热法磷酸
以白磷为原料,经氧化,水化等反应而制取的磷酸称为热法磷酸。根据不同的温度下的五氧化二磷不同的水合反应,可得到正磷酸(简称为磷酸)、焦磷酸与偏磷酸等多种,但其中最重要的是正磷酸。
与湿法磷酸不同的是,热法磷酸可以得到纯度较高的磷酸,而湿法磷酸则只能得到含有一定杂质的磷酸。
基本原理
黄磷燃烧的总反应式:
P4+5O2=P4O10+3030kJ
实际上,上述反应是一个很复杂的多级反应,反应常常不能进行彻底,因此反应物中主产品P4O10外,还存在少量的低氧化物P4O、P4O2、三氧化二磷等。磷的低氧化物经水合后,将生成次磷酸(H3PO2)与亚磷酸(H3PO3)。可用硝酸、过氧化氢等强氧化剂将次、亚磷酸氧化为正磷酸。
在不同温度下,五氧化二磷与水有以下不同的水合反应。
1)230℃时,P2O5与三个水分子结合生成磷酸:
P2O5+3H2O==2H3PO4
2)450℃时,P2O5与两个水分子结合生成磷酸:
P2O5+2H2O==H4P2O7
3)700℃时,P2O5与三个水分子结合生成磷酸:
P2O5+H2O==2HP臭氧
当大量空气与磷进行氧化时,首先生成磷酸酐,磷酸酐在359℃升华,在高温下,它的蒸汽聚合成P4O10。磷酸酐溶于水可生成优质的正磷酸。
生产方法
热法磷酸的生产方法国内外普遍采用的均是电炉两步法,此法是将电炉还原磷矿所得的升华磷经过除尘后使磷冷却呈液态。然后将液态磷经燃烧、水化、除雾制成磷酸。
除此外还有高炉一步法、富氧空气五氧化二磷法、优化氧化法及水蒸气磷法等。
参考资料
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