无机工艺学概论2-副本.ppt

黄磷的生产方法 一、高炉法 二、电炉法 20世纪20年代以来，高炉法和电炉法制磷工艺路线进行了大量试验研究工作。由于高炉法炉气量约为电炉法的810倍，投资高，焦耗大，磷的收得率低，操作又不易掌握，在工业生产上一直没有取得进展。目前，全世界黄磷生产能力130150万t/a,几乎全部是采用电炉法工艺生产。 电炉法制磷的工艺技术比较成熟，其发展趋势是增大电炉容量，研究适合于不同磷矿的原料预处理技术和开发环境保护新技术。,制磷生产流程及主要设备 各国电炉法制磷的生产流程大体相似，基本上可以归纳成： 供料系统、供电系统、制磷电炉、除尘装置和收磷系统等五个组成部分。 由原料预处理装置加工合格的磷矿，硅石和焦碳，按生产工艺确定的配比，分别称重计量后混合均匀，然后将混合炉料送入电炉炉顶料仓，经下料管连续均匀地加如电炉。电网中的电能经电炉变压器，二次短网和电极输入电炉。在炉内电能以电阻电弧的形式转化成热能，加热熔融炉料，温度达到13501450。炉料在高温下发生还原反应，反应产物磷蒸气和一氧化碳从导气管中引出。,炉气的主要成分是一氧化碳和磷蒸气，以及少量的CO2、N2、SiF4、PH3、H2 等。另外还夹带一部分粒径小于2m的细小粉尘，在回收磷以前需要用电除尘器将粉尘从炉气中排除。经除尘后的炉气，在收磷系统中以水为冷却介质进行冷却冷凝，磷蒸气冷凝而得粗磷。粗磷经磷过滤器分离磷泥后即可得成品磷。 炉渣与磷铁定期或连续地从电炉渣口和铁口排出 磷泥用泵送入进口，借炉气（300500）的热量将磷泥中的磷蒸气发成气态磷而予以回收，残余灰渣与电除尘灰一并处理。,1、主要工艺简述 （1）原料工段工艺流程简述 磷矿石、硅石、焦碳用汽车运到厂，分别堆放在原料仓库内，贮存备用。 经破碎、烘干、筛分后的精料：磷矿石、焦碳、硅石分别计量后，按规定的配料比混合，用皮带运输机送入混合料柜，通过7根下料管连续不断的加入电炉内。 （2 ） 电炉及精制岗位工艺流程简述 35KV的高压电经电炉变压器降至210V左右，由短网、电极导入炉内。电流由电极端部经炉料的半熔融层、熔融层、炉壁、炉底再回到另一根电极。,电流在炉内以电阻和电弧的形式转化为热能，炉内达到1300 1600使炉料熔化。电炉的负荷借助于电极的升降来控制。物料在炉内发生的基本化学反应如下： 12Ca5（PO4）3F + 43SiO2 + 90C = 18P2 + 20Ca3Si2O7 + 90CO + 3SiF4 原料中的五氧化二磷与焦碳发生还原反应，生成磷蒸汽及一氧化碳等气体。炉气及其新带出的粉尘，经导气管进入三个串联的冷凝塔，塔顶喷水，炉气与塔内喷淋水相遇，磷蒸汽被冷凝为液态黄磷，并与炉气中的粉尘同时落入塔底受磷糟中。用虹吸管将受磷槽中的粗磷放入精制槽中。精制后，经化验合格，即可包装出售。炉渣和磷铁定时由渣口排出。 从冷却塔出来的磷炉尾气经尾气总水封分配，一部分送至原料烘干，一部分通过火炬燃烧放空。,冷凝塔喷淋水，精制磷漂洗水及保温用蒸汽，采用炉渣水淬水及锅炉蒸汽供给。 目前新建项目将对电炉的几何尺寸进行调整，电炉电极由3根增加为6根，以达到最佳做功状态，与同规模的磷炉相比，产量增加，泥磷减少，电耗降低，最终使黄磷生产成本得到降低。 （3） 泥磷 泥磷是在黄磷生产过程中生成的一种含磷、水及固体粉尘的混合物，以胶泥状形式存在。每生产1吨黄磷约产生0.10.2吨泥磷。净产泥磷10002000t/a,其含磷量为P4 1540%。 （4）泥磷处理装置：,（5） 污水处理岗位 工厂拟建污水处理工段，采用中和沉降的方法进行处理，装置处理能力为60m3/h，项目污水量为54 m3/h。污水处理工艺流程简述：喷淋塔内的污水经过封闭管道内的预沉槽，折流沉淀后进入中和槽，中和后送至沉清池加硫酸铝絮凝沉降，经处理后的污水全封闭循环返回系统重复使用，不外排。 另外，增加一个600 m3的缓冲池，以防事故或雨水等原因造成水量增加，污水外溢事故发生。,磷酸的生产方法 一、热法磷酸： Ca5(PO4)3F P4 O2 P2O5 H3PO4 Ca5(PO4)3F + C+ SiO2 P2 + CaSiO2 + CO + HF P4 + O2 P2O5 H3PO4 特点： 产品浓度高，杂质含量少，但由于电耗大，故成本较高，用于合成洗涤剂，软水剂，食品、医药、辅助饲料、轻纺等。,湿法磷酸 磷矿 + H2SO4 CaSO4nH2O + H3PO4 + HF 特点：产品浓度低，杂质含量高，有FePO4、A1PO4、Mg3(PO4)2、RSiF6 游离H2SO4 等，但成本低，故大量用于生产重钙和磷铵 步骤：1、磨矿 2、矿粉（矿浆） 、酸计量 3、生成石膏的反应，4、过滤 5、浓缩,重过磷酸钙,Ca5（PO4）3F + 7H3PO4 +5H2O = 5Ca（H2PO4）2H2O +HF 普通过磷酸钙 Ca5（PO4）3F + H2SO4 +H2O CaSO4 2H2O + Ca（H2PO4）2H2O +HF,磷酸铵类肥料 一湿法磷酸及其所含杂质在氨中和过程中可能发生下面一些反应： H3PO4 + NH3 = NH4H2PO4 NH4H2PO4 + NH3