專利名稱：一種新的生產(chǎn)飼料級磷酸氫鈣和磷酸二氫鈣的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無機化工生產(chǎn)工藝，具體是指一種新的生產(chǎn)飼料級磷酸氫鈣和磷酸二氫鈣的方法。
飼料級磷酸氫鈣和磷酸二氫鈣都是為動物補充磷和鈣兩種營養(yǎng)元素的飼料添加劑，它們的作用早已為公眾所知，在現(xiàn)代飼料中也已被廣泛地使用 這兩種添加劑相比較，磷酸氫鈣(CaHPO4.2H2O)在水中的溶解能力低，溶度積KSP＝1×10-7，屬于難溶解化合物，一般動物對它的吸收率只有47％；而磷酸二氫鈣在水中有較大的溶解度，25℃時100克水中可其溶解15.4克。實驗證明，動物對其中磷的吸收率高達(dá)98％，因此它是一種極有前途的飼料添加劑。但是理論分析已證明，要制取磷酸二氫鈣必須使用濃度為60％以上的磷酸(參見大連工學(xué)院陳亞蘋主編的《無機化工工藝學(xué)》(三)中的“化學(xué)肥料”內(nèi)容P225-226)，由于磷酸二氫鈣(Ca(H2PO4)2.H2O)在水中溶解度較大，為使產(chǎn)物能從母液中充分結(jié)晶出來，一般都是使用酒精、丙酮等有機溶劑作為反應(yīng)介質(zhì)。1991年馬蕃就提出了乙醇溶液法生產(chǎn)食品級Ca(H2PO4)2.H2O，進(jìn)而制取復(fù)合食品膨松劑的專利；1993年1月，王甫全在93110806.3的申請中提出了一步法無返料生產(chǎn)飼料級Ca(H2PO4)2.H2O，該方法使用60％以上濃度的熱法磷酸直接與理論量的100目的CaCO3反應(yīng)，然后把反應(yīng)物在熱氣流中干燥為產(chǎn)品。
性能優(yōu)異的磷酸二氫鈣目前在飼料業(yè)界的使用量不及磷酸氫鈣的百分之一，造成這種狀況的原因在于一是磷酸二氫鈣的生產(chǎn)原料熱法磷酸價格昂貴，成本高；二是熱法磷酸的生產(chǎn)消耗大量的能源，社會總供給不足。
本發(fā)明的目的在于為了克服熱法磷酸生產(chǎn)磷酸二氫鈣存在的問題，提供一種新的生產(chǎn)飼料級磷酸氫鈣和磷酸二氫鈣的方法—即一種使用成本低廉的濕法磷酸生產(chǎn)的新工藝，該方法不僅為生產(chǎn)企業(yè)創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益，而且也把磷礦資源的利用率提高一倍以上。
本發(fā)明的目的是藉以下技術(shù)方案得以實現(xiàn)的所選用的原料為包括Ca(OH)2、CaCO3的堿性物質(zhì)、濃度較低的磷酸，如30％-60％(重量百分比)的磷酸；所采用的方法為把堿性物質(zhì)與磷酸反應(yīng)生成的飼料級磷酸氫鈣(CaHPO4.2H2O)作為中和劑與磷酸進(jìn)行反應(yīng)制備磷酸二氫鈣；本方法的理論依據(jù)和具體反應(yīng)操作條件為理論上，Ca(OH)2、CaCO3等堿性物質(zhì)與磷酸反應(yīng)生成飼料級CaHPO4.2H2O(I)，將其作為中和劑與凈化的稀磷酸反應(yīng)制備磷酸二氫鈣；....(1)但是實際上，CaHPO4.2H2O產(chǎn)品中往往含有比理論量多一些的鈣它們的存在形式為Ca(OH)2、CaCO3、Ca3(PO4)3，故而上述兩種原料混合后還會發(fā)生以下反應(yīng)......(2).....(4)事實上，由于使用了濃度較低的磷酸(例如30％-50％左右)，除了反應(yīng)(2)、(3)、(4)可以發(fā)生之外，反應(yīng)式(1)在混合操作中基本不能進(jìn)行完全，僅是由(2)、(3)、(4)三個反應(yīng)形成一個混合物，然后當(dāng)把這個混合物在高溫氣流中干燥處理時，隨水分蒸發(fā)，游離存在的磷酸濃度不斷增大，當(dāng)磷酸濃度達(dá)到60％以上時，反應(yīng)式(1)開始向右反應(yīng)，整個反應(yīng)伴隨著干燥的完成而完成。
本發(fā)明的特征之一即是使用濕法稀磷酸進(jìn)行生產(chǎn)，節(jié)約能耗；對于實現(xiàn)本發(fā)明的目的，體現(xiàn)本發(fā)明的顯著特點的本發(fā)明所提供的具體工藝方法流程為在現(xiàn)有的生產(chǎn)飼料級沉淀磷酸鈣的典型流程后，加入“混合”、“干燥”和“粉碎”三個工序，將稀H3PO4和CaHPO4.2H2O在混合槽中混合，經(jīng)干燥，使稀磷酸濃度逐漸增至使反應(yīng)(1)能發(fā)生進(jìn)而得到Ca(H2PO4)2.H2O產(chǎn)品。實際上，就是將稀H3PO4與稀H3PO4的中和產(chǎn)品CaHPO4.2H2O混合，并通過熱氣流蒸發(fā)掉H3PO4多余的水份，使Ca(H2PO4)2.H2O得以生成。粉碎后的Ca(H2PO4)2，粒度達(dá)0.44mm以下，即為成品。
本發(fā)明增加了這三個工序后，即可簡使地得到性能優(yōu)異的Ca(H2PO4)2.H2O，使磷的利用率由CaHPO4.2H2O的47％提高到Ca(H2PO4)2.H2O的98％。隨著磷的利用率的提高，產(chǎn)品的售價也有大幅度的提高，因而使本發(fā)明具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和巨大的社會效益。
由以上本發(fā)明的技術(shù)方案可看出本發(fā)明具有以下優(yōu)點1.在實施本發(fā)明中，不須使用有機溶劑，不使用昂貴的熱法磷酸，因而其成本低廉、工藝簡單、設(shè)備投資省，磷的利用率高，粗磷酸中的磷幾乎全部轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品。
2.使用濃度50％左右的磷酸時，可直接把反應(yīng)混合物干燥為產(chǎn)品。在使用更低濃度的H3PO4時，在使用返料稀釋后，也可直接制成Ca(H2PO4)2.H2O或者把總含磷量控制在20％時，即可得到富磷酸鈣。它也是一個很好的飼料添加劑商品品種。因此可以使用很寬的濃度范圍的稀磷酸而得以制取多種磷鈣產(chǎn)品是本發(fā)明的另一優(yōu)點。


圖1為本發(fā)明的簡化工藝流程圖。
如
圖1所示，磷礦粉在分解槽中與H2SO4反應(yīng)，經(jīng)過濾分離掉磷石膏得到含雜質(zhì)濃度低的粗磷酸，經(jīng)用綜合凈化技術(shù)，再過濾除去As、Pb、F雜質(zhì)得到凈化的稀H3PO4，此稀H3PO4分兩段，一段與Ca(OH)2、CaCO3、在中和槽中中和，經(jīng)過濾排放母液得到CaHPO4.2H2O沉淀，此沉淀經(jīng)氣流干燥脫水后再與另一段稀H3PO4在混合槽中混合，經(jīng)干燥后沉淀物即為Ca(H2PO4)2.H2O。
實施例1在裝有攪拌器的400ml燒杯中加入100g凈化后的濕法稀磷酸(含磷9.5％，相當(dāng)于30％H3PO4，0.306mol，含F(xiàn)＝0.10％)，開動攪拌器，緩慢以含8-9％Ca(OH)2的石灰乳中和至PH＝5.4-5.8，停止加石灰乳，繼續(xù)攪拌半小時后，PH上升至6-6.5，采用真空抽濾，得滬餅重132.5g，經(jīng)檢測，該滬餅含水約60％，60℃下烘干后得產(chǎn)物57g，含P＝16.5％，Ca＝25％，含水約20％，含F(xiàn)＝0.15％，As、Pb合格。
實施例2用蒸發(fā)皿稱實施例1所得的干燥試樣10g，然后加入13g50％濕法H3PO4(含F(xiàn)＝0.12％)充分混合攪拌后呈松散的反應(yīng)混合物，在98-100℃烘箱中烘干1小時，產(chǎn)物重15.6g經(jīng)檢測產(chǎn)品中含水4％，含P23.78％ Ca16.0％ F＝0.2％ Pb、As合格。
實施例3把實施例1的干燥樣品稱20g在140℃烘箱中烘干45分鐘，結(jié)晶水大部失去，加入50％H3PO425.5g，攪拌形成反應(yīng)混合物呈較疏松粉粒狀，在98-100℃下烘干1小時取出稱重30.5g，經(jīng)分析產(chǎn)物含水2％，P＝23.6％ F＝0.20％ Pb、As合格。
權(quán)利要求
1.一種新的生產(chǎn)飼料級磷酸氫鈣和磷酸二氫鈣的方法，包括將磷礦粉經(jīng)硫酸分解過濾，凈化后制得稀磷酸。然后將此稀磷酸分成二段，一段與堿在中和槽中和制備磷酸氫鈣，另一段與制得的磷酸氫鈣在混合槽中混合，然后干燥制備磷酸二氫鈣的方法。
2.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的稀磷酸是30％-60％的磷酸。最好是45％-55％。
3.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的堿是Ca(OH)2或CaCO3。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種新的綜合生產(chǎn)飼料級磷酸氫鈣和磷酸二氫鈣的方法，包括將磷礦粉經(jīng)無機酸分解、過濾、凈化后制得稀磷酸，其中將此稀磷酸分成二段，一段與堿在中和槽中和制備磷酸氫鈣，另一段稀磷酸與制取的磷酸氫鈣在混合槽中混合干燥后，制備磷酸二氫鈣。
文檔編號C05B11/00GK1155513SQ9610033
公開日1997年7月30日 申請日期1996年1月23日 優(yōu)先權(quán)日1996年1月23日
發(fā)明者魏如鐸 申請人:魏如鐸