磷化工生产新技术概述
武汉工程大学化工与制药学院  贡长生
　　实现磷化工产业的可持续发展，需要加强技术创新，搞好科技攻关，突破制约产业发展的关键技术，大力推进
科技进步。当前，围绕磷化工众多新技术的研究开发正在展开。
　　　　一、由中低品位磷矿制取工业磷酸技术
　　目前世界磷矿资源正在逐步贫化，尤其是我国磷矿资源绝大部分为中低品位磷矿。因此，研究中低品位磷矿制
酸技术，搞好中低品位磷矿的加工利用，是关系磷化工产业可持续发展的重大问题。
    1．窑法磷酸技术
　　窑法磷酸是美国西方石油研究公司在20世纪80年代开发的一种制备工业磷酸的新工艺，其原理是基于氧化反
应和还原反应的结合，使磷的还原和氧化过程在同一回转窑内完成。1978～1982年西方石油研究公司在威斯康新进
行了中试试验，但由于技术和经济性等原因未能实现产业化。
　　由于窑法磷酸能充分利用中低品位磷矿和一般的生产设备来生产工业磷酸，引起了世界各国的广泛关注。我国
科学工作者在跟踪研究的基础上，提出了复合球团的包裹模型，开发出新型包裹剂和双层包裹技术，解决了制约窑
法磷酸工业化的关键技术难题，并且开发出两种窑法磷酸技术新工艺：以南京化学工业（集团）公司研究院为代表
的隧道窑窑法磷酸技术，以长沙矿冶研究院为代表的回转窑（CDK）窑法磷酸技术。长沙矿冶研究院与保康合作建设
了一套1万t/a CDK窑法磷酸示范装置；湖北三新磷酸有限公司利用隧道窑窑法磷酸技术在宜昌也建有一套试验装
置，目前正在建设3万t/a窑法制酸的生产线。
    2．盐酸法技术
　　盐酸法分解磷矿制取磷酸的最大特点是对磷矿的适应性强。以色列矿业公司开发出盐酸分解磷矿、有机溶剂萃
取磷酸工艺，但存在工艺流程长，以及氯化钙的利用等问题。国内宜昌市仁和矿业有限责任公司利用原湖北省化学
研究所相关技术，经过大量研究，开发出盐酸分解磷矿制取工业磷酸的新工艺：以盐酸分解磷矿石，制备氯磷酸钙
结晶体，进而打浆并以有机溶剂萃取，制备工业级磷酸；氯化钙与硅渣经水热焙烧，回收盐酸返回主流程，副产硅
酸钙——硅肥；萃余水相也返回主流程，形成盐酸母液封闭循环。其主要特点是：在盐酸分解磷矿过程中，控制工
艺条件，析出氯磷酸钙中间体，然后由氯磷酸钙分解制备磷酸；可以充分利用中低品位磷矿，对磷矿石的适应性强；
采用有机溶剂萃取，可以达到工业级磷酸的质量要求；利用废弃物硅渣生产硅肥，实现资源的综合利用。目前该技
术正进一步扩大试验，改进和完善生产工艺，解决重点工程技术问题。
    3．新型湿法技术
　　传统的硫酸二水法生产磷酸，需要P2O5≥30%的高品位富矿。利用现代科学和工程技术，由中低品位磷矿直接
制取工业磷酸，属于新型湿法技术，目前国外已投入大量人力、物力进行研究。例如，美国磷酸盐工程和建设公司
（PECO）、印度DMCC化学公司等都在积极研究利用低品位磷矿生产磷酸的新流程，但仍处于实验阶段，关键技术没
有公开。
　　国内四川大学在利用中低品位磷矿生产高质量磷酸方面进行了大量的实验研究，采用磷酸分解磷矿逐级浸提流
程，分级淘洗矿粒和杂质，然后将磷酸钙盐清液与硫酸反应，制得比较洁净的磷酸和磷石膏。为了有效利用中低品
位磷矿制取工业磷酸，贡长生、张克立等应用绿色化学的基本原理对新型湿法技术进行了探索。
　　二、湿法磷酸净化技术
　　湿法磷酸的净化是湿法磷酸工艺逐步取代热法磷酸的关键和前提，该技术包括化学沉淀法、溶剂萃取法、溶剂
沉淀法、结晶法、浓缩法、离子交换法、电渗析法等多种方法。从国内外研究开发和应用情况看，溶剂萃取法是目
前工业上应用的主要方法，为国际上几个大公司所掌握，详见表1。
　　表1  全球净化湿法磷酸的主要生产公司及其生产能力            万t/a
　　公  司                     国家            产能（P2O5）
　　Emaphos                    摩洛哥                24.0
　　Haifa Chemicals Ltd.    以色列                  9.0
　　Innophos                墨西哥/美国            31.5
　　PCS Phosphates            美国                25.0
　　Prayon SA                比利时                20.0
　　Rotem Amfert Negev        以色列                18.0
　　贵州宏福化工            中国                10.0
　　目前湿法磷酸净化技术的发展呈现如下特点：两种和两种以上的净化方法联合应用；利用现代科学技术开发高
效净化装置和分离设备；已工业化的湿法磷酸净化工艺集中在溶剂萃取法和溶剂沉淀法，且以溶剂萃取法为主；湿
法磷酸净化流程有多种，原则是分级净化、分级利用。因为湿法磷酸的净化程度取决于磷酸的最终用途，所以大多
采取“肥盐化一体化”流程，做到不同净化等级的P2O5分类使用，以降低湿法磷酸的净化成本。如图1所示。
　　湿法磷酸净化技术的关键是提高磷的回收率、节能降耗和简化工艺过程操作。国内对于湿法磷酸净化技术的研
究开发主要有两种方式：一是引进国外湿法磷酸净化技术，生产净化的湿法磷酸，用于生产精细磷酸盐或其他用途，
以缩短研究开发周期。例如，贵州宏福化工股份公司引进以色列Bateman公司10万t/a（P2O5）湿法磷酸净化技术，
一次开车成功，取得了良好的经济效益。二是自主开发，主要采用化学沉淀法，伴随目的产品的发展模式进行生产，
而不是先制备纯净的湿法磷酸。还有一些企业采用边净化边生产的方法用湿法磷酸生产三聚磷酸钠，积累了不少成
功经验。
　　三、精细磷化工绿色合成技术
　　绿色技术是当今世界产业技术发展的方向，属于可持续发展技术。由于资源、能源和环境问题的影响，当今世
界磷化工的发展格局和产业结构正发生深刻的变革，呈现出产业的集约化和高端化，产品的精细化和专用化，合成
技术的现代化和绿色化。特别是含磷药物和中间体的绿色合成技术、由黄磷直接合成亚磷酸和磷酸酯的绿色催化技
术、磷系电子化学品的制备技术、高效低毒有机磷农药的研制、新型磷系阻燃剂的合成技术等备受关注。应加强研
究开发，突破关键技术，大力发展绿色合成技术，促进我国高新精细磷化工产业发展的“绿色化”。