Purification of phosphoric acid by melt crystallization

Abstract

Phosphorsäure ist eine anorganische Säure. Sie ist weit verbreitet und wird in der chemischen, Dünger, Lebensmittel- und Elektronikindustrie eingesetzt. Um eine hohe Reinheit der Säure zu erhalten, z. B. eine Qualität für die Elektronik, kann Kristallisation als kostengünstige, energiesparende und umweltfreundliche Technik verwendet werden. Phosphorsäure-Hemihydrat-Kristalle kristallisieren aus der Schmelze durch Kühlen und die meisten Verunreinigungen werden in der Mutterlauge angereichert. Nach einer Nachbehandlung und einer Fest / Flüssig-Trennung kann eine hohe Reinheit der Phosphorsäure erhalten werden. Um den Prozess zu optimieren sind einige Eigenschaften, wie die Löslichkeit von Phosphorsäure in Wasser, die Wachstumsgeschwindigkeit und der Wachstumsmechanismus von Kristallen, der Verunreinigungsverteilungskoeffizienten und die Permeabilität des Kristallbettes im Labormaßstab untersucht wurden. Die Ergebnisse können für Abschätzungen einer Pilotanlage in der Industrie eingesetzt werden.

Phosphoric acid is an inorganic acid. It is widely used in chemical, fertilizer, food and electronic industries. To get a high purity of the acid, for instance an electronic grade, crystallization as a low cost, energy saving and environmental friendly technique can be used. Phosphoric acid hemihydrate crystals (H3PO4•H2O) can crystallize from the melt by cooling and most of the impurities are enriched in the mother liquor. After a post treatment and a solid/liquid separation a high purity of phosphoric acid can be obtained. To clarify and to optimize the process some properties such as solubility of phosphoric acid in water, growth rate and growth mechanism of crystals, impurity distribution coefficient and permeability of the crystal beds are studied in a lab scale. The results are used for estimations of a pilot plant in industry.