JPS60161315A - 湿式法リン酸の精製法 - Google Patents

湿式法リン酸の精製法

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JPS60161315A
JPS60161315A JP1509484A JP1509484A JPS60161315A JP S60161315 A JPS60161315 A JP S60161315A JP 1509484 A JP1509484 A JP 1509484A JP 1509484 A JP1509484 A JP 1509484A JP S60161315 A JPS60161315 A JP S60161315A
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barium
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修 渡邉
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、湿式法リン酸中の硫酸イオン、バリウムイオ
ン及びストロンチウムイオンを実質的に完全に除去する
ことによる湿式法リン酸の精製法に関するものである。
工業用、医薬用または食品用のリン酸としては、現在「
乾式法リン酸」と「湿式法リン酸」の2種類がある。「
乾式法リン酸」は、電気炉でリン鉱石及びコークス等の
副原料から黄リンを製造し、この黄リンを空気で燃焼さ
せてえた無水リン酸を水に吸収させて製造したリン酸で
ある。又「湿式法リン酸」は、リン鉱石を硫酸で分解し
てえた粗リン酸を有機溶剤による抽出法等で精製したも
のである。最近のエネルギー事情の変化により、乾式法
リン酸の製造は、電力価格の極めて安価な地域に限定さ
れ、数年前よシ、西欧及び日本では、湿式法リン酸の製
造が盛んに行なわれるようになって来た。
湿式法リン酸の製造技術は、近年多数の技術者によって
開発研究されたため品質的には、乾式法リン酸と比べて
も遜色のないものに、発展して来た。その製造技術のな
かで、最も大きな研究主題であり、数多くの特許出願が
行なわれているものとして、硫酸イオンの除去がある。
この硫酸イオンは、原料リン鉱石を硫酸で分解する時の
過剰の硫酸に由来するものであり乾式法リン酸並の品質
にするためには、フォーナイン以上の除去率が要求され
る。
硫酸イオンの除去法は、数多く提案されているが、実質
的に完全に硫酸イオンを除去する方法としては、リン酸
中にバリウム化合物を添加し、非常に難溶性塩である硫
酸バリウムを生成させ瀘去することが最も確実でしかも
一般に知られている。
しかしこの硫酸バリウムもリン酸中では、純水に比較し
て溶F/r、Lやすく、難溶性を示す尺度として、溶解
度積[Ba” ][:804’−,1の値で比べると、
リン酸濃度及び温度にもよるが、リン酸中の方が10〜
1000倍も大きい。このため、工業的にこの方法を採
用すると、次の様な実用上の種々の問題を生じる。
(]) リン酸中の硫酸イオンを実質的に完全に除去し
ようとするほど、リン酸中にバリウムイオンが溶解し、
製品リン酸を汚染する。
(2) リン酸中の硫酸イオンの異なる製品リン酸を貯
槽で混合し、長期間放置すると、硫酸バリウムの超微細
な結晶が生成し、肉眼でも確認できる濁りを生じる。
(3)そのため、操作上は製品中の硫酸イオン濃度及び
バリウムイオン濃度を厳しくチェックしなければならな
いという品質管理が要求される。
(4)上記の方法で得られた製品リン酸をアルミの化学
研磨液・又は、二次塩類にもちいた時、副原料より硫酸
イオンが混入すると、数日間の放置で硫酸バリウムの超
微細な結晶が生成し、肉眼でも確認できる濁シが生じ、
商品価値を低くしたシ、製造工程にトラブルを起こす。
特にアルミの化学研磨液の製造時には、硫酸銅、硫酸ニ
ッケル又は硫酸を添加するため、上記の白濁現象が顕著
に現われ、機能計価も劣る結果になる。
(5)又、上記の方法で使用するバリウム化合物は、製
品の品質への影響を考慮して、一般には炭酸バリウム、
水酸化バリウム等に限定されるが、これらの工業薬品中
にはバリウムと同力1のストロンチウムが0.5%〜1
.0%程度存在するため、製品リン酸中に1〜20m5
Alp陶のストロンチウムが混入する。
(和IL酸ストロンチウムの溶解度積は、硫酸バリウム
に比較して約1000倍であるが、反応条件によっては
、混入するストロンチウムの約60〜80チが硫酸バリ
ウムと共沈すム)本発明者らは、上記の技術課題を解決
するために鋭意研究した結果、バリウム化合物の添加に
よシ生成した硫酸バリウムを炉去したリン酸中に存在す
る微量のバリウムイオン及びストロンチウムイオンが選
択的に陽イオン交換樹脂でイオン交換され、実質的に完
全に除去されるという、すなわち、多量存在する酸によ
って妨害されるはずであるにもかかわらず、意外にも微
量存在するバリウムイオンおよびストロンチウムイオン
が完全にイオン交換されて除去されるという知見をえて
本発明を完成したものである。
すなわち、本発明は、硫酸イオンを含有する湿式法リン
酸にバリウム化合物を添加し、生成した硫酸バリウムを
瀘去した後、該リン酸を陽イオン交換樹脂で処理するこ
とにより、硫酸イオン、バリウムイオン及びストロンチ
ウムイオンを実質的に完全に除去するリン酸液の製造法
を提供するものである。
以下、本発明をさらに詳細に説明する。本発明に使用さ
れる湿式法リン酸は、リン鉱石を硫酸で分解して得られ
た粗リン酸を各種のアルコール。
ケトン、エーテル、リン酸エステル等の有機溶剤による
抽出法で陽イオン不純物を極力除去したものが好ましい
。その理由は、陽イオン交換樹脂のイオン交換容量を本
発明の目的のためだけに有効に活用するためと、複雑な
リン酸塩によるイオン交換樹脂塔の閉塞を防止するため
である。
又、湿式法リン酸のH3PO4濃度は、次に示す3点の
理由により、75重量%以上好ましくは、80重か%〜
93M量−の範囲に保持するのが良い。
(1) 硫酸バリウムの溶解度積をもとめた結果、下表
(第1表)に示す様に、H3PO4tlA度75重ff
i%以上において小さくなるため、硫酸イオンを実質的
に完全に除去したリン酸中に溶解しているバリウムイオ
ン及びストロンチウムイオンが少なく、陽イオン交換樹
脂の負荷が軽減できる。しかしH,PO4濃度が93重
量%以上になると粘度が高くなるため微細結晶の硫酸バ
リウムを戸去することが、困難になる。
第1表 硫酸バリウムの溶解度積(温度50”C)(2
)陽イオン交換樹脂におけるバリウムイオン及びストロ
ンチウムイオンの平衡イオン交換容#をめた結果、下表
(第2表)に示す様に、H,PO,濃度に影響され75
重量%以上が11kに優れている。
第2表 平衡イオン交換容量 陽イオン交換樹脂:アンバーライ)IR−120B(米
国ローム アンド ハース?W) リン酸中のバリウムイオン濃度、ストロンチウムイオン
濃度:各々2mti/を 温 度:40℃ (3)リン酸濃度が高い程、陽イオン交換樹脂(真比重
1.2〜1.3)との比重差が大きく、脱イオン処理操
作は、アップフローで行ない鉱酸の希薄水溶液による再
生操作は、ダウン70−で行なう向流型再生方式が可能
である。そのため、製品ぺの汚染も少なくかつ再生剤の
使用量が少ない最良の脱イオン処理方式が実用上、実施
できる。fj4 ’)ン酸液の比重は、40°Cにおい
て、H,PO,濃度75重量%で1.56 、 H3P
O4濃度85重量%で1.67である。
次に本発明を工程順に詳細に説明する。
(リ 硫酸イオン除去工程 添加するバリウム化合物は、炭酸バリウム、水酸化バリ
ウム、リン酸バリウム、硫化バリウム等で良い。添加す
る形態については、これらの物質を純水又は、リン酸中
に溶解して使用する方が、容易に品質管理が行なえる。
バリウム化合物の添加量は、溶看硫酸イオン濃度が20
重量ppm以下好ましくは、10重量ppm以下でかっ
溶存バリウムイオン濃度が60重量ppm以下好ましく
は、55重量ppm以下になる様にする。
溶存バリウムイオン濃度を上記濃度より高くす−ると硫
酸バリウムの微細結晶が、さらに微細になり長時間の熟
成を行なっても炉去困離になる。
硫酸バリウムの結晶は、上記の硫酸イオン、バリウムイ
オン濃度を維持しても微細であるため沖去可能な結晶径
にするには、24時間以上好ましくは、36時間以上の
λ!1成時1t−IJが必要であり、熟成時間が短いと
後述の脱イオン工程でスケーリングを生じる。又、処理
液の温朋は、リン酸の凝固点。
粘度及び利’J[を考慮して60゛C〜60°C好まし
くは40°C〜50°Cであり、さらに脱イオン工程の
処理温度と同一にするのが良い。
(2)脱イオン工程 本発明に使用される陽イオン交換樹脂は、ポリスチレン
糸イオン交換樹脂でよく、例えばアンバーライトIR−
120B、工R−122,2000(米国、ローム ア
ンド ハース社製)、ダイヤイオン5K106゜SK1
10,5K116(三菱化成社製)等の交換基−SO,
−を有するものである。これらのイオン交換樹脂は、H
a型で市販されているので、塩酸・硝酸等の希薄水溶液
でH型に再生し、さらに残存する酸分を十分に水洗、除
去した後に使用する。
イオン交換樹脂の穐類、前処理の有無によシ若干異なる
が、イオン交換樹脂から有機物(樹脂製造時の未反応の
オリゴマー等)が溶出するため、リン酸液を汚染する。
そのため本発明者らは、有機物の溶出速度とバリウムイ
オン、ストロンチウムイオンのイオン交換速度の差の大
きな操作条件を探索した結果、処理温度60°C以下好
ましくは50°C以下で、空間速度(Hr’i処理量r
r?/Hr/イオン交換樹脂の充ffA量−)を1. 
OHr−’以上好ましくは、1.5 Hr−”以上にす
ることにより、リン酸中へ溶出する有機物を無視できる
ことがわかった。
リン酸中へ溶出する有機物量の測定には、リン酸液を2
50°Cまで加熱することによシ有機物が着色する現象
を利用し゛比色分光々度計で純水を対照として吸光度(
波長370 nm)を測定する方法をもちいた。空間速
度とリン酸中へ溶出する有機物量の関係を示すと下表(
第5表)になる。
第3表 リン酸中へ溶出する有機物景 陽イオン交換樹脂:アン/く−ライ)IR−120B(
粗10−ム アンド )・−ズ肚製)H9P04g′3
度:85重量置 部理温度:40°C 脱イオン処理操作は、前述した様にアップ70−で行な
い、再生操作は純水でリン酸液を回収後、2〜3Nの塩
酸又は硝酸を用いてダウンフローで行なう6再生剤の使
用量は空1u]速度1.0〜′2.0Hr−’の条件で
充填樹脂の容積に対して10〜15倍であシ、再生率9
9チが達成でき戸。
以下具体例によって、本発明を説明する。例中組成の「
9%」及びrppmjは重量による。捷た、「S■」は
空間速度である。
実施例1 モロッコ産リン鉱石(BPL70)を硫酸で分解しえら
れた粗リン酸(H,Po、 45.5チ、so。
2.05%)に石灰乳、苛性ソーダ及び活性炭を添加し
た後固形分を炉去し清澄液をえた。この清澄なリン酸液
を、n−ブタノールをもちいて、多段向流抽出を行ない
、さらに水で逆抽出してえた希薄なリン酸液を一680
朋Hgの減圧下で濃縮して・次の組成の濃縮リン酸をえ
た。
H3P0. 89.0チ So、 [1241% Fe 1 ppm AL 2ppm この濃縮リン酸500kgに、炭酸バリウムを溶解した
リン酸液(Ba s、z 4 % 、 Sr 65 Q
 pp、。
H3PO435,6%) 52..7外を約3時間かけ
てゆっくりと添加し、さらに活性炭0.6 kgを添加
し、その後液温40°Cで40時間熟成させた。
このスラリー奮、ケイソウ土でプレコートし/ヒ加圧式
リーフフィルターでσコ過し、次の組成の清澄なりン醒
液をえた。
H,PO486,2% So、 12 ppm Ba 3.9 ppm Elr 12.6 ppm 41機物(前述の加熱試験) 吸光度0004 陽イオン交換樹脂アンバーライト200c(米国、ロー
ム アンド ハース社製)150り(乾燥基準)を充填
しである直径2’1mm、高さt 050 mmのジャ
ケット付ガラス製カラム(イオン交換塔)に上記のリン
酸液を640 ml、/ Hr(SV −’ 1.8 
Hr−’)、アップフローで通液し、脱イオン処理を行
ない下表(第4表)に示す結果をえた。同処理液の温度
は、イオン交換塔のジャケットに温水を循環させ、’4
0’Cに維持した。
第4表 脱イオンリン酸の組成 この脱イオンリン酸(第7日日)1に9に試薬硫酸(特
級)を添加して硫酸イオン500 ppmに調整し1日
放鍮゛シても肉眼でも濁りはなく、透過率(波長420
 nmで水を対照として測定する)は9?チであった。
比較として、脱イオン処理前のリン酸に同様の操作を行
なった結果、肉眼で濁りが確認でき、透過率は、76チ
であった。
又、上記イオン交換塔に純水をダウン70−で通液し、
リン酸回収を行なった後、6Nの塩酸溶液をダウンフロ
ー(S V−1,5Hr−’)で5を通液した結果、塔
内の樹脂は、バリウム及びストロンチウムに関゛しても
再生率99チであった。
実施例2 南アフリカ産リン鉱石(BPL88)f:、硫酸で分解
し、えられた粗リン酸()1.I’o447. ty%
5o41.24%)に上記リン鉱石及び苛性ソーダを添
加した後、固形分を戸去し清澄液をえた。この清澄なリ
ン酸液を、トリブチルホスフェートをもちいて、多段向
流抽出を行ない、さらに水で逆抽出してえた希薄なリン
酸液を−680111111Hgの減圧下で濃縮し、次
の組成の濃縮リン酸をえた。
H,PO483,2チ SO4[1L056% 1r01 ppm以下 At i ppm以下 この濃縮酸500 kgに炭酸バリウムを溶解したリン
酸液(Ba 5.2.4% 、Sr 650 ppm、
 H,Po。
35.6%) 7.96 kgを約2時間かけてゆっく
シと添加し、さらに活性炭住6に9を添加しその後液温
40℃で40時間熟成させた。
このスラリーをケイソウ土でプレコートした加圧式リー
フフィルターで沖過し、次の組成の清澄なリン酸液をえ
た。
H,PO482,6% 5o42! ppm以下 Ba 33 ppm Sr 五5 ppm 有機物(加熱試験) 吸光度0.002 陽イオン交換樹脂アンバーライトエR−120B(米国
、ローム アンド ハース社製)1409(乾燥基準)
を充填しである直径22間、高さ1.0505mのジャ
ケット付ガラス製カラム(イオン交換塔)に上記のリン
酸液を330峰勺r(S V = 1. OHr−’)
、アップフローで通液し、脱イオン処理を行ない下表(
第5表)に示す結果をえた。同処理液の温度は、実施例
1と同様40°Cに維持した。
第5表 脱イオンリン酸の組成 この脱イオンリン酸(第151目)1に9に試薬硫酸(
特級)を添加して硫酸イオン500 ppmに調整し1
日間放置しても肉眼で濁りはなく、透過率は99%であ
った。
特許出願人 東洋曲達工業株式会社

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) IjAC峻イオクイオンする湿式法リン酸にバ
    リウム化合物を添加し、生成した硫酸バリウムを戸去し
    た後、該リン酸液を陽イオン交換樹脂と接触させること
    を特徴とする湿式法リン酸の精製法。
  2. (2)リン酸液の濃度がH,PO4として75重量%以
    上である特許請求の範囲第(1)項記載の湿式法リン酸
    の精製法。
  3. (3)リン酸液を陽イオン交換樹脂と接触させる際、空
    間速度を1.0 )ir−’以上にする特許請求の範囲
    第(11項又は第(2)項記載の湿式法リン酸の精製法
  4. (4) 湿式法リン酸が、粗リン酸を有機溶剤による抽
    出法で精製してえもれたものである特許請求の範囲第(
    1)〜(3)項のいずれかの項記載の湿式法リン酸の精
    製法。
JP1509484A 1984-02-01 1984-02-01 湿式法リン酸の精製法 Granted JPS60161315A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03170308A (ja) * 1989-11-24 1991-07-23 Tadashi Nishino リン酸の製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH03170308A (ja) * 1989-11-24 1991-07-23 Tadashi Nishino リン酸の製造方法

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