磷酸二氢铵与磷酸氢二铵
磷酸二氢铵(NH4H2PO4)固态为无色透明的四面体结晶,溶于水后呈酸性在空气中稳定;磷酸氢二铵[(NH4)2HPO4]固态为无色透明结晶或粉未,易溶于水,水溶液pH值为7~8,放置空气中逐渐失去NH3,而转变为磷酸氢二铵。磷酸氢二铵和磷酸二氢铵是高效的复合肥料,良好的家畜饲料,也是医药、食品、染织工业中重要的原料。
一、主要生产原料
磷酸二氢铵和磷酸氢二铵的主要生产原料为磷矿粉(过100目网筛,含P2O5约30%)、硫酸、液氨和碳酸钠。
二、生产工艺
1.稀磷酸的生产:取硫酸(比重1.674)60千克置于反应锅中,慢慢加入磷矿粉57.5千克,剧烈搅拌即产生如下反应:
Ca3(PO4)2+3H2SO4→3CaSO4+2H3PO4
反应时放出大量的热,使浆液温度升高到70~80℃。在加入磷矿粉的同时,还应加入比重为1.1~1.12左右的磷矿稀磷酸100千克,作为稀释液用。反应进行6小时后,停止搅拌,从缸中取出澄清液,即为半成品磷酸(含H3PO4约25%)。缸中稠厚的渣层,进行多次逆流洗涤,以收回渣中的稀磷酸,直到最后清液比重与水一样为止。
2.稀磷酸的脱氟:萃取磷酸中,尚有1.5~2.0%以H2SiF6形式存在的氟。这种有毒物质的存在,将严重影响作为医药及饲料用的磷酸铵盐质量。
加入少量碳酸钠,形成氟硅酸钠沉淀,以达到脱氟目的:
H2SiF6+Na2CO3→NaSiF6↓+CO2↑+H2O
取70千克稀H3PO4(浓度25%)置于反应缸中,慢慢加入碳酸钠2千克,剧烈搅拌30分钟,静置澄清后进行过滤,滤液为脱氟磷酸,滤渣用清水洗涤,洗液可做磷酸的稀释液。洗净后的滤渣(氟砷酸钠),置于搪瓷盘中烘干后研制成白色粉未,即为副产品氟硅酸钠。
3.磷酸铵盐的制取:取磷酸60千克(脱氟磷酸)置于反应缸中通入氨气,使溶液pH值等于4.5。此时铵基取代了磷酸中的第一氢离子与10%第二氢离子。反应如下:H3PO4+NH3→NH4H2PO4
NH4H2PO4+NH3→(NH4)2HPO4
反应过程中,由于pH值的变化,存在于磷酸中的铁和铝杂质,形成下列复合的沉淀:FeH3(PO4)2NH3和AIH3(PO4)2·NH3
反应中止后,加入洗液(用量为第一次洗液的二倍)然后静置12小时,移取清液,放在搪瓷脸盆中蒸发,待浓缩至比重达1.30时,用细布过滤,让滤液在缸内自然冷却之后取出结晶,用少量清水洗涤一次,烘干,即得磷酸二氢铵的成品。移出清液后所留下的沉渣,经2~3次逆流洗涤后放入布袋内,用自制压滤机压干,即为二级安福粉,这也是一种高效氮磷混肥。
如欲制取磷酸氢二铵,则需要将以上所移出的清液蒸浓至比重1.36左右,然后再通入氨气使pH值在8~9之间(可用α-萘酚酞等指示剂检验),产生的反应如下:
NH4H2PO4+NH3→(NH4)2HPO4
待溶液冷却结晶后,压滤,并在不超过50℃的温度下烘干,即为成品磷酸氢二铵。结晶分离后的残液,送回搪瓷脸盆中,继续蒸发,直到残液中硫酸盐的含量达到10%时止。
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