JP3390248B2 - 湿式燐酸液の改質方法 - Google Patents

湿式燐酸液の改質方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、湿式燐酸液の改質方法
に関する。さらに詳しくは、有害性および腐食性が低減
された湿式燐酸液に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来よ
り湿式燐酸液は、ステンレスやアルミニウム等の金属類
の電解研磨用及び化学研磨用処理液の原料として、ある
いは金属類の化成処理液用として利用されている。ま
た、オルソ燐酸塩、縮合燐酸塩の原料や染色用助剤、石
油化学用触媒、活性汚泥の栄養剤等各種の分野に多用さ
れている。
【0003】燐鉱石を硫酸で分解して得られる湿式燐酸
液には、原料燐鉱石に由来して各種不純物が含まれてい
る。この方法では、燐鉱石と硫酸を反応させオルト燐酸
液と石膏のスラリーを得た後、石膏を主成分とする固形
物を除去する目的で濾過あるいは遠心分離等の手段によ
り固−液分離される。ここで得られる燐酸液は通常約2
5〜35重量%のPを含んでいる。更に、この燐
酸液は真空濃縮等の方法で通常40〜65重量%P
濃度に濃縮され、工業用燐酸液として使用される。
【0004】従来の工業用燐酸液は不純物として含有す
る塩素、フッ素等の為に腐食性が強く、装置材質に特別
の配慮が必要であり、コストアップの原因ともなってい
る。通常、工業用燐酸液は原料燐鉱石や製造プロセスに
より多少の違いはあるが、塩素(Cl)を20〜100
ppm、フッ素(F)を1,000〜4,000ppm
程度含有している。さらに、これらの成分は揮発性が強
く、種々の工業用途に使用する際に環境問題(臭気等)
を引き起こすことから、強く低減が望まれている。
【0005】上記課題を解決する方法として、有機溶媒
による抽出法あるいはイオン交換法等の燐酸液精製法が
ある。しかし、これらは高純度燐酸液製造用に開発され
た方法であり、極めて複雑なプロセスでコストも高くな
ることから安価な工業用燐酸液の製造には適用できな
い。本発明の目的とするところは、湿式燐酸液中の有害
な塩素分及びフッ素分を除去することにある。さらに、
本発明の他の目的は、燐酸液の腐食性を低減させ、より
安価な材料の使用を可能とすることにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、かかる実
情に鑑み、有害な塩素及びフッ素分が除去され、かつ腐
食性の低い湿式燐酸液を得るため鋭意検討を重ねた結
果、以下に述べる簡便な方法を見い出し本発明を完成す
るに至った。
【0007】すなわち本発明は、燐鉱石と硫酸を反応し
て得られる湿式燐酸液中の硫酸濃度を0.5〜7重量%
に調整後、120〜170℃の温度条件下スチィームス
トリッピィングすることを特徴とする湿式燐酸液の改質
方法に関する。
【0008】本発明を更に詳細に説明する。本発明の燐
酸液は、燐鉱石を硫酸で分解して得られる湿式燐酸液を
ベースとする。すなわち、原料燐酸液として燐鉱石を硫
酸で分解して得られる25〜35重量%P燐酸液
を真空濃縮等の方法で40〜65重量%P濃度と
した工業用湿式燐酸液を使用する。
【0009】上記燐酸液は、スチィームストリッピィン
グ処理前にあらかじめ硫酸濃度の調整が必要である。硫
酸濃度の調整は、湿式燐酸液に硫酸を添加して行うこと
ができる。あるいは、燐酸液を製造する際に過剰の硫酸
を使用して燐鉱石を分解し生成する燐酸液中に所定量の
硫酸分が残るようにすることでも可能である。燐酸液へ
の硫酸添加は、スチィームストリッピィングにおける塩
素及びフッ素の除去効果を高める働きがある。
【0010】燐酸液中の硫酸は、1.5〜5重量%とな
るよう調整する。
【0011】次に、硫酸濃度を調整した燐酸液をスチィ
ームストリッピィング処理する。スチィームストリッピ
ィングの装置は特に制限はなく、通常の気−液接触装置
が使用可能である。例えば、通気撹拌槽、気泡塔、充填
塔及びスプレー塔等であり、バッチあるいは連続いずれ
の方式でも運転可能である。スチィームストリッピィン
グは、120〜170℃の温度条件下で行われるのが好
ましい。120℃未満では、塩素及びフッ素の除去効率
が著しく低いばかりか、使用したスチィームの一部が凝
縮し燐酸液濃度の低下を招くことから好ましくない。一
般に塩素及びフッ素の除去効率は、高温度になる程高く
なるが、170℃を超えると除去効率のアップもさほど
望めず、加熱に多量のエネルギーを要し、かえって不経
済となるので好ましくない。
【0012】加熱操作は、あらかじめ所定の温度に加熱
した燐酸液とスチィームを接触させる方法、あるいは燐
酸液をストリッピィング処理時スチィームで直接加熱す
る方法、いずれでも行うことができる。使用するスチィ
ーム量は、操作温度、硫酸添加量及び気−液接触装置の
種類等を考慮して決定すべきである。例えば、充填塔方
式のストリッピィング処理では、燐酸液に対し0.5〜
2倍量のスチィーム量で十分である。
【0013】本操作により、燐酸液中の塩素(Cl)量
は5ppm以下に低減可能である。なお、フッ素(F)
に関しては除去が不完全であるが、100ppm以下程
度には低減される。しかし、残留するフッ素分は、燐酸
液中に存在する金属成分と結びついたフルオロ錯イオン
(例えばAlF 3−)の形態となっているものと考え
られ、揮発性も少なく、腐食性も弱いことから通常使用
する上では特に問題とはならない。
【0014】工業用燐酸液の腐食性に関しては、塩素及
びフッ素等腐食性の強い成分が大きな因子と考えられる
が、本発明により上記の成分が減少することでステンレ
ス材に対する腐食性も大幅に低減し、安価な材料の使用
が可能となる。
【0015】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。なお、実施例、比較例中の%およびppmはそれぞ
れ重量%、重量ppmを示す。 実施例1 燐鉱石(ファラボア鉱:南ア共和国産)を硫酸で分解し
て得られた湿式法燐酸液に98%硫酸を添加し、P
=53.0%、HSO=4.0%、Cl=50p
pm、F=2,000ppmの燐酸液を調合した。この
燐酸液1,000mlを外部加熱装置付き通気撹拌槽
(内容積2l)に移し、150℃に加熱後、槽下部に設
けられたスパージャーより150℃のスチィームを40
0g/hで6時間吹き込むことでスチィームストリッピ
ィング処理を行った。得られた燐酸液を分析したとこ
ろ、P=53.5%、HSO=4.0%、C
l=1ppm以下、F=45ppmであった。また、得
られた燐酸液は原料燐酸液では感じられた刺激臭が消失
しており、無臭であった。次に、上記燐酸液500ml
をポリエチレン容器に入れ、ステンレス試験片(SUS
−316製、30×20×2mm)を50℃の温度で6
0日間浸漬し、試験片の重量減より腐食速度を求める材
質テストを行った。その結果、腐食速度は0.07mm
/yであり、この材料が十分使用に耐え得ることが判っ
た。
【0016】実施例2 燐鉱石(ファラボア鉱:南ア共和国産)を硫酸で分解し
て得られた湿式法燐酸液に98%硫酸を添加し、P
=53.5%、HSO=3.5%、Cl=50p
pm、F=2,000ppmの燐酸液を調合した。カー
ボン製ラシヒリングを充填したフッ素樹脂ライニングの
充填塔(直径=100mm、高さ=1500mm)の上
部より140℃に加熱した上記燐酸液を30kg/hで
供給し、下部より140℃スチィームを35kg/h吹
き込み連続スチィームストリッピィング処理を行った。
得られた燐酸液を分析したところ、P=53.5
%、HSO=3.5%、Cl=1ppm以下、F=
50ppmであった。また、得られた燐酸液は原料燐酸
液では感じられた刺激臭が消失しており、無臭であっ
た。実施例1と同様に材質テスト(SUS−316)を
行った。その結果、腐食速度は0.08mm/yであ
り、この燐酸液の腐食性は小さいことが判った。
【0017】比較例1 スチィームストリッピィング時の燐酸液及びスチィーム
温度を110℃とした以外実施例1と同様の操作を行っ
た。得られた燐酸液は、P=39.7%、H
=3.0%、Cl=30ppm、F=1,100p
pmでありストリッピィングが不十分の結果であった。
また、処理温度が低いためか、スチィームの一部が凝縮
し燐酸液が希釈される問題も発生した。更に、原料燐酸
液と同程度の強い刺激臭が残った。材質テスト(SUS
−316)の結果、腐食速度は1.10mm/yであ
り、この燐酸液の腐食性は改善されていないことが判っ
た。
【0018】比較例2 燐酸液として硫酸を添加調整していない、P=5
3.5%、HSO=0.3%、Cl=50ppm、
F=2,000ppm組成のものを用いた以外実施例1
と同様の操作を行った。得られた燐酸液は、P
53.7%、H SO=0.3%、Cl=16pp
m、F=700ppmでありストリッピィングが不十分
の結果であった。また、燐酸液の臭気に関しては、幾分
改善は認められたが依然として刺激臭が残った。材質テ
スト(SUS−316)の結果、腐食速度は0.7mm
/yであり、この燐酸液の腐食性は強く、この材料が使
用に耐えないことが判明した。
【0019】実施例3 モロッコ産の燐鉱石を硫酸で分解した後濃縮して得られ
た湿式燐酸液に硫酸を添加し、P=53.5%、
SO=5.0%、Cl=20ppm、F=2,3
00ppm組成となるよう調合した。実施例2と同じ充
填塔を用い、上部より155℃に加熱した燐酸液を30
kg/hで供給し、下部より140℃のスチィームを3
5kg/hで吹き込み連続スチィームストリッピィング
処理を行った。得られた燐酸液を分析したところ、P
=54.5%、HSO=5.1%、Cl=1p
pm以下、F=90ppmであった。また、燐酸液の刺
激臭は消失していた。材質テスト(SUS−316)の
結果、腐食速度は0.08mm/yであり、この燐酸液
の腐食性は小さいことが判った。
【0020】参考例1 燐鉱石(ファラボア鉱:南ア共和国産)を過剰の硫酸で
分解して得られた湿式法燐酸液(P2O5=52.5
%、H2SO4=6.0%、Cl=45ppm、F=
1,800ppm)を原料として、実施例1と同様の方
法でスチィームストリッピィング操作を行った。得られ
た燐酸液を分析したところ、P2O5=53.0%、H
2SO4=6.1%、Cl=1ppm以下、F=35p
pmであった。また、得られた燐酸液は原料燐酸液では
感じられた刺激臭が消失しており、無臭であった。実施
例1と同様に材質テスト(SUS−316)を行った。
その結果、腐食速度は0.07mm/yであり、この燐
酸液の腐食性は小さいことが判った。
【0021】参考例2 H2SO4=1.0%に変更した以外は実施例1と同様
に行った。得られた燐酸液を分析したところ、P2O5
=53.5%、H2SO4=1.0%、Cl=1pp
m、F=70ppmであった。また、得られた燐酸液は
原料燐酸液では感じられた刺激臭が消失しており、無臭
であった。実施例1と同様に材質テスト(SUS−31
6)を行った。その結果、腐食速度は0.10mm/y
であり、この燐酸液の腐食性は小さいことが判った。
【0022】
【発明の効果】以上述べたように、本発明は湿式粗燐酸
液に硫酸添加後スチィームストリッピィング処理を行う
ものであり、設備コストが低く,現場管理も容易なこと
から処理に要するコストも比較的低い。また、本発明に
よる改質燐酸液は、揮発性を有する塩素及びフッ素の含
有量が低減されており、これ迄の種々の問題(刺激臭,
環境問題)も解決される。また、ステンレス材に対する
腐食性も低いことから、材質上の制約も低く種々の用途
に幅広く使用できる。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−13497(JP,A) 特開 昭61−122109(JP,A) 特開 平1−257114(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C01B 25/00 - 25/26

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燐鉱石と硫酸を反応して得られる湿式燐
    酸液中の硫酸濃度を1.5〜5.0重量%に調整後、1
    20〜170℃の温度条件下スチィームストリッピィン
    グすることを特徴とする湿式燐酸液の改質方法。
  2. 【請求項2】 湿式燐酸液中の硫酸濃度の調整を、燐
    鉱石と硫酸を反応させる工程で行うことを特徴とする請
    求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 湿式燐酸液中に塩素及びフッ素を含有
    することを特徴とする請求項1または2記載の方法。
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