[发明专利]磷酸一钙产品的生产方法

说明书

本发明涉及磷酸一钙产品的生产方法。本发明还涉及生产磷酸一钙产品的设备。

按照本发明的一个方面，提供了磷酸一钙的生产方法，该方法包括下述步骤：

在混合区将生石灰快速地分散在磷酸水溶液中，以形成大体上均匀的反应混合物，并使生石灰和反应混合物中的酸进行反应，直至反应混合物达到预定的温度；

当反应混合物达到了预定的温度时，快速地将它们转移到反应区中；

在反应区使反应进行到基本上反应完全以形成磷酸一钙产品；和

将形成的磷酸一钙产品分离出来。

因此，所述的反应一部分在混合区中进行，一部分在反应区中进行。

所述的磷酸水溶液的浓度为约45-48％(P₂O₅当量)，优选的浓度为约47％(P₂O₅当量)。

一般，所述的磷酸是正磷酸。

该方法包括先在混合区将浓磷酸与水混合，形成磷酸水溶液的步骤。

术语“浓磷酸”是指浓度为55-62％(P₂P₅当量)的磷酸，即约75-84％的H₃PO₄。因此，在混合区与浓磷酸混合的水的体积应使如上文所述磷酸水溶液的浓度为45-48％(P₂P₅当量)。从不同来源购得的生石灰的反应性可以不同(这一点将在下文详述)，因而可根据所述生石灰的反应性，通过常规的试验，对磷酸的浓度作相应的调整。

混合的顺序可以是将浓磷酸加入到水中，或者反过来将水加入到浓磷酸中，或者将浓磷酸和水同时加入到混合区中。所述的浓磷酸可含有约0.04-0.10％的氟，而且一般含有约0.07％的氟。

术语“生石灰”是指加热CaCO₃而产生的CaO。该反应由反应式表示，并且所需温度超过960℃。

所述的生石灰含有约85-95％可利用的CaO，优选含有约90％可利用的CaO，即约64.3％的钙。总钙量(以CaO计)可为约90-95％，一般为约92.5％。所述石灰的粒径分布为生石灰在2.35mm筛上的筛余量为约10％。

一般，选择分散步骤中使用的生石灰的用量和磷酸的用量，使磷酸一钙(MCP)产品所具有的总含磷量不少于约21％(质量/质量)、总含钙量不多于约25％(质量/质量)(一般为21％P∶21％Ca)以及含水量为约1％。因此该产品主要由磷酸一钙组成。本发明的磷酸一钙产品符合南非关于磷酸一钙的官方注册要求，并根据1947年的南非共和国的第36项法案进行了登记注册。

氧化钙和磷酸之间反应产生磷酸一钙的反应如下式所示：

必须注意的是上述的反应式仅适用与MCP的生产过程，其中反应放出的热量除去了所有的水分。

可对分散步骤中使用的生石灰的用量和磷酸的用量加以选择，使反应混合物含有约33-38％的生石灰和约46-50％的P₂O₅当量。一般，所选择的生石灰用量和磷酸的用量应使反应混合物含有约35.6％的石灰和48.8％的P₂O₅当量。

所述的石灰和所述的磷酸水溶液之间进行的反应是放热反应，该石灰和磷酸水溶液的混合物的温度可很快升至100℃以上。这就具有以下缺点：反应混合物在100℃以上时沸腾，随后出现起泡。在100℃和100℃以上时，反应混合物中的粘度也增加。这导致排放时间延长，从而延长了批量反应的时间。它还使固化产物层产生，该固化层残留在所述的混合区中，从而使反应混合物和混合容器壁之间的热交换率降低。残留在混合区中的该产品还会与下一批加入的磷酸发生反应。

而且，如果石灰加入到磷酸水溶液中的速率太慢的话，在将所有的石灰加入之前，所述的反应混合物就会达到沸点。另外，如果反应混合物没有充分地混合，使石灰分散在磷酸水溶液中，以便所述的反应混合物快速地变得均匀的话，就会出现几乎可能爆炸的局部过热。