重钙生产工艺分析

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1、重过磷酸钙生产工艺分析重过磷酸钙生产工艺分析 目录目录尾气处理分析尾气处理分析生产工艺整体分析生产工艺整体分析原料预处理分析原料预处理分析化学反应过程分析化学反应过程分析一、整体分析一、整体分析1、原料、原料磷矿磷矿 主要主要组成组成：磷酸三钙或氟磷酸钙。磷酸三钙或氟磷酸钙。 分类：（分类：（1）一次矿一次矿：用于生产中间产品磷酸用于生产中间产品磷酸 （2）二次矿二次矿：用于生产重过磷酸钙用于生产重过磷酸钙 质量标准：质量标准：原料预处理原料预处理反应过程反应过程造粒与造粒与净化过程净化过程 磷矿磷矿 磷酸磷酸重过磷酸钙重过磷酸钙 磷酸磷酸 热法磷酸：纯度高，利于重过磷酸钙的生产热法磷酸：纯度

2、高，利于重过磷酸钙的生产 湿法磷酸：杂质多，要求当湿法磷酸：杂质多，要求当P P2 2O O5 5 48% 48% 时，时，HH+ + 0.6%0.6%，磷酸含固量，磷酸含固量 1%1%（质量计（质量计）2、产品产品 重过磷酸钙是一种高浓度水溶性磷肥，含有主要成分为重过磷酸钙是一种高浓度水溶性磷肥，含有主要成分为一水合磷酸二氢钙，纯的一水合磷酸氢二钙含一水合磷酸二氢钙，纯的一水合磷酸氢二钙含P P2 2O O5 5为为56.34%56.34%，由于原料磷矿和磷酸带入的杂质较多，使工业生，由于原料磷矿和磷酸带入的杂质较多，使工业生产的重过磷酸钙产品中产的重过磷酸钙产品中P P2 2O O5 5为

3、为48-50%48-50%。 3、生产工艺、生产工艺一是浓酸固化法或称化成法，生产粉状产品或再加工成粒状一是浓酸固化法或称化成法，生产粉状产品或再加工成粒状产品；产品；二是稀酸反料浆造粒法（料浆法）一步制的粒状产品。二是稀酸反料浆造粒法（料浆法）一步制的粒状产品。混合混合干燥干燥化成化成造粒造粒中和中和熟化熟化磷酸磷酸磷矿磷矿粉状产品粉状产品 粒状产品粒状产品混合混合造粒造粒干燥干燥筛分筛分磷酸磷酸 磷矿磷矿粒状粒状产品产品二、原料预处理过程分析二、原料预处理过程分析磷矿预处理磷矿预处理磷酸预处理磷酸预处理 由生产工艺对磷酸的要求决定由生产工艺对磷酸的要求决定 。 磷矿磷矿反击式破碎机反击式破

4、碎机风扫磨风扫磨离心分离器离心分离器选粉器选粉器风机风机多组除尘器多组除尘器袋式过滤器袋式过滤器磷磷矿矿粉粉1、反应原理、反应原理 Ca5(PO4)3F +7H3PO4 +5H2O =5Ca(H2PO4)H2O+HF 反应特点反应特点 （1）反应包括氟磷酸钙溶解和一水合磷酸二氢钙的结晶两）反应包括氟磷酸钙溶解和一水合磷酸二氢钙的结晶两个过程个过程 （2）反应属于液固非均相反应过程）反应属于液固非均相反应过程 （3）反应属于放热反应，但放热量极为有限，故与维持较）反应属于放热反应，但放热量极为有限，故与维持较高的反应温度，需要加热磷酸或反应体系。高的反应温度，需要加热磷酸或反应体系。 三、反应过

5、程分析三、反应过程分析 2、反应的影响因素、反应的影响因素根据反应的特点，反应速度可以用下式描述：根据反应的特点，反应速度可以用下式描述： 式中式中 D-扩散系数，是温度与杂质含量等的函数；扩散系数，是温度与杂质含量等的函数；S-磷矿表面积；磷矿表面积； A-酸浓度；酸浓度； r-扩散阻力扩散阻力 故反应速度受下列因素影响故反应速度受下列因素影响（1）磷酸用量）磷酸用量 磷酸用量增加，反应速度加快；另外，磷酸第一氢离磷酸用量增加，反应速度加快；另外，磷酸第一氢离子的中和度降低，增加磷矿分解的完全度。但过高，会子的中和度降低，增加磷矿分解的完全度。但过高，会影响重钙半成品的质量以及增加中和的负担

6、，对生产不影响重钙半成品的质量以及增加中和的负担，对生产不利。利。（2）温度温度 化学反应速率可用阿雷尼乌斯公式描述化学反应速率可用阿雷尼乌斯公式描述 可知反应速度常数可知反应速度常数K与温度成正比，故提高温度，增大与温度成正比，故提高温度，增大反应速率，但同时，增大反应体系的溶解度，结晶析出量反应速率，但同时，增大反应体系的溶解度，结晶析出量减少，不利于反应。常用的反应温度在减少，不利于反应。常用的反应温度在40100之间。之间。（3）磷矿细度）磷矿细度 一般来讲，颗粒愈细，比表面积愈大，反应速率愈快，一般来讲，颗粒愈细，比表面积愈大，反应速率愈快，反应也愈完全。但颗粒愈细，动力消耗愈多。反

7、应也愈完全。但颗粒愈细，动力消耗愈多。（4）磷酸浓度磷酸浓度 3、相图分析、相图分析分析结果分析结果 （1）选择合适的磷酸）选择合适的磷酸浓度有利于浓度有利于Ca(H2PO4)2.H2O的的生成生成 （2）降低温度，可以）降低温度，可以扩大扩大Ca(H2PO4)2.H2O结结晶区。晶区。 （3）蒸发水分可以促）蒸发水分可以促进进CaHPO4重结晶成重结晶成Ca(H2PO4)2.H2O中和度曲线4、动力学分析、动力学分析 磷矿分解分两个阶段：磷矿分解分两个阶段： 不饱和区：分解速度快不饱和区：分解速度快 ，反应时间一般为，反应时间一般为510min 饱和区：有结晶析出，反应速度相当缓慢饱和区：有

8、结晶析出，反应速度相当缓慢饱和区反应速度减慢的原因饱和区反应速度减慢的原因 H3PO4=H+H2PO4- ; Ca(H2PO4)2.H2O=Ca2+2H2PO4-+H2O（1）H+浓度降低浓度降低（2）钙离子的生成减少）钙离子的生成减少 H+的电离的电离（3）磷酸钙盐析出以及磷酸的减少使固液接触机会减少）磷酸钙盐析出以及磷酸的减少使固液接触机会减少提高反应速度的措施提高反应速度的措施（1）提高溶液中）提高溶液中H+浓度浓度降低温度降低温度 解离常数解离常数K1是温度的函数是温度的函数 提高提高H3PO4的浓度的浓度（2）使用表面活性剂）使用表面活性剂 使用表面活性剂可以减小液相浓度，有利于颗粒

9、表面的使用表面活性剂可以减小液相浓度，有利于颗粒表面的反应生成物向溶剂扩散，使溶液中的氢离子活度增加，进反应生成物向溶剂扩散，使溶液中的氢离子活度增加，进而增加磷矿的分解速度。而增加磷矿的分解速度。5、工艺条件的确定、工艺条件的确定 化成法化成法 料浆法料浆法 磷酸浓度磷酸浓度 4850%P2O5 3740%P2O5磷酸中磷酸中H+浓度浓度 0.6% 0.5%磷酸用量磷酸用量 95100% 9095%磷酸温度磷酸温度 7080 8090磷矿中磷矿中P2O5含量含量 32% 32%磷矿细度磷矿细度 90%-200目目 90%-200目目化成温度化成温度 7580熟化温度熟化温度 4560 反应温

10、度反应温度 9095造粒物料温度造粒物料温度 8590四、尾气处理分析四、尾气处理分析 在重过磷酸钙生产中，在反应、熟化和干燥过程中由在重过磷酸钙生产中，在反应、熟化和干燥过程中由磷矿和磷酸带入的氟，有一部分将以四氟化硅或氟化氢气磷矿和磷酸带入的氟，有一部分将以四氟化硅或氟化氢气态逸出，无论从防止污染的角度还是以资源综合利用的角态逸出，无论从防止污染的角度还是以资源综合利用的角度都应加以处理。度都应加以处理。 常用的处理方法是用水吸收制成产品氟硅酸，然后再常用的处理方法是用水吸收制成产品氟硅酸，然后再进一步加工成各种氟化物或作为污水处理排放。进一步加工成各种氟化物或作为污水处理排放。 反应式：反应式：3SiF4+3H2O=2H2SiF6+H2SiO3 从动力学角度考虑，温度降低有利于平衡向右移动，故在从动力学角度考虑，温度降低有利于平衡向右移动，故在较低温度下，有利于四氟化硅的吸收。较低温度下，有利于四氟化硅的吸收。