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重过磷酸钙生产工艺分析 目录 一 整体分析 1 原料磷矿主要组成 磷酸三钙或氟磷酸钙 分类 1 一次矿 用于生产中间产品磷酸 2 二次矿 用于生产重过磷酸钙质量标准 磷酸热法磷酸 纯度高 利于重过磷酸钙的生产湿法磷酸 杂质多 要求当P2O5 48 时 H 0 6 磷酸含固量 1 质量计 2 产品重过磷酸钙是一种高浓度水溶性磷肥 含有主要成分为一水合磷酸二氢钙 纯的一水合磷酸氢二钙含P2O5为56 34 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P2O5为48 50 3 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产品 二是稀酸反料浆造粒法 料浆法 一步制的粒状产品 二 原料预处理过程分析 磷矿预处理磷酸预处理由生产工艺对磷酸的要求决定 1 反应原理Ca5 PO4 3F 7H3PO4 5H2O 5Ca H2PO4 H2O HF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个过程 2 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 故与维持较高的反应温度 需要加热磷酸或反应体系 三 反应过程分析 2 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 式中D 扩散系数 是温度与杂质含量等的函数 S 磷矿表面积 A 酸浓度 r 扩散阻力故反应速度受下列因素影响 1 磷酸用量磷酸用量增加 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 会影响重钙半成品的质量以及增加中和的负担 对生产不利 2 温度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K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 结晶析出量减少 不利于反应 常用的反应温度在40 100 之间 3 磷矿细度一般来讲 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 4 磷酸浓度 3 相图分析 分析结果 1 选择合适的磷酸浓度有利于Ca H2PO4 2 H2O的生成 2 降低温度 可以扩大Ca H2PO4 2 H2O结晶区 3 蒸发水分可以促进CaHPO4重结晶成Ca H2PO4 2 H2O 4 动力学分析 磷矿分解分两个阶段 不饱和区 分解速度快 反应时间一般为5 10min饱和区 有结晶析出 反应速度相当缓慢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 2 钙离子的生成减少 H 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 提高反应速度的措施 1 提高溶液中 H 浓度降低温度解离常数K1是温度的函数提高H3PO4的浓度 2 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 进而增加磷矿的分解速度 5 工艺条件的确定 化成法料浆法磷酸浓度48 50 P2O537 40 P2O5磷酸中 H 浓度 0 6 0 5 磷酸用量95 100 90 95 磷酸温度70 80 80 90 磷矿中P2O5含量 32 32 磷矿细度 90 200目 90 200目化成温度75 80 熟化温度45 60 反应温度90 95 造粒物料温度85 90 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 然后再进一步加工成各种氟化物或作为污水处理排放 反应式 3SiF4 3H2O 2H2SiF6 H2SiO3从