CN1051746C - 净化湿法磷酸制磷酸锌 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种磷酸锌制造新工艺。它用混合溶剂(含丁醇>60%，TBP<40%)萃取含25～40%P2O5的湿法磷酸，制得溶剂相与含ZnO>99%的悬浮水溶液。在70～90℃，搅拌速度为5～7转/秒，反应时间为30～60分钟的条件下进行反应，产生的沉淀经过滤、洗涤、干燥得磷酸锌。混合溶剂对磷酸萃出能力大、分相性能良好，比重、粘度小，能减小氧化锌粘接及被包裹现象，使反应能充分的进行。此法工艺简单，产品纯度及收率高，成本低廉，值得推广。

Description

净化湿法磷酸制磷酸锌
本发明属于一种磷酸锌的制造新工艺。磷酸锌用于涂料和粘合剂。
在已有技术中，用湿法磷酸为原料制磷酸锌有前苏联SU：1,381,066号专利所述，用磷酸三丁酯(TBP)为溶剂萃取湿法磷酸所得含7.9％P2O5溶剂相与氧化锌反应制造磷酸锌，又如前苏联SU：1,477,678号专利所述含20～25％P2O5的湿法磷酸用碳酸钠或氢氧化钠中和，分离沉淀和洗涤沉淀，母液和洗涤液混合用硫酸处理。所得混合液加氧化锌反应，产生沉淀经过滤洗涤及干燥得磷酸锌。
由于TBP对湿法磷酸的萃出能力较低，因此溶剂相含磷酸浓度低(前苏联SU：1,381,066号专利为7.9％P2O5)即单位溶剂生产能力低，且TBP粘度大、比重大、分相性较差，粉状氧化锌易被粘接和易被磷酸锌硬皮包裹，影响产品的质量。中和沉淀法净化湿法磷酸碱耗量高，P2O5收率低。分离磷酸锌后母液含硫酸盐不易处理。本发明针对上述缺点进行改进，选择对于含25～40％P2O5的湿法磷酸萃出能力大、比重、粘度较小、分相性能良好的溶剂作为萃取剂，提高单位溶剂的生产能力，减少氧化锌粘接及被包裹现象，提高产品的纯度。因此本发明采用混合溶剂(含丁醇＞60％，TBP＜40％)萃取经预处理的含25～40％P2O5的湿法磷酸制得含11～17％P2O5的溶剂相，使此溶剂相与ZnO悬浮水溶液按化学计量相互反应，反应温度70～90℃，搅拌速度为5～7转/秒，反应时间为15～30分钟。然后在搅拌下再加入一定量的热水反应15～30分钟。然后澄清分离。溶剂相返回萃取经预处理的湿法磷酸。水相过滤使三取代四水磷酸锌固体颗粒与液体分离，固体洗涤干燥得到三取代二水磷酸锌产品，按P2O5计收率为95～98％，产品纯度99％，产品中混合溶剂的含量＜0.005％。分离产品后溶液70％作悬浮氧化锌及系统用水，30％作回收溶剂，母液排放处理。
本发明具有溶剂性能良好，产品纯度及收率高，成本低，经济效益好，工艺先进的优点。
以下通过实施例对本发明作进一步详细的描述。
例1：在含P2O5 12.4％(17.12％H3PO4)的混合溶剂100克中，加入含21.44克ZnO的悬浮水溶液61.44克，温度为85℃下，以5转/秒速度搅拌20分钟，然后加入60克的热水，在85
表一：反应时间、温度对产品中P2O5收率的影响
总反应时间(分钟)    温度(℃)         P2O5含量(％)有机相             水相 按产品中P2O5计算收率(％)
    30     70      0.56     3.41     68.2
    80      0.57     2.1     81.5
    85      0.23     1.03     92.1
    90      0.06     0.72     94.2
    40     70      0.35     3.11     74.5
    80      0.33     1.52     86.4
    85      0.012     0.76     93.8
    90      0.007     0.28     96.4
    50     70      0.31     2.84     79.2
    80      0.22     1.04     92.5
    85      0     0.35     97.6
    90      0     0.16     98.1
    60     70      0.28     2.12     82.4
    80      0.21     0.86     94.6
    85      0     0.34     97.8
    90      0     0.14     98.4
℃下连续搅拌10分钟，20分钟，30分钟，40分钟，分别测定溶剂相及水相中P2O5(H3PO4)的含量。数据列在表一。
例2：按实施例1的工艺条件，只改变温度为70℃，80℃，90℃。其数据也列在表一。
例3：在含P2O5 12.4％(17.12％H3PO4)的混合溶剂100克中，加入含ZnO 21.44克的悬浮水溶液61.44克，温度为85℃下，以5转/秒速度搅拌20分钟，然后添加60克的热水，在85℃下连续搅拌30分钟，澄清并分离出72.75克溶剂返回萃取经预处理的湿法磷酸。得到147.77克含悬浮磷酸锌的水相。这水相含0.326克H3PO4(0.236克P2O5)和39.16克三取代四水磷酸锌[Zn3(PO4)2·4H2O]。过滤得41.6克湿的三取代四水磷酸锌和101.17克溶液(含溶剂7.95克和0.316克磷酸)。此溶液70％作悬浮氧化锌及系统加入水循环，30％引出回收溶剂后母液排放处理。而41.6克湿磷酸锌经洗涤、干燥得产品三取代二水磷酸锌(Zn3(PO4)2·2H2O)共36.16克(含混合溶剂＜0.005％)。其原料、产品组成见表二：
                表二：原料、产品组成
一、原料氧化锌(ZnO)wt％
      Zn     Pb        Cu        Mn
    ＞99.5   ＜0.037     ＜0.0001     ＜0.0001
二、原料云南生产湿法磷酸组成wt％
  P2O5   SO4 2-    F-  Fe2O3   Al2O3    MgO    As    Pb
  25～40    1～3    1～2.8   0.8～2.2   0.9～2.2    0.1～0.5   30～120ppm   30～70ppm
三、溶剂相组成(混合溶剂萃取预处理湿法磷酸后)wt％：
  混合溶剂   P2O5    SO4 2-     F-   Fe2O3    Al2O3   MgO     As    Pb
一般范围   76～85    11～17    0.01～0.04   0.02～0.04   0.003～0.006   0.002～0.005   0.001～0.004     1～30ppm    1～30ppm
实施例二  80.71   12.4    0.035   0.031   0.0045   0.0038   0.0026     5ppm    3ppm
四、产品三取代二水磷酸锌(Zn3(PO4)2·2H2O)组成wt％：
   Zn    PO4 3-   SO4 2-     F-   Fe2O3    Al2O3   MgO   As    Pb    H2O   混合溶剂
  46.25    45.13    150ppm    160ppm   28ppm     24ppm   19ppm   2ppm    156ppm   8.466   ＜0.0005

Claims (2)

1.一种净化湿法磷酸制磷酸锌的工艺，采用含丁醇和磷酸三丁酯的混合溶剂萃取含25～40％P2O5的湿法磷酸所得含酸溶剂与悬浮ZnO水溶液进行反应，其特征在于用混合溶剂萃取湿法磷酸制得含P2O511～17％的溶剂相与含量＞99％的ZnO悬浮水溶液，按化学计量在含酸溶液中相互反应，反应在常压下进行，反应温度70～90℃，搅拌速度为5～7转/秒，反应时间为15～30分钟，然后在搅拌下再加入一定量的热水反应15～30分钟，而后澄清分离，溶剂相返回萃取湿法磷酸，水相过滤使三取代四水磷酸锌固体与液体分离，固体洗涤，干燥得三取代二水磷酸锌。
2.根据权利要求1所述的磷酸锌制造工艺，其特征在于采用混合溶剂萃取时，萃取剂含量为丁醇＞60％，磷酸三丁酯＜40％。
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