CN100340485C - 一种磷酸硼的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种磷酸硼的制备方法。该法以硼酸为硼源，磷酸铵盐和磷酸的混合物为磷源，按摩尔比B2O3∶P2O5＝0.9～1.1∶1进行配料；混合均匀后的物料在造粒机中进行造粒；然后把物料送入回转窑中煅烧1～3h，采用高温固相反应法一步合成磷酸硼产品，烧结温度控制在300℃～1000℃；回转窑出来的物料，经冷却、粉碎后即得到所需的磷酸硼产品。本发明采用高温固相反应一步合成磷酸硼，反应时间短，工艺流程简单，生产成本低而产品质量优良。

Description

一种磷酸硼的制备方法
                         技术领域
本发明涉及磷酸盐的制备方法，更具体地说，是涉及一种采用高温固相反应制备磷酸硼的方法。
                         背景技术
磷酸硼为白色正四面体晶体，分子式BPO4，分子量105.78，相对密度3.08g/cm3，熔点≈1450℃，可溶于苛性碱，不溶于水、乙醇、苯、丙酮、稀酸及其他有机溶剂。磷酸硼广泛用于有机合成的催化剂，玻璃及陶瓷材料，热稳定性涂料，阻燃材料，燃料电池和肥料等领域。
杂志《Catalysis Letters》Vol.61，61-64，1999报道了Moffat和他的研究小组将磷酸硼作为固体磷酸催化剂，应用于2-甲基-2-戊烯异构化反应。其磷酸硼制备工艺是将硼酸按化学计量比直接加入到一定浓度的磷酸溶液中反应，控制反应温度在70℃，反应回流6h后，在真空干燥箱内150℃下干燥24h，然后在350℃下烧结1h，冷却后粉碎至100～200目，制得磷酸硼催化剂。
中国专利CN90108058“用乙醛制二烯的经碳酸铵改性的磷酸硼催化剂”描述了以磷酸和硼酸为原料，控制P/B摩尔比在0.9～1.1之间，采用液相反应得到糊状物，添加碳酸铵或碳酸氢铵烘干后在300～500℃下进行煅烧，碳酸铵或碳酸氢铵在高温下挥发增加了磷酸硼产品的空隙率和比表面积。
以上两种方法都为液相反应和煅烧两步工艺制备磷酸硼，它包括了磷酸和硼酸液相沉淀反应、分离、干燥、高温煅烧和冷却过程，其工艺流程较长，生产控制较为复杂，且反应时间长，能耗较高。而迄今为止，以硼酸为硼源，以磷酸氢二铵或磷酸二氢铵和磷酸的混合物为磷源，采用高温固相反应一步合成磷酸硼的方法尚未见报道。
                         发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种磷酸硼的制备方法。该方法采用高温固相反应一步合成磷酸硼，生产工艺简单，操作简便，且所得磷酸硼产品纯度高。
本发明的目的通过下述技术方案予以实现：
本发明提供了一种磷酸硼的制备方法，该方法采用以下步骤：
(1)采用硼酸为硼源，磷酸氢二铵或磷酸二氢铵和磷酸的混合物为磷源，按摩尔比B2O3∶P2O5＝0.9～1.1∶1，分别准确称量后在混合机中混合均匀；
(2)混合均匀后的物料加入造粒机进行造粒，然后进入回转窑中煅烧1～3h，针对产品的不同用途，烧结温度控制在300～1000℃；
(3)从回转窑出来的物料，经冷却、粉碎后即得到所需的磷酸硼产品；煅烧反应产生的尾气主要为氨气，尾气使用稀磷酸吸收后可以达到排放要求，副产磷酸铵盐作为磷酸硼生产的原料循环利用。
本发明所得磷酸硼产品与国外样品的对照测试结果列于下表：
  项目   美国sigma-aldrich公司样品   本发明所得产品
  B2O3(％)：   33.53   32.67
  P2O5(％)：   62.59   65.87
  PH值(1％溶液)：   3.9   6.8
  H2O含量(％)   2.36   0.61
  溶解性：   不溶于水和有机溶剂   不溶于水和有机溶剂
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.本发明采用高温固相反应一步合成磷酸硼，反应时间短，产品生产成本低；
2.与现有生产工艺相比，本工艺流程简单，减少了液相反应、分离、干燥工艺过程的投资；
3.采用磷酸铵盐和磷酸的混合物为磷源。磷酸主要作为磷酸氢二铵或磷酸二氢铵和硼酸混合物造粒时的粘结剂；混合物料采用挤压造粒机进行造粒，造粒物料在回转窑中煅烧过程中不会产生粉尘。磷酸铵盐中的氨在高温固相反应中以气态形式被挥发掉，可以增加产品的空隙率和比表面积。
                         附图说明
图1为本发明制备磷酸硼的工艺流程筒图；
图2为试验所得磷酸硼产品X-粉末衍射图谱；
                       具体实施方式
实施例1
以硼酸为硼源，磷酸二氢铵和磷酸为磷源，采用配料组成为B2O3∶P2O5＝1.1∶1(摩尔比)。将164Kg工业硼酸和262Kg工业磷酸二氢铵加入到混合机中，用13.5Kg工业磷酸喷洒物料进行混合；将混合好的物料送入造粒机进行挤压造粒；然后送入回转窑中，在500℃下煅烧3h，然后对物料进行冷却、粉碎，即得到磷酸硼产品。所得产品：B2O3＝32.83％，P2O5＝63.83％。
实施例2
以硼酸为硼源，磷酸二氢铵和磷酸为磷源，采用配料组成为B2O3∶P2O5＝1.05∶1(摩尔比)。将156Kg工业硼酸和262Kg工业磷酸二氢铵加入到混合机中，用13.5Kg工业磷酸喷洒物料进行混合；将混合好的物料送入造粒机进行挤压造粒；然后送入回转窑中，在1000℃下煅烧1h，然后对物料进行冷却、粉碎，即得到磷酸硼产品。所得产品：B2O3＝32.54％，P2O5＝65.32％。
实施例3
以硼酸为硼源，磷酸二氢铵和磷酸为磷源，采用配料组成为B2O3∶P2O5＝1∶1(摩尔比)。将149Kg工业硼酸和262Kg工业磷酸二氢铵加入到混合机中，用13.5Kg工业磷酸喷洒物料进行混合；将混合好的物料送入造粒机进行挤压造粒；然后送入回转窑中，在800℃下煅烧2h，然后对物料进行冷却、粉碎，即得到磷酸硼产品。所得产品：B2O3＝32.13％，P2O5＝64.59％。
实施例4
以硼酸为硼源，磷酸二氢铵和磷酸为磷源，采用配料组成为B2O3∶P2O5＝0.95∶1(摩尔比)。将142Kg工业硼酸和262Kg工业磷酸二氢铵加入到混合机中，用13.5Kg工业磷酸喷洒物料进行混合；将混合好的物料送入造粒机进行挤压造粒；然后送入回转窑中，在300℃下烧结3h，然后对物料进行冷却、粉碎，即得到磷酸硼产品。所得产品：B2O3＝31.19％，P2O5＝63.78％。
实施例5
以硼酸为硼源，磷酸二氢铵和磷酸为磷源，采用配料组成为B2O3∶P2O5＝0.9∶1(摩尔比)。将134Kg工业硼酸和262Kg工业磷酸二氢铵加入到混合机中，用13.5Kg工业磷酸喷洒物料进行混合；将混合好的物料送入造粒机进行挤压造粒；然后送入回转窑中，在600℃下煅烧2h，然后对物料进行冷却、粉碎，即得到磷酸硼产品。所得产品：B2O3＝31.17％，P2O5＝65.92％。
实施例6
重复实施例1，有以下不同：以硼酸为硼源，磷酸氢二铵和磷酸为磷源。将164Kg工业硼酸和293Kg工业磷酸氢二铵加入到混合机中，用16Kg工业磷酸喷洒物料进行混合。所得产品：B2O3＝32.62％，P2O5＝64.12％。
实施例7
重复实施例2，有以下不同：以硼酸为硼源，磷酸氢二铵和磷酸为磷源。将156Kg工业硼酸和293Kg工业磷酸氢二铵加入到混合机中，用16Kg工业磷酸喷洒物料进行混合。所得产品：B2O3＝32.38％，P2O5＝65.42％。
实施例8
重复实施例3，有以下不同：以硼酸为硼源，磷酸氢二铵和磷酸为磷源。将149Kg工业硼酸和293Kg工业磷酸氢二铵加入到混合机中，用16Kg工业磷酸喷洒物料进行混合。所得产品：B2O3＝32.21％，P2O5＝64.73％。
实施例9
重复实施例4，有以下不同：以硼酸为硼源，磷酸氢二铵和磷酸为磷源。将142Kg工业硼酸和293Kg工业磷酸氢二铵加入到混合机中，用16Kg工业磷酸喷洒物料进行混合。所得产品：B2O3＝31.34％，P2O5＝64.75％。
实施例10
重复实施例5，有以下不同：以硼酸为硼源，磷酸氢二铵和磷酸为磷源。将134Kg工业硼酸和293Kg工业磷酸氢二铵加入到混合机中，用16Kg工业磷酸喷洒物料进行混合。所得产品：B2O3＝31.25％，P2O5＝65.76％。

Claims (3)

1.一种磷酸硼的制备方法，该方法采用以下步骤：
(1)以硼酸为硼源，磷酸铵盐和磷酸的混合物为磷源，按摩尔比B2O3∶P2O5＝0.9～1.1∶1进行配料；混合均匀后的物料在造粒机中进行造粒；
(2)然后把物料送入回转窑中煅烧1～3h，采用高温固相反应法一步合成磷酸硼产品，烧结温度控制在300℃～1000℃；
(3)回转窑出来的物料，经冷却、粉碎后即得到所需的磷酸硼产品；
(4)高温固相反应所产生的尾气主要为氨气，尾气经稀磷酸吸收以达到排放要求，副产品磷酸铵盐作为磷酸硼生产的原料循环利用。
2.根据权利要求1所述的磷酸硼的制备方法，其特征是：制备磷酸硼化合物中的磷来自与磷酸硼化合物同当量比的含磷化合物，所述含磷的化合物为磷酸氢二铵或磷酸二氢铵和磷酸的混合物。
3.根据权利要求2所述的磷酸硼的制备方法，其特征是：所述的磷酸氢二铵或磷酸二氢铵和磷酸的混合物料，采用挤压造粒机造粒，造粒物在回转窑煅烧过程中不产生粉尘。
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