專利名稱：一種高純磷酸的制備方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于磷化工領域，涉及一種高純磷酸的制備方法。
背景技術(shù)：
高純磷酸(又稱電子級磷酸或半導體用磷酸)主要用于半導體元件的蝕刻液、液晶 顯示屏鋁膜蝕刻液以及特殊光學玻璃原料等。近年來，隨著半導體技術(shù)進步要求，尤其大規(guī) 模集成電路制造和大屏幕液晶顯示屏的發(fā)展工藝技術(shù)的不斷翻新，對高純磷酸的純度要求 不斷提升。在半導體微細加工中對磷酸的雜質(zhì)要求最為嚴格，因為磷酸中雜質(zhì)，若不除去， 將導致電子元件產(chǎn)生軟故障(存儲故障)。在半導體微細加工，特別是線寬0.5 ym以下的 微細加工領域中，鐵！^、砷As、銻Sb雜質(zhì)影響最惡劣。若雜質(zhì)附著在硅晶片表面，則將使PN 結(jié)耐電壓降低，在PN結(jié)區(qū)引起反向漏電增加；若雜質(zhì)沉積在Si-SiO2界面處，易引起微等離 子體擊穿。目前，高純磷酸制備方法主要包括高純黃磷氧化法、結(jié)晶法和沉淀提純法。高純 黃磷氧化法利用精制的高純黃磷或紅磷在干凈、干燥的空氣中燃燒生成氣態(tài)P2O5，再將P2O5 溶于超純水中，制取高純磷酸。砷As、銻Sb是磷的同位素，精制黃磷很難降到 ομ g/kg以 下，并且面臨黃磷精制過程中的易燃燒、易爆炸的危險，精制成本極高，環(huán)境污染大。另外， 黃磷燃燒氧化為P2O5及其水合成磷酸的過程產(chǎn)生大量的熱量，燃燒中心溫度800°C以上，即 使進行特殊保護和強化降溫，不銹鋼設備的腐蝕也在所難免，因此鐵狗質(zhì)量分數(shù)難以控制 50 μ g/kg 以下。結(jié)晶法是將熱法磷酸或濕法原料磷酸進行結(jié)晶凈化提純。該方法得到的磷酸中金 屬離子含量較高，無法達到半導體工藝要求。此外，結(jié)晶法要制備專門的結(jié)晶管，需要冷卻 劑反復多次制冷、結(jié)晶、解凍，能耗較高，而且產(chǎn)品收率較低。沉淀提純法是主要用&S、P2&等沉淀劑，去除AsJb及重金屬。鐵!^e、銻Sb等硫 化物沉淀在酸中溶度積遠遠大于As、Pb硫化物溶度積，所以狗、Sb無法去除到10 μ g/kg以 下，更無法去除不能沉淀的其它雜質(zhì)離子。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中磷酸中微量雜質(zhì)鐵、砷及銻離子難以去除，磷 酸純度不高的不足，提供一種高純磷酸的制備方法。該制備方法構(gòu)思巧妙、流程簡單，可以 有效去除磷酸中微量雜質(zhì)鐵、砷及銻離子，獲得高純磷酸。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是 一種高純磷酸的制備方法，包括以下步驟
A、將原料磷酸送入反應釜，通過射流器，邊循環(huán)磷酸邊加入與磷酸質(zhì)量比為2-5:100 的藥劑，在600C -75！溫度下，反應0. 5h-l. 5h，所述藥劑選自異戊醇、聚乙烯醇，磷酸酯 TBP、二烷基膦酸、硫代膦酸、烷基膦酸酯、R-N-S-CH2COOH樹脂(R=15_18碳鏈)、PVDF接枝樹 脂、聚乙二醇-膜板樹脂C3H80&、(C6H5)2C12H6N2, C9H17F6N2P或C6H11F6N2P中的兩種或多種；B、將步驟A中所得混合物進行吸附萃取，靜置0.證后固液分離，制得成品磷酸。作為優(yōu)選方式，所述步驟A中，原料磷酸為食品級磷酸。作為優(yōu)選方式，所述步驟A中，射流器的磷酸流量為20m3/h-35m7h，工作壓力為 3kg/cm2_6 kg/cm2 0作為優(yōu)選方式，所述步驟B中，射流器的磷酸流量為3m3/h-20m7h，工作壓力為 lkg/cm2-l. 5 kg/cm2。本發(fā)明直接用食品級磷酸作為原料酸，通過射流器循環(huán)攪動酸體，邊循環(huán)酸體邊 加入藥劑，藥劑中含有硫基或磺基、羧基、氮環(huán)基團，同i^、AS、Sb離子金屬離子形成五元環(huán) 極性膠體配合物，這些極性膠體配合物在高剪切條件下形成微小的凝膠顆粒，凝膠顆粒組 成具有強吸附性的離子化合物流動載體，通過不停的卷掃、附聚形成微吸附-固液萃取耦 合體系。然后，緩慢降低射流器高剪速率，再靜止放置讓結(jié)團的凝膠分層從酸體中分離，最 后強化過濾去除未分離的凝膠及藥劑。本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明構(gòu)思巧妙、流程簡單，可以有效去除磷酸中微量雜 質(zhì)鐵、砷及銻離子，獲得高純磷酸。成品磷酸將H3PO4質(zhì)量濃度換算為85%時，雜質(zhì)含量為， !^e 在 20 μ g/kg 以下，Sb 在 5 μ g/kg 以下，As 在 1 μ g/kg 以下。
具體實施例方式本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥 的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。實施例1 一種高純磷酸的制備方法，包括以下步驟
(1)取10噸原料磷酸泵入反應釜，通過射流器循環(huán)攪動酸體，控溫60°C，向射流器中加 入酸量0. 03%(質(zhì)量)的藥劑，該藥劑為質(zhì)量比為1 :3的異戊醇和烷基膦酸酯的混合物。在 射流器高速高剪切條件下反應1. 5小時。(2)用0. 5小時緩慢降低射流器高剪速率，進行吸附萃取，靜止放置0. 5小時，待 固液分離后過濾，得成品磷酸。所述步驟A中，射流器的流量為30m3/h磷酸，工作壓力為4 kg/cm2。所述步驟B中，射流器的流量為8m3/h磷酸，工作壓力為1.2 kg/cm2。成品磷酸質(zhì)量指標見表1。實施例2 —種高純磷酸的制備方法，包括以下步驟
步驟(1)中，控溫75°C，其它步驟和工藝參數(shù)同實施例1。成品磷酸質(zhì)量指標見表1。實施例3 —種高純磷酸的制備方法，包括以下步驟
步驟(1)中，藥劑的投加量原料磷酸的質(zhì)量的0. 05%，其它步驟和工藝參數(shù)同實施例1。 成品磷酸質(zhì)量指標見表1。表1成品磷酸質(zhì)量表單位μ g/kg
權(quán)利要求
1.一種高純磷酸的制備方法，其特征在于包括以下步驟A、將原料磷酸送入反應釜，通過射流器，邊循環(huán)磷酸邊加入與磷酸質(zhì)量比為2-5:100 的藥劑，在600C -75！溫度下，反應0. 5h-l. 5h，所述藥劑選自異戊醇、聚乙烯醇，磷酸酯 TBP、二烷基膦酸、硫代膦酸、烷基膦酸酯、R-N-S-CH2COOH樹脂(R=15_18碳鏈)、PVDF接枝樹 脂、聚乙二醇-膜板樹脂C3H80&、(C6H5)2C12H6N2, C9H17F6N2P或C6H11F6N2P中的兩種或多種；B、將步驟A中所得混合物進行吸附萃取，靜置0.證后固液分離，制得成品磷酸。
2.如權(quán)利要求1所述的一種高純磷酸的制備方法，其特征在于所述步驟A中，原料磷 酸為食品級磷酸。
3.如權(quán)利要求1所述的一種高純磷酸的制備方法，其特征在于所述步驟A中，射流器 的磷酸流量為20m3/h-35m7h，工作壓力為;3kg/cm2-6 kg/cm2。
4.如權(quán)利要求1所述的一種高純磷酸的制備方法，其特征在于所述步驟B中，射流器 的磷酸流量為3m3/h-20m7h，工作壓力為lkg/cm2-l· 5 kg/cm2。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高純磷酸的制備方法，包括以下步驟A、將原料磷酸送入反應釜，通過射流器，邊循環(huán)磷酸邊加入與磷酸質(zhì)量比為2-5:100的藥劑，在60℃-75℃溫度下，反應0.5h-1.5h，所述藥劑選自異戊醇、聚乙烯醇，磷酸酯TBP、二烷基膦酸、硫代膦酸、烷基膦酸酯、R-N-S-CH2COOH樹脂(R=15-18碳鏈)、PVDF接枝樹脂、聚乙二醇-膜板樹脂C3H8OS2、(C6H5)2C12H6N2、C9H17F6N2P或C6H11F6N2P中的兩種或多種；B、將步驟A中所得混合物進行微吸附萃取，靜置0.5h后固液分離，制得成品磷酸。本發(fā)明可以有效去除磷酸中微量雜質(zhì)鐵、砷及銻離子，獲得高純磷酸。
文檔編號C01B25/234GK102092695SQ20101061739
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月31日
發(fā)明者李全東, 王文武, 肖遙 申請人:李全東, 王文武, 肖遙