JPS605008A - 湿式法による濃厚リン酸からマグネシウムを分離する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、濃厚リン酸（５ｕｐｅｒｐｈｏｓｐｈｏｒｉ
ｃａｃｉｄ　）の処理方法に関するものであるが、更に
詳細には、湿式濃厚リン酸からマグネシウムを除去する
ための改良された方法に関する。

通常の場合、湿式リン酸（ｗｅｔ　ｐｒｏｃｅｓｓｐｈ
ｏｓｐｈｏｒｉｃ　ａｃｉｄ　）は、硫酸とリン鉱とを
反応させ、次いでＦ遇して、不溶性セラコラ及びその他
の不溶性化合物を除去することによって製造されている
−その結果得られる希リン酸、すなわち希薄リン酸は、
ｐｔｏ、を２６〜３０重量％含むものであって、通常は
、［フィルター（ｆｉｌｔｅｒ　）　Ｊ酸として知られ
ているものでア夛、硫酸塩、フルオロシリケート、及び
、鉄、アルミニウム、マグネシウム、ナトリウムその他
の金属の塩類が溶解したものを含有する不純物が多い物
質である。この希薄湿式リン酸を保存したシ又はこれを
更に処理したシしているときに、これらの不純物が、い
ろいろな速度でそしてまだいろいろな分量Ｐ、０．濃度
が６４〜７２％となる濃厚域（５ｕｐｅｒ　ｒａｎｇｅ
　）　にまで濃縮するには、２工程を要する。この２工
程からなる濃縮処理は、それぞれ別々の装置で行うのが
好ましい。その理由は、全工程を通して、温度、腐食、
及び粘度がそれぞれ異なるからである。

’ｔＰ”ｓ柄 第１工程としては、該希酸に棲寺鴫酸を蒸発処理しくそ
してＣ＠ＳＱ４　、Ｎ＆ｌ５ｔＦ６、（Ｆｉ　。

Ｍ　）　３ＫＨ，、（ＰＯ，）ｇ・４Ｈ！０　及びその
他の塩、類からなる不純物沈殿を除去することによって
、核酸を部分ｎ製して、ｐ、ｏ、濃度が約３８〜５６重
量％になるまで濃縮する工程が、通常の工程である。こ
の酸は、「エバポレータ（ｅｖａｐｏｒａｔｏｒ　）　
Ｊ酸として知られているものテｈ　ツテ、Ｐｔ　０．　
濃度が約５４％のものが最もよく知られている。マグネ
シウム塩はその溶解度が非常に高いので、この段階でマ
グネシウムを除去することはむつかしい。

第２工程は、上記によシ部分精製した蒸発酸（ｐ、ｏ、
３８〜５６重量％）を更に蒸発せしめて、Ｐｔ０．含量
が約６４〜７２重量−の濃厚リン酸にする工程である。

この濃厚リン酸製造中に沈殿してくる不純物は、ＭｇＨ
ｔ　Ｐｔ　０ｙｆｉｂＨ２Ｐ３０１６　％　友Ｈ２ｐＨ
０１０及びその他の塩類である。濃厚リン酸を濾過すれ
ば、マグネシウム、鉄、及びアルミニウム系不純物の一
部を除去することはできるけれども、このような濃厚リ
ン酸の濾過は、困難でしかも時間のかかる方法なのであ
る。濾過速度は非常に遅いのであるが、その理由は、こ
のスーツや−リン酸（５ｕｐｅｒｐｈｏａｐｈｏｒｉｃ
　ａｃｌｄ　）　は粘度が高いし、約１〜１５ミクロン
の大きさを有する小さな結晶が存在するからでおる。

湿式リン酸からは、液状のリン酸アンモニウム肥料溶液
が得られる。この溶液は、通常、等級が１Ｏ−３４−０
（Ｎが１０重量％、Ｐ、０．が３４重量％、Ｋ、Ｏが０
重量％）のものでおるけれども、この肥料溶液は、（１
）　Ｐ２Ｏ５含量が６４〜７２％の濃厚リン酸を液状及
び／又はガス状のアンモニアと反応させるか、あるいは
、（２）　ＰｔＯａ　含量が５４〜６０重量％の酸をガ
ス状のアンモニアと反応させるか、いずれかの方法で製
造する。このようにして製造した液状のアンモニア肥料
溶液においては、マグネシウムが特に厄介な不純物でお
る。

それは、マグネシウムが、Ｍｇ（Ｎ）Ｌ４　）ｔ　Ｐｔ
０丁。

４Ｈ，Ｏ又はＭｇＮＩ（、ＰＯ，・６Ｈ１０としてゆつ
く夛と沈殿してくるからである。これらの沈殿が出てく
ると、貯蔵タンク中ではスラッジの損失が生じるし、処
理装置が詰まったすすることになる。

マグネシウム塩類の沈殿を防止したシ、また、リン酸塩
類からマグネシウムを除去したりするために、以前よシ
、いくつかの先行技術方法が提案されてきた。

１つの方法は、アメリカ特許第３．６３ス３２９゛号に
開示されているものであって、Ｍｇ（ＮＨ４）！Ｐ、０
□・４Ｈ２０の沈殿生成を促進せしめることによって、
湿式濃厚リン酸を原料とするリン安肥料のペースとなる
溶液からマグネシウム塩が後洗するのを防止する方法で
おる。この方法は、特定の温度及び特定のｐＨでシード
を添加すると同時に該溶液を連続的に攪拌し、次いで、
沈殿したマグネシウム　スラッジを分離することから成
るものである。

第２番目の方法は、アメリカ特許第３，５５４゜７２８
号に開示されているものであって、高いＮ／Ｐ、Ｏ，比
になるよう過アンモニア化（ｏｖ＠ｒａｍｍｏｎｉａｔ
ｉｏｎ　）　することによって、該溶液中での均（Ｎ山
）！　Ｐｔ　Ｏ，・４Ｈ２０の沈殿生成を促進せしめ、
次いでそのスラッジを分離し、そして所望するＮ　／　
Ｐｚ　Ｏｓ　比にもどしてやることから成るものである
。

これらの方法の欠点は、肥料として有用なＰ！Ｏｓ　及
びＮを含有するマグネシウム　スラッジを廃棄すれば、
コストが非常に高くなるし、このスラッジを副生物とし
て利用することもコスト高になり得る点である。

第３番目の方法は、アメリカ特許第３，６４２゜４３９
号に開示されているものであって、この方法ハ、マグネ
シウム−アルミニウムーフルオライド−フォスフェート
複合化合物の沈殿をリン酸から生成せしめる工程を包含
するものである。この方法は、以下の工程を包含するも
のである： ａ）温度８５〜１００℃、大気圧よシも低い（ｂｅｌｏ
ｗ　）圧力のもとで、希薄リン酸を蒸発処理してｐｆｆ
ｉｏ、濃度が４５〜５３重量％、好ましくは４７〜５１
重量％となるまで蒸発処理を続け、それによって、該酸
中のＨｌ　５ｔＦ６含量を減少せしめ且つフッ化水素含
量は増加せしめ； ｂ）該濃縮リン酸のフッ化水素含量を、Ｆ／ＭｇＯの重
量比で少なくとも２．２、好ましくは３〜１２の間に維
持し； Ｃ）該濃縮リン酸の可溶性アルミニウム含量を、Ａ４０
．として測定して、賜ｏｓ／Ｍｇｏ　の重量比で少なく
とも１．４、好ましくは約３〜１２の間に維持し； ｄ）該濃縮リン酸を５０〜１００℃の温度に１５〜４０
時間維持して、マグネシウム含量／Ｉ／　ミ＝　ウＡ　
−フルオライードー７オスフェート複合化合物の濾過性
結晶からなる沈殿を生成せしめ；そして ｅ）精製された濃縮リーン酸から該沈殿物を分離する。

しかしながら、この方法では、高価な添加物が必要であ
る。

第４番目の方法は、アメリカ特許第３，７１１゜２６８
号に開示されているように、アンモニア化した濃厚リン
酸に可溶性フッ素化合物を添加して、マグネシウム系不
純物を一部沈殿せしめ、該液体をいく分か安定化せしめ
るものである。しかし、この方法は、フッ化物試薬のコ
ストが非常に高いという欠点を有する。

これと類似の方法として、よシコストの低いＨｔ　ｓｉ
ｐ’ｓ　を２３重重量％用して、リン酸からＭｇ５Ｌ　
Ｆ　６・６Ｈ！０を沈殿せしめる方法がおるけれども、
希釈に要するコスト及びＨｌ　５ｔＦ６のコストを考え
ると、この方法も依然として比較的高コストである。

また、これらの方法とは別の方法として、通常の一酸ヤ
色−チ町に先立ち、リン鉱を酸島か、 性溶液で革３に４＃≠−′してマグネシウム系不純物を
溶解するという前処理を行う方法がある。

しかしながら、マグネシウム含量が充分に低只−ζ くなるまで←−孝されるリン灰石はそう多くは存在しな
りのである。

本発明に係る方法は、濃厚リン酸からマグネシウムを除
去するために行われた多くの先行技術方法□の欠点を克
服したものである。

本発明の目的は、湿式濃厚リン酸（ｗｅｔｐｒｏｃｅｓ
ｓ　５ｕｐｅｒｐｈｏａｐｈｏｒｌｃ　ａｃｉｄ　）　
からマグネシウムを効率よく且つ経済的に分離すること
である。本発明の他の目的は、濃厚リン酸中でマグネシ
ウム含有結晶を成長せしめることであシ、この結晶は容
易に分離できるものである。本発明の更に別の目的は、
湿式濃厚リン酸からマグネシウム分を実質的に分離する
。

ことによって、精製された湿式濃厚リン酸を製造するこ
とである。

湿式濃厚リン酸からマグネシウムを結晶集塊の形で沈殿
せしめることが可能であシ、そしてこの結晶集塊（ｃｒ
ｙｓｔａｌ　ａｇｇｊｏｍｅｒａｔｅ　）は−今まで述
べてきた方法によって容易に濾過分離されること、が発
見された。この結晶集塊におけるマグネシウム化合物は
、ＭｇＨ２Ｐ、　Ｏ。

である。

本発明は、湿式濃厚リン酸からマグネシウムを分離する
方法に関するものである。

先ず第１Ｋ１湿式濃厚リン酸を、以下に特定する時間及
び攪拌条件のもとて熟成せしめる（　ｉｓ　ａｇｅｄ　
）のであるが、該湿式濃厚リン酸は、（１）約６２〜７
２重量％のＰ２Ｏ，及び（２）約０．５〜３．０重量％
のＡＩｇｏを含有するものであシ、しかもこのＰ２Ｏ，
ｓ　の約１０〜４５％、更に好ましくは２５〜３５％は
、ポリホスフェート（ｐｏｌｙｐｈｏｓｐｈａｔｅ　）
　の形態である。

核酸は、大気圧のもとで、約８５〜１８０℃、更に好ま
しくは約１０５〜１４０℃　の温度で、約４〜１８０時
間、更に好ましくは約８〜３６時間の間熟成せしめる。

この熟成工程の間、この濃厚リン酸を攪拌しないこと、
または、「間欠的な攪拌」をすることが必須であること
が判明した。

この「間欠的な攪拌」とは、熟成期間に対してその約５
０％以内の時間だけ、該熟成酸を少なくとも１回攪拌す
ることを意味するものである。このような攪拌時間とし
ては、８時間の熟成に対して約２〜３０分間攪拌するの
が好ましく、且つこのような攪拌処理は少なくとも１回
行うのが好ましい。換言すれば、このような攪拌時間と
しては、熟成時間の約０．４〜６％とするのが好ましい
のである。

攪拌しないということは、作用上は間欠的な攪拌と同じ
ことになるのであるが、熟成容゛器内でスラッジがいく
分かは沈殿してくるので、工業プラントにおいては、攪
拌しないことは実際的なことではないことが判明した。

間欠的な攪拌をすれば、攪拌しない場合と同程度の濾過
速度が得られるし、熟成容器内でのスラッジの生成も防
止される。

例えば、スパーンング（ｓｐａｒｇｉｎｇ　）　、攪拌
、その他すべてのタイプの間欠的攪拌を使用することが
できる。攪拌す・るものであればすべてのタイプのもの
が有効であるけれど、低い剪断速度で攪拌するのが好適
である。

熟成工程は、バッチ式でもよいし連続操作することも可
能である。

第２に、このようにして熟成した濃厚リン酸は、常法に
よって濾過するのであるが、その場合の温度は、濾過出
来る温度であればよく、約８５〜１８０℃が好ましいが
更に好適には約ｉｏｏ〜１３０℃　である。

上記したような条件で核酸を熟成すると、マグネシウム
がＭｇＨｚ　Ｐｔ　０７　として結晶化してくるし、間
欠的な攪拌によって、熟成容器内でのスラッジの生成が
防止されるのである。

このようにして、熟成処理した濃厚リン酸にライて、最
大の濾過速度が得られるのである。

攪拌を行わないか又は攪拌を間欠的に行うことによって
、連続攪拌、すなわち熟成時間に対してその１００％の
時間の間攪拌を続ける場合よりも、よシ高い濾過速度が
得られる。通常の場合、攪拌する時間が長ければ長くな
るほど、熟成した濃厚リン酸の濾過速度は低くなる。

濾過手段としては通常用いられているものがすべて利用
できるが、ロータリー　バキューム　プレコート　フィ
ルター（ｒｏｔａｒｙｖａｃｕｕｍ　ｐｒｅ−ｃｏａｔ
　ｆｉｌｔｅｒ　）を用いるのが好適である。

濾過工程において、濾過媒体上のプレコートとしては、
あら目のケインウ土濾過助剤を用いるのが好ましい。

実施例　１ 本実施例において使用したリン鉱岩は、ウェスタン　ユ
ナイテッド　ステーク（ＷｅｓｔｅｒｎＵｎｉｔｅｄ　
Ｓ　ｔａｔｅｓ　）での典型的な採鉱処理によって得ら
れたものである。このリン鉱岩を、通常の湿式法によっ
て、Ｈ２ＳＯ４を用いて酸褌化せしめた。得られた希薄
なリン酸を、Ｐ、Ｏ。

約５１％になるまで蒸発せしめ、そして直ちに遠心分離
して、存在する固体部分を実質的に除去した。こうして
得られたｐ、　ｏ、を約５１％含有する酸を、蒸発処理
して更に濃縮し、次の組成を含有する濃厚リン酸を得た
：Ｐ２Ｏ５約６８．２％、Ｐ２Ｏ，の２８％はポリホス
フェート体で６Ｄ、ＡＩｇｏ　１．０２％、ＦＡ２０３
１．４３係、Ａ１２０ｓ２−６２％、ｎ、ｓｏ、４．６
２％、　及び２００３８％。　。

このようにして製造した新鮮な濃厚リン酸の一部をとシ
、これを濾過したところ、Ｆ液中には１．０１％の４ｏ
が存在することが分析された。この新鮮な濃厚リン酸中
では、マグネシウムのほとんどが可溶性体の形で存在す
ることが、この実施例から判る。

実施例　■ 実施例Ｉで製造した新鮮な濃厚リン酸であって、しかも
濾過処理しないものを４つに分け、これらをそれぞれ別
々の条件で攪拌しながら、１１８℃で熟成せしめた。最
後Ｆ液中での均０含量がほぼ同じ俤となるように、この
熟成時間は、各区分間で多少調節した。このようにする
ことによって、同一基礎にのっとった各区分での濾過速
度の比較が可能となるのである。それぞれの熟成時間終
了時には、可溶性マグネシウムの約半分がＭｇ　Ｈ，ｐ
、　０丁　として結晶化した。１４インチ（３，８１ｃ
ｒｎ）のあら目（ｃｏａｒｓｅ　ｇｒａｄｅ　）　のケ
イソウ土からなるｐ過励剤を用いたブフナー漏斗中で、
温度１１８℃、真空度２３ｉｎ、Ｈｇで、これらの酸の
各区分を濾過した。漏斗及びＥ過励剤は、固形分を含有
しない濃厚リン酸ｐ液を用いてｒ過励剤を飽和せしめて
おき、１１８℃で平衡化せしめておき、このようにして
予じめ調整しておいたものを使用した。熟成せしめた濃
厚リン酸を濾過したところ、ｐ過助剤上にＭｇＨ。

Ｐ２Ｏ丁　のケーキが生成した。ケーキ生成時間に対す
る濾過速度をプロットしたものが、第１図である。

これからも判るように、タービン形攪拌機で穏やかに且
つ連続して攪拌した場合、濾過速度は最も低くなること
が判る。また、くま手を用いてゆっくりと且つ連続して
かきまわした場合には、濾過速度はいく分か改良される
ことが判る。これとは逆に、熟成期間中に攪拌処理をし
なかったものは、濾過速度が実質的に改良されたことが
明らかであるし、また、８時間描り５分間だけ間欠的に
攪拌した場合も、攪拌しなかった場合と区別できない程
の濾過速度が得られたことが判る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例Ｉにしたがって製造した新鮮な濃厚リ
ン酸であって且つ濾過処理していない４つのサンゾルに
ついて、ケーキ形成時間（分）に対する濾過速度（ｆｉ
ｌｔｒａｔｉｏｎｒａｔｅ　）　をプロットしたもので
ある。サンゾルの内の１つは、熟成工程中に攪拌処理を
しなかったものである。第２のサンプルは、間欠的に攪
拌したものである。他の２つのサンゾルは、それぞれ、
くま手を用いてゆっくりとかきまぜた＃）　（ｓｌｏｗ
　ｒａｋｅ　）、穏やかなスピードでタービン形攪拌機
で攪拌したシして、連続的に攪拌したものである。 代理人　弁理士　桑　原　英　明

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ｉ式法による濃厚リン酸から可溶性マグネシウムを
   分離する方法であって、 核酸は、（１）　Ｐ、Ｏ，約６２〜約７２重量％、ただ
   しｐ、ｏ、の約１０〜約４５％はポリホスフェートの形
   態であシ、及び（２）Ｍｇｏ約０．５〜約３．０重量％
   を含有するものであシ、そして、該方法は、核酸を、約
   ８５〜約１ｓｏｔ：：の温度のもとて約４〜約１８０時
   間熟成せしめる工程、しかもその際、攪拌は行わないか
   、又は、少なくとも１回、全熟成時間の約５０％までに
   は達しない時間だけ、間欠的に攪拌する工程；及びそれ
   にひき続いて、このようにして熟成した濃厚リン酸を約
   ８５〜約１８０℃の温度で濾過する工程；からなること
   を特徴とする方法。 ２、特許請求の範囲第１項において、該湿式法による濃
   厚リン酸がポリホスフェート体ｐ、　ｏ、を約２５〜約
   ３５％含有するものであり、該熟成工程は約１０５〜約
   １４０℃の温度で実施するものであ）、そして、攪拌時
   間は熟成期間の約０．４〜約６％に相当する時間とする
   ことを特徴とする同項記載の方法。