專(zhuān)利名稱(chēng)：一種磷酸硼的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磷酸鹽的制備方法，更具體地說(shuō)，是涉及一種采用高溫固相反應(yīng)制備磷酸硼的方法。
背景技術(shù)：
磷酸硼為白色正四面體晶體，分子式BPO4，分子量105.78，相對(duì)密度3.08g/cm3，熔點(diǎn)≈1450℃，可溶于苛性堿，不溶于水、乙醇、苯、丙酮、稀酸及其他有機(jī)溶劑。磷酸硼廣泛用于有機(jī)合成的催化劑，玻璃及陶瓷材料，熱穩(wěn)定性涂料，阻燃材料，燃料電池和肥料等領(lǐng)域。
雜志《Catalysis Letters》Vol.61，61-64，1999報(bào)道了Moffat和他的研究小組將磷酸硼作為固體磷酸催化劑，應(yīng)用于2-甲基-2-戊烯異構(gòu)化反應(yīng)。其磷酸硼制備工藝是將硼酸按化學(xué)計(jì)量比直接加入到一定濃度的磷酸溶液中反應(yīng)，控制反應(yīng)溫度在70℃，反應(yīng)回流6h后，在真空干燥箱內(nèi)150℃下干燥24h，然后在350℃下燒結(jié)1h，冷卻后粉碎至100～200目，制得磷酸硼催化劑。
中國(guó)專(zhuān)利CN90108058“用乙醛制二烯的經(jīng)碳酸銨改性的磷酸硼催化劑”描述了以磷酸和硼酸為原料，控制P/B摩爾比在0.9～1.1之間，采用液相反應(yīng)得到糊狀物，添加碳酸銨或碳酸氫銨烘干后在300～500℃下進(jìn)行煅燒，碳酸銨或碳酸氫銨在高溫下?lián)]發(fā)增加了磷酸硼產(chǎn)品的空隙率和比表面積。
以上兩種方法都為液相反應(yīng)和煅燒兩步工藝制備磷酸硼，它包括了磷酸和硼酸液相沉淀反應(yīng)、分離、干燥、高溫煅燒和冷卻過(guò)程，其工藝流程較長(zhǎng)，生產(chǎn)控制較為復(fù)雜，且反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，能耗較高。而迄今為止，以硼酸為硼源，以磷酸氫二銨或磷酸二氫銨和磷酸的混合物為磷源，采用高溫固相反應(yīng)一步合成磷酸硼的方法尚未見(jiàn)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種磷酸硼的制備方法。該方法采用高溫固相反應(yīng)一步合成磷酸硼，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，且所得磷酸硼產(chǎn)品純度高。
本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明提供了一種磷酸硼的制備方法，該方法采用以下步驟(1)采用硼酸為硼源，磷酸氫二銨或磷酸二氫銨和磷酸的混合物為磷源，按摩爾比B2O3∶P2O5＝0.9～1.1∶1，分別準(zhǔn)確稱(chēng)量后在混合機(jī)中混合均勻；(2)混合均勻后的物料加入造粒機(jī)進(jìn)行造粒，然后進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯中煅燒1～3h，針對(duì)產(chǎn)品的不同用途，燒結(jié)溫度控制在300～1000℃；(3)從回轉(zhuǎn)窯出來(lái)的物料，經(jīng)冷卻、粉碎后即得到所需的磷酸硼產(chǎn)品；煅燒反應(yīng)產(chǎn)生的尾氣主要為氨氣，尾氣使用稀磷酸吸收后可以達(dá)到排放要求，副產(chǎn)磷酸銨鹽作為磷酸硼生產(chǎn)的原料循環(huán)利用。
本發(fā)明所得磷酸硼產(chǎn)品與國(guó)外樣品的對(duì)照測(cè)試結(jié)果列于下表

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果1.本發(fā)明采用高溫固相反應(yīng)一步合成磷酸硼，反應(yīng)時(shí)間短，產(chǎn)品生產(chǎn)成本低；2.與現(xiàn)有生產(chǎn)工藝相比，本工藝流程簡(jiǎn)單，減少了液相反應(yīng)、分離、干燥工藝過(guò)程的投資；3.采用磷酸銨鹽和磷酸的混合物為磷源。磷酸主要作為磷酸氫二銨或磷酸二氫銨和硼酸混合物造粒時(shí)的粘結(jié)劑；混合物料采用擠壓造粒機(jī)進(jìn)行造粒，造粒物料在回轉(zhuǎn)窯中煅燒過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生粉塵。磷酸銨鹽中的氨在高溫固相反應(yīng)中以氣態(tài)形式被揮發(fā)掉，可以增加產(chǎn)品的空隙率和比表面積。


圖1為本發(fā)明制備磷酸硼的工藝流程簡(jiǎn)圖；圖2為試驗(yàn)所得磷酸硼產(chǎn)品X-粉末衍射圖譜；具體實(shí)施方式
實(shí)施例1以硼酸為硼源，磷酸二氫銨和磷酸為磷源，采用配料組成為B2O3∶P2O5＝1.1∶1(摩爾比)。將164Kg工業(yè)硼酸和262Kg工業(yè)磷酸二氫銨加入到混合機(jī)中，用13.5Kg工業(yè)磷酸噴灑物料進(jìn)行混合；將混合好的物料送入造粒機(jī)進(jìn)行擠壓造粒；然后送入回轉(zhuǎn)窯中，在500℃下煅燒3h，然后對(duì)物料進(jìn)行冷卻、粉碎，即得到磷酸硼產(chǎn)品。所得產(chǎn)品B2O3＝32.83％，P2O5＝63.83％。
實(shí)施例2以硼酸為硼源，磷酸二氫銨和磷酸為磷源，采用配料組成為B2O3∶P2O5＝1.05∶1(摩爾比)。將156Kg工業(yè)硼酸和262Kg工業(yè)磷酸二氫銨加入到混合機(jī)中，用13.5Kg工業(yè)磷酸噴灑物料進(jìn)行混合；將混合好的物料送入造粒機(jī)進(jìn)行擠壓造粒；然后送入回轉(zhuǎn)窯中，在1000℃下煅燒1h，然后對(duì)物料進(jìn)行冷卻、粉碎，即得到磷酸硼產(chǎn)品。所得產(chǎn)品B2O3＝32.54％，P2O5＝65.32％。
實(shí)施例3以硼酸為硼源，磷酸二氫銨和磷酸為磷源，采用配料組成為B2O3∶P2O5＝1∶1(摩爾比)。將149Kg工業(yè)硼酸和262Kg工業(yè)磷酸二氫銨加入到混合機(jī)中，用13.5Kg工業(yè)磷酸噴灑物料進(jìn)行混合；將混合好的物料送入造粒機(jī)進(jìn)行擠壓造粒；然后送入回轉(zhuǎn)窯中，在800℃下煅燒2h，然后對(duì)物料進(jìn)行冷卻、粉碎，即得到磷酸硼產(chǎn)品。所得產(chǎn)品B2O3＝32.13％，P2O5＝64.59％。
實(shí)施例4以硼酸為硼源，磷酸二氫銨和磷酸為磷源，采用配料組成為B2O3∶P2O5＝0.95∶1(摩爾比)。將142Kg工業(yè)硼酸和262Kg工業(yè)磷酸二氫銨加入到混合機(jī)中，用13.5Kg工業(yè)磷酸噴灑物料進(jìn)行混合；將混合好的物料送入造粒機(jī)進(jìn)行擠壓造粒；然后送入回轉(zhuǎn)窯中，在300℃下燒結(jié)3h，然后對(duì)物料進(jìn)行冷卻、粉碎，即得到磷酸硼產(chǎn)品。所得產(chǎn)品B2O3＝31.19％，P2O5＝63.78％。
實(shí)施例5以硼酸為硼源，磷酸二氫銨和磷酸為磷源，采用配料組成為B2O3∶P2O5＝0.9∶1(摩爾比)。將134Kg工業(yè)硼酸和262Kg工業(yè)磷酸二氫銨加入到混合機(jī)中，用13.5Kg工業(yè)磷酸噴灑物料進(jìn)行混合；將混合好的物料送入造粒機(jī)進(jìn)行擠壓造粒；然后送入回轉(zhuǎn)窯中，在600℃下煅燒2h，然后對(duì)物料進(jìn)行冷卻、粉碎，即得到磷酸硼產(chǎn)品。所得產(chǎn)品B2O3＝31.17％，P2O5＝65.92％。
實(shí)施例6重復(fù)實(shí)施例1，有以下不同以硼酸為硼源，磷酸氫二銨和磷酸為磷源。將164Kg工業(yè)硼酸和293Kg工業(yè)磷酸氫二銨加入到混合機(jī)中，用16Kg工業(yè)磷酸噴灑物料進(jìn)行混合。所得產(chǎn)品B2O3＝32.62％，P2O5＝64.12％。
實(shí)施例7
重復(fù)實(shí)施例2，有以下不同以硼酸為硼源，磷酸氫二銨和磷酸為磷源。將156Kg工業(yè)硼酸和293Kg工業(yè)磷酸氫二銨加入到混合機(jī)中，用16Kg工業(yè)磷酸噴灑物料進(jìn)行混合。所得產(chǎn)品B2O3＝32.38％，P2O5＝65.42％。
實(shí)施例8重復(fù)實(shí)施例3，有以下不同以硼酸為硼源，磷酸氫二銨和磷酸為磷源。將149Kg工業(yè)硼酸和293Kg工業(yè)磷酸氫二銨加入到混合機(jī)中，用16Kg工業(yè)磷酸噴灑物料進(jìn)行混合。所得產(chǎn)品B2O3＝32.21％，P2O5＝64.73％。
實(shí)施例9重復(fù)實(shí)施例4，有以下不同以硼酸為硼源，磷酸氫二銨和磷酸為磷源。將142Kg工業(yè)硼酸和293Kg工業(yè)磷酸氫二銨加入到混合機(jī)中，用16Kg工業(yè)磷酸噴灑物料進(jìn)行混合。所得產(chǎn)品B2O3＝31.34％，P2O5＝64.75％。
實(shí)施例10重復(fù)實(shí)施例5，有以下不同以硼酸為硼源，磷酸氫二銨和磷酸為磷源。將134Kg工業(yè)硼酸和293Kg工業(yè)磷酸氫二銨加入到混合機(jī)中，用16kg工業(yè)磷酸噴灑物料進(jìn)行混合。所得產(chǎn)品B2O3＝31.25％，P2O5＝65.76％。
權(quán)利要求
1.一種磷酸硼的制備方法，該方法采用以下步驟(1)以硼酸為硼源，磷酸銨鹽和磷酸的混合物為磷源，按摩爾比B2O3∶P2O5＝0.9～1.1∶1進(jìn)行配料；混合均勻后的物料在造粒機(jī)中進(jìn)行造粒；(2)然后把物料送入回轉(zhuǎn)窯中煅燒1～3h，采用高溫固相反應(yīng)法一步合成磷酸硼產(chǎn)品，燒結(jié)溫度控制在300℃～1000℃；(3)回轉(zhuǎn)窯出來(lái)的物料，經(jīng)冷卻、粉碎后即得到所需的磷酸硼產(chǎn)品；(4)高溫固相反應(yīng)所產(chǎn)生的尾氣主要為氨氣，尾氣經(jīng)稀磷酸吸收以達(dá)到排放要求，副產(chǎn)品磷酸銨鹽作為磷酸硼生產(chǎn)的原料循環(huán)利用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷酸硼的制備方法，其特征是制備磷酸硼化合物中的磷來(lái)自與磷酸硼化合物同當(dāng)量比的含磷化合物，所述含磷的化合物為磷酸氫二銨或磷酸二氫銨和磷酸的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷酸硼的制備方法，其特征是混合均勻后的磷酸氫二銨或磷酸二氫銨和磷酸的混合物料，采用擠壓造粒機(jī)造粒，造粒物在回轉(zhuǎn)窯煅燒過(guò)程中不產(chǎn)生粉塵；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷酸硼的制備方法，其特征是所得磷酸硼產(chǎn)品B2O3≥31.0％，P2O5≥63.0％。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種磷酸硼的制備方法。該法以硼酸為硼源，磷酸銨鹽和磷酸的混合物為磷源，按摩爾比B
文檔編號(hào)C01B35/08GK1762805SQ200510010989
公開(kāi)日2006年4月26日 申請(qǐng)日期2005年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月30日
發(fā)明者曾波, 李海昆, 趙海燕, 楊學(xué)芬 申請(qǐng)人:云南省化工研究院