蚀刻液磷酸的生产工艺

利用硫酸分解

主要是用硫酸分解磷矿，然后将生成的磷酸与硫酸钙分离。其主要反应式为：
Ca10F2（PO4）6 10H2SO4 mH2O─→10CaSO4·nH2O 2HF 6H3PO4 （m-10n）H2O

为避免反应生成的硫酸钙在磷矿颗粒表面形成膜层，阻碍反应继续进行，工艺上反应过程是分成两步进行。
第一步是磷矿溶解在磷酸（由后续工序返回的一部分）中生成磷酸一钙；
第二步是硫酸与磷酸一钙反应生成磷酸和硫酸钙：Ca10F2(PO4)6 14H3PO4─→10Ca(H2PO4)2 2HF；10Ca(H2PO4)2 10H2SO4 mH2O─→10CaSO4·nH2O 20H3PO4 (m-10n)H2O。

在不同的反应温度和不同的磷酸及游离硫酸浓度条件下,硫酸钙可以有三种水合物：无水物（CaSO4）、半水物（CaSO4·?H2O）和二水物（CaSO4·2H2O）。硫酸钙水合物存在的温度和含P2O5的浓度范围的相图，在实际上受游离硫酸浓度和杂质的影响，所以在应用上是近似的。

实际生产条件中，二水物硫酸钙的结晶区是磷酸浓度28％～32％P2O5、温度70～80℃。在这样条件下的磷酸生产，称为二水物工艺，它一直是工业上使用最普遍的工艺。半水物硫酸钙的结晶区是磷酸浓度40％～50％P2O5、温度90～110℃；采用这样的条件的磷酸生产,称为半水物工艺，为少数工厂所采用。无水物硫酸钙在磷酸浓度和温度很高的条件下稳定；由于材料腐蚀和其他技术上的困难，其生产工艺一直未取得成功。

湿法生产

湿法磷酸生产工艺称为硫酸钙再结晶工艺，其过程中包含着有硫酸钙结晶水合物的转变。

发展这类工艺的目的不外乎是为了获得含P2O5浓度较高的磷酸；获得较高的收率(以P2O5计);获得含杂质少的石膏。已经实现了工业化的有三种：
①半水物－二水物一段过滤工艺。控制反应物料液相浓度为30％～32％P2O5、反应温度80～100℃，使硫酸钙先生成半水物结晶,然后温度下降为65℃左右,将结晶转化为二水物后再过滤。
②半水物－二水物两段过滤工艺。用酸分解磷矿时使石膏先生成半水物结晶，控制反应物料液相浓度为40％～50％P2O5、温度90～110℃，进行半水石膏分离,获得成品磷酸。半水石膏再转入另一个反应器水化成二水物石膏，控制反应温度为约65℃、磷酸浓度为10％～15％P2O5,进行二水物石膏分离。
③二水物－半水物两段过滤工艺。磷矿用酸分解时，使石膏先生成二水物结晶，控制温度约为65℃，用离心机分离二水石膏，获得浓度为35％～38％P2O5的成品，二水石膏转入再结晶器转化成半水石膏，控制磷酸浓度为20％～25％P2O5，硫酸浓度为约20％H2SO4,反应温度为80～100℃,分离半水石膏，滤洗液返回二水物结晶槽。

湿法磷酸的生产，目前仍以二水物流程为主，占世界生产能力的90％以上。原因是技术较为可靠、工艺操作条件的范围宽、设备材料的腐蚀比较容易解决和投资低等。

热法生产

热法磷酸是黄磷在空气中燃烧生成五氧化二磷，再经水化制成。

1838年，首次制成工业用的黄磷，1855～1890年间在欧洲建立了黄磷的生产厂。20世纪40～50年代，美国和德国发展了黄磷和热法磷酸的生产技术。60年代，美国曾计划大量发展黄磷和热法磷酸生产以用于肥料工业，旨在利用便宜的能源和运输黄磷比较经济的优点，后由于能源涨价，计划未能实现。热法磷酸比湿法磷酸浓度高，且产品纯，但耗电量大，价格昂贵。在水电有富余的地区，热法磷酸具有发展前途。现在除了苏联有少量用于肥料生产外，热法磷酸主要用于工业方面。1981年世界产量为3.145Mt(P2O5)。含硅高的磷矿，适宜于元素磷生产。含铁、镁和铝杂质高的磷矿用于黄磷生产时，将使电耗增加、磷收率降低。

有两种生产流程：一种是把燃烧和水化安排在同一塔内进行，液态磷从塔顶向下喷雾,空气由塔顶吸入,磷在塔中燃烧，冷的磷酸喷入塔内，使五氧化二磷进行水化反应，一部分冷的磷酸从塔顶形成膜层沿壁向下流动，以保护塔壁。从塔底部抽出热法磷酸送去冷却后返回塔顶。另一种是把燃烧和水化分开在两个塔内进行，在塔的外壁大量喷水以移除反应热。

多磷酸生产

生产方法有热法和湿法两种。热法多磷酸生产只需在热法磷酸的生产过程中强化冷却系统，使五氧化二磷在少量水的情况下水化即可。湿法多磷酸生产是将浓度为52％～54％P2O5的磷酸进一步脱水。有三种脱水工艺：浸没燃烧脱水；膜式蒸发脱水；强制循环真空蒸发脱水。