磷酸氫鈣生產(chǎn)工藝之磷酸鈣鹽概述

身鈣鹽概述一、 磷酸鈣鹽在國民經(jīng)濟中的地位及作用磷、磷酸、磷化物及磷酸鹽是無機化學(xué)工業(yè)中一個重要的組成部分，自十七世紀(jì)中葉發(fā)現(xiàn)磷元素，至今已有二百多年歷史，隨著黃磷，熱法磷酸和濕法磷酸工業(yè)的發(fā)展，磷化合物及磷酸鹽工業(yè)也得到相應(yīng)的發(fā)展。特別是對磷酸鹽工業(yè)的研究，品種的增加及應(yīng)用領(lǐng)域的擴大，使其在工、農(nóng)業(yè)及人民生活中起著越來越重要的作用。幾年來隨著科技的發(fā)展，磷酸鹽產(chǎn)品在前緣科學(xué)、尖端技術(shù)、新興產(chǎn)業(yè)中，又開辟了許多新的應(yīng)用領(lǐng)域，可以預(yù)料，磷酸鹽工業(yè)今后還會并且一定會在國民經(jīng)濟和新興技術(shù)方面發(fā)揮更大的作用。磷酸鹽正由肥料向材料轉(zhuǎn)化。磷酸鹽作為磷酸鹽工業(yè)中的一個重要產(chǎn)品，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防軍工、尖端科學(xué)和人民生活中有著極為廣泛的應(yīng)用。除在農(nóng)業(yè)中大量用作肥料和復(fù)合肥料外，還可用于食品添加劑、牙膏磨擦劑、抗腐蝕涂料、顏料以及用作抗結(jié)塊劑、熒光生物材料以及制乳白玻璃、制ABS樹脂的分散、染色工業(yè)中的媒染劑等，其中磷酸二氫鈣可取代酒石酸氫鉀用作發(fā)酵劑。因其既含鈣又含磷，因此是生物體礦物質(zhì)的供應(yīng)源，它與硫酸鋁鈉或酸式焦磷酸鈉混合是良好的熔粉。正是由于磷酸鹽不斷地向更多產(chǎn)業(yè)部門滲透，特別是尖端科學(xué)和新興產(chǎn)業(yè)部門，使磷酸鹽這一古老工業(yè)，面貌煥然一新，成為國民經(jīng)濟中具有重要作用的一個行業(yè)。二、 磷酸鈣鹽的發(fā)展史二次世界大戰(zhàn)前，人們用含有磷的魚粉、骨粉作為動物飼料的無機鹽添加劑，用石灰石粉等作為基料制牙膏、牙粉以潔齒。至二次大戰(zhàn)前期，美國田納西流域管理局（T.VA）首先用熱法磷酸為原料生產(chǎn)飼料用磷酸氫鈣。1945年由于解決了磷礦和磷酸制備中的脫氟工藝技術(shù)，脫氟磷酸鹽開始工業(yè)化生產(chǎn)，美國建造了規(guī)模為5萬噸/年的回轉(zhuǎn)窯燒結(jié)制脫氟磷酸鹽工廠，1951年又建一9萬噸/年的工廠。用熱法磷酸制沉淀磷酸鈣的生產(chǎn)，在此時也得到較大發(fā)展。我國精細磷酸鈣鹽工業(yè)發(fā)展較晚，六十年代初期，上海中國化學(xué)工業(yè)社，開始研制牙膏用磷酸氫鈣，江蘇連云港紅旗化工廠和廣西柳城磷肥廠也先后建立生產(chǎn)車間，到1968年，全國磷酸鈣鹽的生產(chǎn)能力為5.2萬噸，其中紅旗化工廠和柳城磷肥廠的能力超過3萬噸。近十余年來，磷酸氫鈣以飼料磷酸鈣鹽為主導(dǎo)產(chǎn)品得到了蓬勃的發(fā)展，目前全世界飼料磷酸鹽的年總生產(chǎn)能力已超過1000萬噸，每年的實際產(chǎn)量和消費量均超過500萬噸，飼料磷酸鹽添加劑的生產(chǎn)與消費量已經(jīng)成為一個國家飼料業(yè)是否現(xiàn)代化的標(biāo)志之一。我國磷酸鹽飼料添加劑的生產(chǎn)與推廣使用是隨著配合飼料的發(fā)展而發(fā)展起來的，特別是最近三四年，飼料磷酸鹽的發(fā)展更為迅速，在三個飼料磷酸鈣鹽品種中，我國目前大量生產(chǎn)的是磷酸氫鈣即二鈣，其次是磷酸二氫鈣。飼料磷酸鹽生產(chǎn)能力和實際產(chǎn)量都相當(dāng)于“七五”末10倍，配合飼料產(chǎn)量躍居世界前三位，總產(chǎn)量居整個國民經(jīng)濟工業(yè)行業(yè)的第20位。三、各種磷酸鈣鹽簡介磷酸鈣鹽從化學(xué)構(gòu)成上分為磷酸氫鈣，又稱沉淀磷酸鈣或二代磷酸鈣；磷酸二氫鈣，又稱磷酸一鈣或一代磷酸鈣；磷酸三鈣，又稱正磷酸鈣、沉淀磷酸三鈣或正磷酸三鈣、三代磷酸鈣；交磷酸鈣（含焦磷酸鈣和酸式焦磷酸鈣兩種）。表一正磷酸鈣鹽的主要品種化學(xué)名稱分子式分子量功能品種磷酸氫鈣二水物CaHPO4?2H2O172.10飼料、食品、藥品、牙膏四個品種無水物CaHPO.136.06飼料、食品、藥品、牙膏、陶瓷、電器6個品種磷酸二氫鈣一水物Ca(H2PO4)2-H2O252.08飼料、食品2個品種無水物Ca(H2PO4)2234.06飼料、食品2個品種磷酸三鈣Ca3(PO4)2310.18飼料、食品、藥品、牙膏、陶瓷、涂料6個品種焦磷酸鈣焦磷酸鈣Ca2P2O7254.12牙膏、食品、涂料、電器4個品種酸式焦磷酸鈣CaHEO”216.04食品1個品種磷酸鈣鹽有許多形似的物理化學(xué)性質(zhì)，但是，由于結(jié)構(gòu)不同，性質(zhì)也有差別。1、磷酸氫鈣磷酸氫鈣為無臭無味的白色結(jié)晶粉末。晶體屬單斜晶系，相對密度2.306（16/4°）。稍溶于水。二水磷酸氫鈣在25^的100毫升水中，只能溶解0.02克。不溶于乙醇，但易溶于稀鹽酸、稀硝酸、醋酸中，變成磷酸二氫鈣的酸性溶液。由于制造工藝不同和使用行業(yè)不同，人們對磷酸氫鈣的結(jié)晶形狀，添加物的影響，結(jié)晶水的保存和失去等，有過深入研究。制造牙粉用磷酸氫鈣時，首先要制得較純的二水磷酸氫鈣，此鹽在不加穩(wěn)定劑時為四角板狀結(jié)晶，表面光滑，粒子前端比較直，而用分析純和試劑級磷酸與氫氧化鈣反映得到的晶體形狀大部分是條狀的。2、磷酸二氫鈣磷酸二氫鈣（Ca（H2PO4）2?H2O）為無色或白色結(jié)晶性粉末，晶體屬三斜晶系。相對密度2.22（16/4°），稍有吸濕性，易溶于鹽酸、硝酸中。稍溶于水，在30°C時，100毫升水中可溶磷酸二氫鈣1.8克。幾乎不溶于乙醇。水溶液顯酸性，飽和水溶液的pH為3左右，在100-150°C時失去結(jié)晶水：100-150°CCa(HPO)?HO Ca(HPO)+HO24’2 2 242 2在152C時熔融，失去水而成偏磷酸鈣：152CCa(HPO) Ca(PO)+2HO24,2 2 23、 磷酸三鈣磷酸三鈣(Ca3(PO4)2)又名磷酸鈣。通常為白色晶體或無定形粉末。相對密度3.18,熔點1670C?？扇苡谒?，不溶于水和乙醇。在自然界以磷礦、磷灰石、磷灰土的形式存在，構(gòu)成其主要成份。也可由氟化鈣、磷酸鈉作用或石灰與磷酸作用制得。磷酸鈣在1180C以上驟冷變成a晶體，在1180C以下緩冷，則成為8晶體。4、 焦磷酸鈣焦磷酸鈣是焦磷酸根離子(P2O74-)與鈣離子(Ca2+)組成的正鹽或酸式鹽，也可看作是正磷酸鈣鹽的衍生物。焦磷酸鈣焦磷酸鈣又稱焦磷酸四鈣或磷酸四鈣，一般情況下為白色粉末，其分子式為Ca2P2O7，分子量為254.12。粉末晶體不溶于水，溶于稀鹽酸和硝酸，不溶于醇，它在不同溫度下，可形成三個不同的晶型。溫度在360C-450C時為無定型，在530C-750C時為Y型，在750C-900C時為8型，在1210C時為a型。焦磷酸鈣晶體相對密度為3.09，熔點1230C。通常在工業(yè)上除用作牙膏磨料(主要是Y型)