para formar una solución acuosa de ácido fosfórico y cloruro de calcio, y luego utiliza disolventes orgánicos (como alcoholes grasos, acetona, trialquilfosfatos, aminas o amidas) para extraer y separar el ácido fosfórico. Sin embargo, este método tiene problemas tales como un proceso complejo y una recuperación económica difícil del subproducto cloruro de calcio. La característica del método del ácido sulfúrico es que el ácido fosfórico, producto de la descomposición del mineral, está en la fase líquida y el subproducto sulfato de calcio está en la fase sólida con muy poca solubilidad. La separación de ambos es una simple separación líquido-sólido, que tiene ventajas que otros procesos no pueden igualar. Por lo tanto, el proceso de producción de ácido fosfórico a partir de ácido sulfúrico juega un papel dominante en la producción de ácido fosfórico húmedo. Sin embargo, la gran cantidad de residuos de fosfoyeso producidos no se puede utilizar eficazmente y los tres problemas de residuos son graves. El valor de n en la fórmula de reacción (1-3) depende de la forma del cristal de sulfato de calcio, que puede ser 0, 1/2, 2. El sulfato de calcio anhidro (CaSO4), el sulfato de calcio hemihidrato (caso 4·0·5h2o) y el sulfato de calcio dihidrato (CaSO4 · 2H2O) se pueden producir a diferentes temperaturas de reacción y concentraciones de ácido fosfórico. El método del dihidrato todavía tiene algunas deficiencias insuperables. Debido a la extensa tecnología de procesamiento, la mayoría de las impurezas nocivas del mineral ingresan al ácido fosfórico. El flúor, en particular, es difícil de separar una vez que entra en la fase líquida. Lo que es más grave es que se produce una gran cantidad de residuos de fosfoyeso, lo que provoca una grave contaminación y residuos. Por lo tanto, Chen Xuexi et al. [31] mejoraron el proceso existente a través de la investigación y realizaron la reacción en dos pasos. El primer paso: lixiviar la roca fosfórica con ácido fosfórico y reducir la contaminación del producto objetivo por la propia reacción química controlando las condiciones de la reacción química. La principal ecuación de reacción entre el ácido fosfórico y la roca fosfórica es la siguiente: ca5f(po4)3+7h3po 4+5h2o→5ca(h2po 4)2 H2O+HF? (1-4) El segundo paso: proporcionar condiciones de cristalización adecuadas, reduciendo así significativamente el contenido de impurezas, especialmente el contenido de fósforo en el subproducto fosfoyeso, aumentando la tasa de recuperación de fósforo, haciendo que el fosfoyeso cumpla con los requisitos de la producción de materiales de construcción y resolviendo el problema desde la fuente Problema de contaminación por fosfoyeso.
La reacción de ionización del ácido sulfúrico se puede completar instantáneamente: Ca(h2po 4)2 H2O+h2so 4+(N-1)H2O→caso 4·NH2O? El método de reacción paso a paso +2HPO4 (1-5) es completamente diferente de la idea tradicional de "primero la contaminación y luego el tratamiento" y está en línea con los principios básicos de la química verde y los requisitos de las estrategias de desarrollo sostenible. El segundo método debe probarse en la práctica.