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1、第四章二水物湿法磷酸工艺计算1工艺计算基础数据原料表4.1磷矿成分组成表(干基)组分P2Q5CaQFe2QAl2C3SiC2MgQNa2QK2QFCQ其他%30.5648.860.660.5711.320.760.320.183.22.910.75(1) 硫酸：选浓度为98%勺HSQ。2反应部分工艺数据磷矿浆的含水率取36%湿基)。(2) 磷矿浆中P2Q5的萃取率96.5%。(3) 磷矿中次要组分在反应过程中的分配如下：表4.2磷矿中次要组分在反应过程中的分配表组分CQFFe2QAl2QMgQNqQSiQ2K2Q其他率酸%/7091829820101368石膏%/13918280878732气
2、相%1001700003003.过滤部分工艺数据(1) 成品磷酸主要组成：P2Q525%。(2) 过滤时对成品磷酸的稀释率取0.5%。(3) P2Q的回收率取96.0%。率饼的含液量(湿基)1.第一次过滤50%2.第二次过滤40%3.第三次过滤35%4.第四次过滤29%第二次过滤后水溶性P2Q5残留率C洗涤后率饼中水溶性五氧化二磷Ri=0.3洗涤前率饼中水溶性五氧化二磷(4) 第三次洗涤后水溶性PO5残留率洗涤后率饼中水溶性五氧化二磷R2=洗涤前率饼中水溶性五氧化二磷第四次过滤后水溶液中RO浓度为1.13%4计算过程及结果以lOOOKg磷矿(干基)为准：1)磷矿用量：1OOOkg(干基)磷矿浆
3、量：10001562.5kg(136%)已知成品磷酸为80万t/a，折成小时磷矿消耗量为：20104/干基量22.5300100.995t/h(130.56%96%)矿浆量2)硫酸用量100.995157.805t/h(136%)假定磷矿中的MgO全部以MgC3形式存在,多余的CO则以CaCO形式存在，矿中的F及RO分别以CaF(PO)3及CaF形式存在。MgCO与HSO反应生成MgSO而MgSC在磷酸溶液中呈离子状态，故计算成品磷酸中游离硫酸时将MgSO计入，而计算硫酸消耗时不再列入。假定成品磷酸中不含Cf。(1) 计算1OOOKg磷酸矿中各种Ca的量。CqF(PO)3的量：31210001
4、030.56%=1434.742mol1423CaF2的量：31(1000103.2%1434.742)0.5=124.735mol19MgCO3的量：3110001030.76%188.539mol40.31CaCO3的量：3110001032.91%188.539=472.825mol44(2) 各种钙盐消耗硫酸量：Ca5F(PO)3的消耗量96.5%598=678.418kg1434.7421000CaF2的消耗量：12.224kg124.735981000CaCO3消耗量：472.8259846.337kg1000成品酸中的游离硫量100032.2%96.5%(5)消耗硫酸总计125%
5、2.9%96.5%33.011kg678.41812.22446.33733.011769.99kg折算成98%勺H2SQ为：769.99198%785.704kg折算成SO的量为:628.563kg1769.9980983)成品磷酸组成:成品磷酸中个组分量P2Q5=100030.56%96.5%294.904kg11SO=100032.2%96.5%2.9%96.5%8026.948kg25%98Fe2Q3=10000.66%91%6.006kgAI2Q=10000.57%82%4.674kgSiO2=100011.32%10%11.32kgKQ=10000.18%13%0.234kgNa2
6、Q=10000.32%20%0.64kgMgO=0000.76%98%7.448kgF=10003.2%70%22.4kg其他=10000.75%68%5.1kg(1) 总磷酸量：294.90425%1179.616kg(2) 成品磷酸中水的计算在磷酸中的水可以分为自由水和结合水两种，结合水的计算采用阴阳离子平衡方法。非金属和其他氧化物：P2O5SQSiF4F等。金属及其他氧化物：FezQAl2QMgONa2OK2O等。判断F与Si是否平衡，首先判断磷酸中F与Si是否平衡，如果是Si过量，则酸中F以SiF62-的形式存在，多余的Si以SiO2的形式存在，如果是F过量，则酸中Si全部以SiF62
7、-的形式存在，多余的F以F-形式存在。11.32MSio2:MF=60.協40.160V.1667说明F过量/19阴离子组物质的量：P2Q=294.904SO=226.948612.461kmol142120.674kmol80SiO2=11.32160.10.377kmolF=22.411.32(60.1619)11190.049kmol小计：13.561kmol阳离子组物质的量:Fe2Q=6.006Al2Q=4.6741591020.231kmol0.273kmolMgO=7.448140.310.370kmol0.193kmol112.446kgSiF、F等形式等量的氧为:NqOKO及其
8、他物质的量均用NaO的值代替1(0.640.2345.1)262小计：1.067kmol1结合水量：(13.5611.067)-182由于在计算干物质时以氧原子代替SiQfSiF6O116(11.32142.1)3.014kg60.1142.1FO(22.411.3211619)160.391kg60.1192小计：3.405kg总干物质的量:294.904+26.948+6.006+4.674+11.32+0.64+0.234+7.448(3) +22.4+5.1+112.446-3.405=488.715kg自由水量：1179.6-488.715=690.885kg成品磷酸组成：表4.3成
9、品磷酸组成表组分F2O5SQFe2QAl2OSiO2FMgONmOK2O其他结合水自由水%252.2840.5090.3960.9601.8990.6310.5420.0190.4259.53258.569以上合计100.766调整-0.766，总计1004磷石膏组成（1）磷石膏的组成量（kg）CaO100048.86%488.6RO=100030.56%196.5%10.6961SQ=678.41812.22446.33780601.61598Fe2Q=10000.66%90%0.594Al2Q=10000.57%18%1.206SiO2=1OOO11.32%87%98.484NqOWOOO
10、0.32%80%1.84MgO=0000.76%2%0.152KO=10000.18%87%1.566(2) F=100032%13%4.160其他=10000.75%32%2.41结晶水678.41812.22446.337182270.76798干物质中扣除与F相当的氧的物质的量为：1(3) FO4.16161.751kg192干物质总两量为：488.6+10.696+601.615+0.594+1.026+98.484+0.152+1.84+1.566+4.16+2.4+270.767-1.751=1480.149kg磷石膏的组成表4.5磷石膏的组成表组成CaOSOFe2OAl2QSiO
11、2MgONmOK2OFPO其他结晶水%30.0140.640.040.086.650.010.120.110.280.720.1618.29以上合计100.1，调整-0.1,总计1005反应料浆量反应后磷酸料浆中固体含量即干物质总量为1480.149kg已知料浆含固量为33%所以料浆量：1480.1494485.3kg33%6.反应过程中排出气体的量，排出气体含CO、HFSiF4和HQ各组分的量分别为：CQ:10002.91%29.1kg1SiF4:100011.32%3%1045.877kg60.111HF:(10003.2%17%)(100011.32%2%)4201.206kg1960.
12、1反应槽排出的水与闪蒸冷却蒸发水的计算，假定其总和为S=164.35kg7.回磷酸量及其组成:对反应槽进行物料衡算，则有回磷酸量+磷矿浆量+硫酸量=磷酸料浆量+反应过程中排出的气体量+闪蒸冷却水量+反应槽蒸发水量回磷酸=4485.3+(29.1+5.877+1.206)-1562.5-785.704+S=2173.279+170.34=2343.619kg对反应槽进行P2O5平衡1(4485.31480.149)(25%0.5%)100030.56%96.5%20.115%2343.619(1) 假定回磷酸是由成品磷酸稀释而成，故回磷酸组成(%如下：表4.6回磷酸组成表组分P2O5SO3Fe2
13、QAl2OSiO2FMgONmOK2O其他结合水自由水%252.2840.5090.3960.9601.8990.6310.5420.0190.4259.53258.56920.1151.8380.4100.3190.7721.5280.5080.4360.0150.3427.66966.8热平衡计算数据(1) 物料温度：磷矿浆40C磷酸料浆温度78C回磷酸62E98%HSO40E磷酸料浆闪蒸冷却温差2.7C萃取槽尾气65r大气参数：环境温度15C相对湿度78%大气压91.9KPa比热容干磷矿粉比热容：0.92KJ/(kgC)矿浆比热容：0.9264%4.184(164%)2.095KJ/(kggC)98僦酸比热容：Cp9.61714.3870.986.1540.9821.860103(4020)1.466KJ/(kggC)磷酸料浆比热容：Cp4.1844.97825.5%0.38825.5%22.940KJ/(kggC)回磷酸比热容：Cp4.1844.97820.115%0.38820.115%23.198KJ/(kggC)生成热(25CKJ/mol)C&F(PO4)3(s)-6813.8Fe2Q0-824.80HQ-286.03FePQ(s)-1297.0CaSO2H2O(s)-2022.47Al2Q(s)
