CN106644810A - 一种测定湿法磷酸磷石膏中残磷含量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测定湿法磷酸磷石膏中残磷含量的方法，所述方法操作如下：步骤(1)取磷石膏湿样，水洗至中性后转移至烧杯中，然后加入盐酸加热至微沸，冷却至室温后转移至容量瓶中，定容，摇匀，直接过滤不洗涤；步骤(2)吸取部分滤液于烧杯中，加入稀硝酸后加热至近沸，取下烧杯，边搅拌边加入喹钼柠酮沉淀剂，再缓慢加热至上层溶液清亮；步骤(3)取下烧杯静置冷却至室温后过滤，洗涤沉淀至中性，将沉淀干燥后于干燥器中冷却至室温，称重，根据沉淀计算样品中五氧化二磷的质量百分数。本发明用少量、较低浓度的盐酸代替逆王水来实现了提取磷石膏中的残磷，本发明具有酸种类少、用量小、对环境污染及对设备腐蚀小、节能、省时等优点。

Description

一种测定湿法磷酸磷石膏中残磷含量的方法

技术领域

本发明属于磷石膏残磷量技术领域，尤其涉及一种测定湿法磷酸磷石膏中残磷含量的方法。

背景技术

湿法磷酸磷石膏中残磷含量是衡量湿法磷酸工业技术的一个重要指标，关系到湿法磷酸磷矿消耗、磷的回收率水平等。磷石膏中残磷的存在形式主要包括以下几种：

1.水溶性磷

主要是少量的磷酸和可溶性磷酸盐，此类残留磷是因磷石膏洗涤不充分所造成，因实验中所用磷石膏已经充分洗涤，所以不予考虑。

2.磷酸盐沉淀

因磷矿中存在很多杂质且随着磷矿的分解进入磷酸，在冷却时形成难溶性磷酸盐沉淀出来夹杂在磷石膏中造成磷的损失。这类沉淀主要以(Fe,Al)₃KH₁₄(PO₄)₈·4H₂O形式存在，该类沉淀不溶于水。

3.共晶损失磷

在稀酸中因磷酸的电离而有部分HPO₄ ^2-存在，此离子与SO₄ ^2-的几何形状非常类似。在磷石膏结晶过程中，晶格中的SO₄ ^2-部分被HPO₄ ^2-取代且形成不溶性磷。

4.未被分解的磷矿

在制酸萃取过程中，少量磷矿还未分解即被快速形成的磷石膏固态膜包裹而钝化，过滤时随磷石膏排出。

测定磷石膏中的残磷含量，目前行业内对湿法磷酸磷石膏中残磷进行分析检测时，在提取步骤普遍采用的方法如下：

称取磷石膏样品充分水洗(不含水溶性磷)，转移到250mL烧杯中，加入盐酸(AR)10mL及硝酸(AR)30mL，盖上表面皿，在电炉上缓缓煮沸30分钟，趁热过滤，滤液用于残磷的分析。

此方法是将大量逆王水与样品混和在一起长时间加热，采用逆王水的强酸性、强氧化性及配位性将样品中的残磷充分提取出来。其准确度高，重现性好，在磷矿石湿法制酸行业的分析检测中被普遍采用。但此方法也有如下不足之处：

1.用酸量太大。磷石膏中的残磷一般在0.4％左右，为减小分析误差就要加大称样量，相应的也需要大量的酸来分解样品。

2.危害大。逆王水在加热过程中释放出大量的酸性有害气体，严重腐蚀通风设备；特别是二氧化氮对人体的伤害及对环境的污染更是不容怱视。

3.能耗大。加热分解时间过长，能量消耗大。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种测定湿法磷酸磷石膏中残磷含量的方法，所述方法降低酸的强度，避免腐蚀实验设备；降低试剂用量、减小环境污染。

本发明的技术方案如下：一种测定湿法磷酸磷石膏中残磷含量的方法，所述方法操作如下：

步骤(1)取含水量为20～30％的磷石膏湿样，水洗至中性后转移至烧杯中，然后加入5～10％的盐酸加热至微沸(85～95℃)，冷却至室温后转移至容量瓶中，定容，摇匀，直接过滤不洗涤；

步骤(2)吸取部分滤液于烧杯中，加入稀硝酸后加热至近沸(85～95℃)，取下烧杯，边搅拌边加入喹钼柠酮沉淀剂，再缓慢加热至上层溶液清亮；

步骤(3)取下烧杯静置冷却至室温(20～30℃)后过滤，洗涤沉淀至中性，将沉淀干燥后于干燥器中冷却至室温，称重，根据沉淀计算样品中五氧化二磷的质量百分数，按以下公式计算：

式中：m1-干燥后容器加沉淀的质量；

m2-容器质量；

m-样品质量；

A-分取试样量；

0.03207-将磷钼酸喹啉沉淀转化为五氧化二磷的系数。

步骤(1)所述盐酸质量分数优选为6％～9％，该范围内的盐酸与逆王水测得结果相同，测定结果更为准确。

进一步地，步骤(1)磷石膏与盐酸的质量体积比(g/mL)为1：8～16。

进一步地，步骤(2)所述硝酸的浓度(质量分数)为5～35％。

进一步地，步骤(2)取出的滤液、硝酸与喹钼柠酮沉淀剂的体积比为2～3：1～2：2～4。

进一步地，步骤(3)干燥温度为180～190℃，干燥时间为30～60min。

进一步优选，所述方法具体操作如下：

步骤(1)取5g磷石膏湿样，水洗至中性后转移至烧杯中，加入40-80mL质量分数为6％-9％的盐酸，加热微沸15～25分钟，冷却至室温后转移到250mL容量瓶中，定容，摇匀，干过滤得到滤液，弃去最初15～25mL的滤液；

步骤(2)准确吸取25.00mL滤液于300mL的烧杯中，加入75mL5～35％的稀硝酸，加热至近沸，取下烧杯，边搅拌边加入20～25mL喹钼柠酮沉淀剂，缓慢加热至上层溶液清亮；

步骤(3)取下烧杯，静置冷却后，用预先干燥至恒重的砂芯坩埚抽滤漏斗抽滤，先将上层清液滤完，然后以倾泻法洗涤沉淀1～2次，将沉淀全部转移至坩埚抽滤漏斗中，继续洗涤沉淀及坩埚抽滤漏斗内壁至滤液呈中性，将坩埚底部的水分用滤纸吸干，于180～185℃干燥40～50min，于干燥器中冷却至室温，称重，根据沉淀计算样品中五氧化二磷的质量百分数。

本发明原理如下：用5～10％浓度的盐酸溶解磷石膏样品中的残磷，加热微沸20分钟左右使之完全转移到液相中，利用稀盐酸的配位能力以及酸性将磷石膏中的非水溶性含磷成分溶解。磷石膏中磷酸盐沉淀能够溶于适宜浓度的盐酸溶液；共晶损失磷中的HPO₄ ^2-也会被盐酸释放出进入溶液；未被分解的磷矿中的CaSO₄属于难溶性强酸盐，在水及大多数酸中的溶解度都很小，经多次实验发现，在配位能力极强且适当浓度的盐酸溶液中石膏的溶解度大大增加，磷石膏被溶解时少量被钝化的磷矿石在固态膜被溶解后得以继续分解，形成共晶的HPO₄ ^2-也得以进入溶液，本发明通过多次实验发现盐酸浓度过高或过低均不利于非水溶性含磷成分(磷酸盐沉淀、未被分解的磷矿、共晶损失磷)的溶解，导致检测结果与实际值偏差大。

磷石膏中残磷溶解后，将溶解后的体系冷却转移至容量瓶中，定容，摇匀，干过滤，弃去最初的部分滤液吸取部分滤液，加入硝酸将不同形态的磷氧化成正磷酸根形式，便于沉淀检测，加热至近沸，边搅拌边加入喹钼柠酮沉淀剂，小心加热至上层溶液清亮，静置冷却后，抽滤得到沉淀，将沉淀干燥后称重，根据沉淀的量计算出五氧化二磷的量。利用本发明的方法测定结果准确，采用较低浓度的盐酸代替逆王水来提取磷石膏中的残磷，避免腐蚀实验设备，后处理简单，不需要处理大量的废酸，减少环境污染。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明在其它条件不变的情况下，用少量、较低浓度的盐酸代替逆王水来实现了提取磷石膏中的残磷，得到相同的分析效果。本发明具有酸种类少、用量小、对环境污染及对设备腐蚀小、节能、省时等优点。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细说明，在实施例中，除有特别说明，所有百分含量均为质量百分数，以下实施例中磷石膏湿样含水量为25％。

实施例1

取磷石膏湿样5克，水洗至中性后转移至烧杯中，加入60mL质量分数为6.5％的盐酸，加热微沸20分钟，冷却转移至250mL容量瓶中，定容，摇匀，干过滤，弃去最初20mL滤液。准确吸取滤液25.00mL于300mL的烧杯中，加入1+1(由68％试剂级化学纯浓硝酸和水体积比1：1配成)的硝酸10mL，加水至约100mL，加热至近沸，取下烧杯，在不断搅拌下加入20mL喹钼柠酮沉淀剂，小心加热至上层溶液清亮。取下烧杯，静置冷却后，用预先干燥至恒重的砂芯坩埚抽滤。先将上层清液滤完，然后以倾泻法洗涤沉淀1～2次(每次用水约25mL)，将沉淀全部转移至坩埚中，继续洗涤沉淀及坩埚内壁至滤液呈中性(用pH试纸检验)。将坩埚底部的水分用滤纸吸干，于180℃干燥45min，于干燥器中冷却至室温，称量，运用公式计算出磷石膏中的残磷含量。

按以下公式计算：

式中：m1-干燥后砂芯坩埚加沉淀的质量；

m2-砂芯坩埚质量；

m-样品质量；

A-分取试样量；

0.03207-将磷钼酸喹啉沉淀转化为五氧化二磷的系数。

传统方法中采用逆王水溶样，其操作过程为：取磷石膏湿样5克，水洗至中性后转移至烧杯中，加入40mL逆王水，加热微沸30分钟，冷却转移至250mL容量瓶中，定容，摇匀，干过滤，弃去最初20mL滤液，其余步骤同上述实验步骤。

分别采用盐酸和逆王水检测磷石膏中的残磷量，分析结果见表1。

表1 分析结果对照

由表1可知，采用6.5％盐酸和逆王水分别检测同一批磷石膏，检测结果基本相同。

实施例2

取磷石膏湿样5克，水洗至中性后转移至烧杯中，加入50mL质量分数为7％的盐酸，加热微沸20分钟，冷却转移至250mL容量瓶中，定容，摇匀，干过滤，弃去最初20mL滤液。准确吸取滤液25.00mL于300mL的烧杯中，加入1+1的硝酸10mL，加水至约100mL，加热至近沸，取下烧杯，在不断搅拌下加入20mL喹钼柠酮沉淀剂，小心加热至上层溶液清亮。取下烧杯，静置冷却后，用预先干燥至恒重的砂芯坩埚抽滤。先将上层清液滤完，然后以倾泻法洗涤沉淀1～2次(每次用水约25mL)，将沉淀全部转移至坩埚中，继续洗涤沉淀及坩埚内壁至滤液呈中性(用pH试纸检验)。将坩埚底部的水分用滤纸吸干，于180℃干燥45min，于干燥器中冷却至室温，称量，运用公式计算出磷石膏中的残磷含量。

分析结果见表2：结果表明精密度达到要求。

表2 分析结果对照

由表2可知，采用7％盐酸和逆王水分别检测同一批磷石膏，检测结果相同。

实施例3

取磷石膏湿样5克，水洗至中性后转移至烧杯中，加入50mL质量分数为7.5％的盐酸，加热微沸20分钟，冷却转移至250mL容量瓶中，定容，摇匀，干过滤，弃去最初20mL滤液。准确吸取滤液25.00mL于300mL的烧杯中，加入1+1的硝酸10mL，加水至约100mL，加热至近沸，取下烧杯，在不断搅拌下加入20mL喹钼柠酮沉淀剂，小心加热至上层溶液清亮。取下烧杯，静置冷却后，用预先干燥至恒重的砂芯坩埚抽滤。先将上层清液滤完，然后以倾泻法洗涤沉淀1～2次(每次用水约25mL)，将沉淀全部转移至坩埚中，继续洗涤沉淀及坩埚内壁至滤液呈中性(用pH试纸检验)。将坩埚底部的水分用滤纸吸干，于180℃干燥45min，于干燥器中冷却至室温，称量，运用公式计算出磷石膏中的残磷含量。

分析结果见表3：结果表明精密度达到要求。

表3 分析结果对照

由表2可知，采用7％盐酸和逆王水分别检测同一批磷石膏，检测结果相同。

实施例4

本实施例改变盐酸浓度，或将步骤(1)中的盐酸替代为硝酸对磷石膏中的残磷量进行检测，其他操作步骤同实施例1～实施例3，残磷量的检测结果如表4所示。

表4 检测结果

实施例4采用的4^#磷石膏～11^#磷石膏为同一批磷石膏，采用逆王水多次测得的结果为0.40～0.45，由表4可知，只有7.5％盐酸和9.38％盐酸的测试结果与逆王水相同，而低于7.5％，高于9.38％的盐酸的测试结果与实际值相差均较大，如果将盐酸替代为22.5％硝酸，测试效果与实际值偏差很大，改变硝酸浓度结果依然不好。

Claims (7)

1.一种测定湿法磷酸磷石膏中残磷含量的方法，其特征在于，所述方法操作如下：

步骤(1)取含水量为20～30％的磷石膏湿样，水洗至中性后转移至烧杯中，然后加入5～10％盐酸加热至微沸，冷却至室温后转移至容量瓶中，定容，摇匀，直接过滤不洗涤；

步骤(2)吸取部分滤液于烧杯中，加入稀硝酸后加热至近沸，取下烧杯，边搅拌边加入喹钼柠酮沉淀剂，再缓慢加热至上层溶液清亮；

步骤(3)取下烧杯静置冷却至室温后过滤，洗涤沉淀至中性，将沉淀干燥后于干燥器中冷却至室温，称重，根据沉淀计算样品中五氧化二磷的质量百分数，按以下公式计算：

$P_2{O}_5\left(\%\right)=\frac{(m1-m2)\×0.3207}{mA}\×100\%;$

式中：m1-干燥后容器加沉淀的质量；

m2-容器质量；

m-样品质量；

A-分取试样量；

0.03207-将磷钼酸喹啉沉淀转化为五氧化二磷的系数。

2.根据权利要求1所述的测定湿法磷酸磷石膏中残磷含量的方法，其特征在于，步骤(1)所述盐酸质量分数为6％～9％。

3.根据权利要求1所述的测定湿法磷酸磷石膏中残磷含量的方法，其特征在于，步骤(1)磷石膏与盐酸的质量体积比(g/mL)为1：8～16。

4.根据权利要求1所述的测定湿法磷酸磷石膏中残磷含量的方法，其特征在于，步骤(2)所述硝酸的浓度为5％～35％。

5.根据权利要求1所述的测定湿法磷酸磷石膏中残磷含量的方法，其特征在于，步骤(2)取出的滤液、硝酸与喹钼柠酮沉淀剂的体积比为2～3：1～2：2～4。

6.根据权利要求1所述的测定湿法磷酸磷石膏中残磷含量的方法，其特征在于，步骤(3)干燥温度为180～190℃，干燥时间为30～60min。

7.根据权利要求1～6任一所述的测定湿法磷酸磷石膏中残磷含量的方法，其特征在于，所述方法具体操作如下：

步骤(1)取5g磷石膏湿样，水洗至中性后转移至烧杯中，加入40-80mL质量分数为6％～9％的盐酸，加热微沸15～25分钟，冷却至室温后转移到250mL容量瓶中，定容，摇匀，干过滤得到滤液，弃去最初15～25mL的滤液；

步骤(2)准确吸取25.00mL滤液于300mL的烧杯中，加入75mL5％～35％的稀硝酸，加热至近沸，取下烧杯，边搅拌边加入20～25mL喹钼柠酮沉淀剂，缓慢加热至上层溶液清亮；

步骤(3)取下烧杯，静置冷却后，用预先干燥至恒重的砂芯坩埚抽滤漏斗抽滤，先将上层清液滤完，然后以倾泻法洗涤沉淀1～2次，将沉淀全部转移至坩埚抽滤漏斗中，继续洗涤沉淀及坩埚抽滤漏斗内壁至滤液呈中性，将坩埚底部的水分用滤纸吸干，于180～185℃干燥40～50min，于干燥器中冷却至室温，称重，根据沉淀计算样品中五氧化二磷的质量百分数。