磷酸工艺知识

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磷酸工艺知识讲解

第一讲二水湿法磷酸工艺原理

一、湿法磷酸生产化学反应原理1、反应方程式：

Ca5(PO4)3F+5H2SO4+5n?H2O=5CaSO4?nH2O+3H3PO4+HF↑

磷矿石硫酸磷石膏(副产品)磷酸(产品)尾气

其中，未定变量n有三种值，分别为0、1/2、2，则对应的副产品也分为三种，分别为无水物、半水物与二水物。同时对应的生产方法也分别叫：无水法、半水法与二水法。在实际的国内乃至国际工业生产中，二水法磷酸的生产工艺占80%以上。2、二水法磷酸工艺原理：当n=2时，1中的方程式为：

Ca5(PO4)3F+5H2SO4+10H2O=5CaSO4?2H2O+3H3PO4+HF↑

3、硫酸分解中磷矿分两步完成①磷矿首先被磷酸分解：

②Ca(H2PO4)2与硫酸反应生成磷酸：

5Ca(H2PO4)2+5H2SO4+10H2O=5CaSO4?2H2O+10H3PO4

由上可知，磷矿在反应槽中首先与槽内的磷酸反应，所以工艺上应将硫酸参与点放在磷矿参与点的后面位臵。

4、什么叫二水湿法磷酸工艺？

磷酸的工业生产方法分为热法生产与湿法生产两类。从广义上讲，凡是用酸分解磷矿制成的磷酸，称为湿法磷酸，寻常用硫酸分解磷矿，所以上述用硫酸分解磷矿，且副产品是二水物的磷酸生产工艺称为二水湿法磷酸工艺。

5、二水法工艺技术主要特点：（与半水法或其它方法相比较）①流程简单、操作稳妥可靠；

②装臵建厂数量最多，且单系列生产规模最大，居各种工艺之首；③对磷矿适应性强，特别对我国磷矿品位低，杂质含量高的状况尤为适用；

④在较低的酸温柔较低的酸浓度下操作，使得衬胶设备和不锈钢设备使用寿命延长；⑤二水石膏过滤不受过滤机类型限制，转台式、翻盘式及带式均可使用；⑥工业化磷酸装臵P2O5收率一般在94%——96%之间。二、湿法磷酸生产的原料

湿法磷酸生产的主要原料是磷矿与硫酸。两种原料所占费用约为生产成本的80%——90%。（一）硫酸。常用的硫酸浓度为93%——98%，我厂采用98%硫酸。在生产中，硫酸浓度应考虑两种因素：水的平衡与反应温度。

附：磷酸生产中，影响水平衡的因素有：①磷矿P2O5含量；②成品磷酸浓度；③参与硫酸浓度；④系统总的蒸发水；⑤磷石膏滤渣的游离水。（二）磷矿：影响磷矿质量的因素：

１

Ca5(PO4)3F+7H3PO4=5Ca(H2PO4)2+HF

1、品位，即P2O5含量。品位越高，越利于生产。实际上一般要求≥28%。

2、CaO含量（常用CaO/P2O5表示）。CaO/P2O5是决定硫酸单耗的主要因素。一份CaO要消耗

1.75份硫酸。CaO/P2O5理论比值为1.31，超过该值则需要消耗额外的硫酸。一般要求CaO/P2O5≤1.45～1.55。

3、MgO含量。MgO存在，①反应过程中使料浆粘度增大；②反应中中和部分H+，多消耗硫酸；③使成品肥吸湿性增大，一般要求MgO/P2O5≤0.05～0.1

4、倍半氧化物（／P2O5）含量。磷矿中的铁、铝、统称倍半氧化物，常用R2O3表示。其对生产的影响：①干扰CaSO4结晶成长，但少量适合Al2O3/P2O5比对结晶成长有利；②生成相应磷酸盐沉淀，与磷石膏一起排出，造成P2O5损失；③生成淤渣给储存运输带来困难；④堵塞滤布和滤饼孔隙使过滤困难，一般要求R2O3/P2O5≤0.1

5、SiO2含量。①反应时生成的HF首先与SiO2作用生成氟硅酸，降低HF的强腐蚀性，有利于生

产；②过多的硅与磷石膏一起析出，增加过滤的负荷。6、分散性泥质的含量。不参与反应，随磷矿石一起沉淀，过滤时易堵塞滤布，降低过滤速度。粒径40μm下泥质危害最大，含量达4%——5%时过滤困难。

（附：2～7为杂质含量，其中3、4为有害杂质。磷矿中允许的杂质含量与P2O5含量有关，P2O5高的磷矿，相对可允许有较多的杂质，因此规定杂质含量用相对含量）。三、结晶

生产中要求获得粗大、整齐、均匀的硫酸钙结晶。（目的）反应中，Ca2+与SO42—碰撞生成结晶，结晶的主要动力依靠系统中SO42—过量，形成过饱和状态。在恒定过饱和且过饱和又不大的等温结晶过程可以得到比较理想的结晶。1、影响结晶的因素：

①液相SO3浓度；②反应槽中磷酸的浓度；③反应温度；④料浆中的固相含量（常用液固比表示）；⑤矿浆细度达到特定范围，太细，反应太快，形成大量小晶体，太粗，易造成包裹，都不利于结晶；⑥矿石中杂质的影响：a.铝有利于结晶，b.镁增大粘度，不利于结晶，c.SiO2可改变结晶习性，d.有机物，易生成泡沫，抵消搅拌效果，不利于结晶。(纯的石膏结晶为单晶系，相对密度为2.32。典型的晶体呈斜方形，其长度与宽度之比为2～3：1)。

2、二水湿法流程的P2O5损失五种原因：①洗涤不完全；②未被分解的磷矿；③磷酸盐沉淀；

④机械损失；⑤石膏晶间P2O5损失。

3、生产中用严格控制反应温度，加矿、加酸速度，加强搅拌并加大回浆的连续操作方式来有效控

制溶液的过饱和度，使二水物的结晶尽可能在初始过饱和度不大且过饱和度和温度都比较稳定的条件下进行，以便获得粗大、整齐、均匀的二水硫酸钙结晶。四、工艺计算：

1、萃取率：表示磷矿分解程度的百分数，即反应中已分解的P2O5与磷矿中的P2O5比值，

公式表示：（1－磷矿未分解的P2O5/磷矿中的P2O5）×100%

常用下面公式计算﹙1－石膏值×磷石膏中不溶磷／矿浆含量〕×100﹪

2、洗涤率：已被洗涤回收的P2O5与磷矿中的P2O5的比值，表示过滤系统的洗涤程度

常用下面公式计算﹙1－石膏值×磷石膏中水溶磷／矿浆含量〕×100﹪

２

7、有机物含量。①生成泡沫，使反应、料浆输送、过滤困难；②形成细小碳粒易堵滤布。

3、过滤强度：表示单位时间，单位过滤面积上过滤的P2O5量或磷石膏量。4、石膏值：指单位质量的磷矿被硫酸分解后得到磷石膏的质量

常用下面公式计算CaO﹪×172.1／56＋酸不溶物﹪

其次讲二水湿法磷酸的工艺流程

一、工艺流程方框图（简述）

水矿石三级破碎浓硫酸尾气处理后排空水滤渣球磨机萃取槽返回淡磷酸过滤机磷石膏磷酸

滤液二、几个关键设备的型号、尺寸。（本部厂）1、两台球磨机（作用：将碎矿石研磨成矿浆）1＃球磨机2＃球磨机规格2.2m×６.5m2.2m×６.5m功率380千瓦380千瓦额定电压一万伏一万伏总装重量额定钢球量钢锻量30吨30吨12吨12吨18吨18吨生产能力12-20m3矿浆/小时12-20m3矿浆/小时2、萃取槽（单浆圆槽2个）

每一个槽体的尺寸为：Φ8.6m×6.9m

总容积：3.14×4.32×10＝580m3

轴流泵：流量2800m3/h，扬程：3m，功率：90kw。萃取槽作用：硫酸分解磷矿的反应与结晶的容器。轴流泵作用：将料浆打入闪蒸室使料浆循环。

3、过滤机总面积55m2，有效过滤面积45m2。作用：将萃取料浆实现液固分开

附：洋丰磷铵厂过滤机面积为48m2，S-NPK磷酸为80m24、沉清池本厂共2个沉清池，每个沉清池总容积100m3。

作用：将磷酸中夹带的磷石膏在重力作用下沉降下来，减少磷酸的含固量，使磷酸变清澈。5、真空泵（共三台）

①过滤大真空泵（水环式）：功率132kw，作用：使过滤系统呈负压，强制过滤；②反吹真空泵（水环式）：功率55kw，作用：吸干滤盘带水与吹掉滤盘中滤渣；③降温真空泵（水环式）：功率37kw，作用：使闪蒸室内呈负压，降料浆温度。

三、几个局部部分工艺流程

1、原料工段：本厂原料工段第一二级为颚式破碎机，第三级为反攻式破碎机，流程图如下：

加水配矿一级颚式破碎机二级颚式破碎机反攻式破碎机矿石块矿贮斗磷板机细矿贮斗球磨机矿浆去萃取槽2、萃取工段：

（1）萃取槽部分：

３

至烟囱排空风机料浆去过滤机湍球塔文丘里洗涤塔硫酸萃取槽I配表面冷却器萃取槽II配表面冷却器溢流矿浆淡磷酸来自过虑系统闪蒸冷却

文字表达：浓H2SO4与磷酸矿浆经计量参与反应槽，反应槽为两个单桨圆形槽。浓H2SO4与回磷酸参与第一反应槽的1～2区。磷矿浆参与反应槽1区，反应槽料浆在轴流泵和搅拌浆的作用下同向滚动，部分料浆进入缓冲槽，由轴流泵经闪蒸冷却器移走反应热后返回反应槽。随后部分成熟（2）料浆的真空冷却系统：a.流程图：

冷水自凉水塔的料浆溢流到其次反应槽，大量的料浆返回第1区，由料浆中的稀磷酸分解磷矿。

轴流泵闪蒸室冷凝器热水去凉水塔不凝气排放降温真空泵缓冲槽萃取槽I

b.文字概述：

萃取槽的热料浆经轴流泵打到闪蒸室中，在一定的真空度下，料浆成为加热状态而闪急蒸发出水分，使料浆自身温度降低到沸点，冷却后的料浆依靠重力流入萃取槽。

由闪蒸室排出的蒸汽从下向上进入冷凝器，同时循环冷水从上向下进入冷凝器，被冷凝器内部的几层筛板分成无数水珠。热的蒸汽与冷凝水充分换热，大部分蒸汽被冷凝下来，少数不凝气体由真空泵抽出排空。

c.低位真空冷却：“低位〞是相对而言，指闪蒸室安装在较低的标高上，其液封液柱较短。它能俭约安装费用，降低轴流泵功率消耗。

闪蒸室作用：将热料浆臵于一定真空下，形成过热沸腾，而闪急蒸发水分，使料浆温度降低到该

压力下的沸点。d.真空冷却的优点：

①冷却效果好，反应槽温度简单控制；②冷却尾气废热可被部分回收利用；

③将料浆中逸出的有害气体，在冷凝器中用水洗涤，进入热水中返回工艺系统。预先除去部分

有害气体，减轻萃取尾气处理系统压力。（3）尾气处理系统：

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尾气萃取槽I萃取槽II水自循环水池去作洗水文丘里洗涤塔溢流至污水池湍球塔烟囱

文字表达：在尾气风机动力作用下，萃取槽产生的尾气流向顶部的气管，进入文丘里洗涤塔内，作第一级洗涤，然后进入湍球塔，作其次级洗涤，最终经尾气风机送入烟囱排空。

自湍球塔来的洗涤水经文丘里喉颈处喷入，除去尾气中大部分含氟气体与热量。产生的含氟热

水部分打至过滤机作洗水，部分用不完的溢流入循环热水池。用洗涤泵将循环池内冷水打入湍球塔作其次级洗涤，湍球塔流出的热水流入循环热水池。

3、过滤系统

（1）过滤机示意图（平面）：我厂采用翻盘式过滤机：

反吹孔吹渣区三洗区冲洗区吸干＋复位区二洗区布料+初滤区二洗区吸干孔初滤三洗区成品吸干区一洗区成品吸干区一洗区

过滤机各区示意图（平面）下错气盘示意图

过滤机运行一周依次完成布料浆，初滤、成品区吸干，一洗，二洗、三洗、翻盘吹渣、冲盘、吸干、复位等过程。

（2）过滤系统流程：

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一洗二洗絮凝剂三洗料浆来自萃取工段磷石膏渣去渣场一洗槽成品酸淡酸气气液分液分开离器器

（3）气液分开器真空系统示意图：

水来自循环水池大气冷凝器成品淡酸酸气气液液分分开离器器滤洗液液不凝气排放滤液中洗液中间槽间槽溢流至循液封槽环水池真空泵

4、输酸岗位流程方框图：

滤液中间槽成品酸泵沉清池缓冲罐成品酸泵磷酸贮罐洗液中间槽淡酸池淡酸泵去萃取槽I

第三讲二水法磷酸生产过程中的工艺条件

一、几个概念解释及原因分析

1、液固比的含义：指料浆中液相与固相的质量之比。计算公式为：

S=r（2.32－R）/2.32（R－r）

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其中，Ｒ为料密，r为酸密，2.32为磷石膏的相对密度。

2、钝化现象：硫酸分解磷矿过程中，当分解速度较快时，生成的硫酸钙结晶会在磷矿颗粒表面形成一层固态的不透性的薄膜并包裹在颗粒表面，使磷矿的继续分解受到阻力，减慢磷矿的分解速度甚至终止分解过程。这种现象称为钝化现象。

钝化现象是硫酸分解磷矿的分解过程的特征，这是由于反应产物中有一个溶解度不大的磷酸钙固体所造成的。湿法磷酸、过磷酸钙、重钙生产，在不正常条件下都可能发生钝化现象。二水法磷酸因反应温度、磷酸浓度、剩余硫酸浓度都低，钝化现象不明显。

⒊、絮凝剂的作用：可以捕集、包裹料浆中的杂质，并将这些杂质聚集成絮凝物，不再堵塞滤饼的通道，起到加速过滤的作用。

絮凝剂不能从根本上改变磷石膏结晶状况,其作用效果与结晶状况有关,当结晶越差其作用效果越明显,当结晶很好,有很好的过滤效果时﹙洗涤率达98.8﹪以上﹚其作用效果不明显。4、晶间损失：反应槽溶液中的HPO42—与石膏晶格中的SO42—几何形状十分接近，而在生产中HPO42—取代了晶格中的SO42—，造成P2O5损失，称晶间损失。

晶间损失是二水物流程最主要的损失，占输入总P2O5的3—3.5％。影响晶间损失产生的主要原因有：

①提高溶液中磷酸浓度，增大了HPO42—浓度，增大晶间取代②提高反应温度，溶液的粘度降低，减少晶间取代

③液相SO3浓度，增大SO42—，降低磷酸的离解，降低HPO42—浓度，减少晶间取代。其中第

一区的SO42—浓度的影响最大。

④降低料浆的液固比，增大固体含量，加速晶体成长，过饱和度降低，减少晶间取代

⑤增大反应物料的加料速率，缩小反应时间，过饱和度增大，增大晶间取代⑥加大搅拌强度，可消除局部过浓，减少晶间取代

⑦某些外来离子和非电解质的存在，影响晶间取代。Fe3+的存在将增大晶间取代推论：凡是恶化结晶条件的因素（第7条因素除外），寻常都伴随着加剧P2O5晶间取代5、SO42—浓度对石膏结晶外形的影响：

①在最正确状态下获得的结晶为单晶的斜方六面体，长与宽比值为2～3：1。这种结晶易于过滤、洗涤；

②较低的SO42—浓度易形成薄片状的晶体，这种晶体色泽纯洁，折光率强，过滤困难；③稍微增大的SO42—浓度时，可出现双晶体或几个柱状晶体按任意方向缔合在一起的缔合体，这种晶体有良好的过滤性；

④继续提高SO42—浓度，并超过最正确浓度时，会形成针状缔合体聚合结晶，过滤性能好，但P2O5转化率偏低；

⑤过高SO42—浓度，形成针状晶体，过滤时滤饼易开裂，过滤困难。

6、液相SO3浓度的含义：寻常，液相SO3浓度是指反应槽中，硫酸分解磷矿后，剩余的游离硫酸在液相中的含量。

严格来说，液相SO3浓度是指液相中总的SO42—浓度，包括溶解的CaSO4、可溶性硫酸盐以及剩余的游离硫酸的总的SO42—含量。因CaSO4溶解度很小，假使磷矿中MgO含量低时，则可溶性硫酸盐很微弱。所以剩余H2SO4是SO42—主要组成。

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7、影响过滤操作的因素：

①液固比。固体含量大时，过滤能力下降，液固比过高，降低萃取槽生产能力；

②结晶质量。粗大、整齐、均匀的石膏结晶易于过滤，细小结晶以及颗粒分布不恰当的，会导致过滤困难；

③磷酸的粘度。铁、铝、镁杂质存在，粘度高；④洗水温度。60～70℃洗水温度能降低粘度，易于过滤；⑤料浆温度。温度过低，粘度大，过高，则使滤布变质、结垢；⑥添加絮凝剂的影响。添加絮凝剂可提高过滤速率。

＊

8、磷石膏中P2O5：

＊包括：①未被分解的磷矿中的P2O5、②晶间P2O5、③磷酸盐沉淀P2O5、④游离磷酸。

又磷石膏中损失的P2O5包括①水溶性P2O5、②枸溶性P2O5、③枸不溶性P2O5三种。寻常②和③在磷酸分析中合称不溶性P2O5。

其中未被分解的磷矿中的P2O5损失，正常生产中约占磷石膏中不溶性P2O5的10—15％，主要是由磷矿钝化造成的。液相游离硫酸浓度为磷矿钝化的主要因素。

晶间P2O5包括晶格中与陷入晶体空穴中的P2O5的总和。约占磷石膏中不溶性P2O5的80—90％，半水物流程约占输入总P2O5的3—4％，二水物流程约占输入总P2O5的2—2.5％

测定方法：将磷石膏先用水充分洗涤后，再用PH＝3的盐酸溶液反复浸取至磷石膏全部溶解为止，从进入溶液的P2O5减去磷酸盐沉淀的P2O5，即为晶间P2O5。（选择PH＝3的盐酸溶液浸取是由于确认未被分解的磷矿不可能在此稀酸中溶解）

＊

9.为何浓缩磷酸时简单结垢而浓缩氨化料浆不简单结垢？

答：浓缩氨化料浆时，沉淀物质主要是Fe(NH4)2H2(PO4)2F,CaMgpO4F,MgHPO4,NH4H2PO4,Fe2NH4OH(PO4)2?H2O,CaSO4?2H2O及非晶质SiO2等，其中大部分溶于酸，而且多数有NH+4离子。因NH+4的电荷低，离子半径大，含该离子的分子结合力弱，易于溶解。与此相反，浓缩磷酸的沉淀物质主要是氟钠镁铝石型化合物、铁铝磷酸盐、CaSO4及非晶质硅化物，它们相互掺杂粘结一起，形成坚硬致密的酸不溶工艺岩石。所以生产中一般采用浓缩氨化料浆而不用浓缩磷酸的生产方法。

二、二水法磷酸生产过程中工艺条件的选择1、液相SO3浓度。

SO3浓度低，则生成薄片状晶体，忧伤滤；SO3浓度过高，使晶形变坏或导致磷矿产生“包裹〞，降低萃取率，增加了硫酸消耗，降低了成品磷酸的纯度。寻常控制在0.02——0.04g／ml。〔在实际生产中，磷矿中MgO含量高时，要适当提高液相SO3浓度〕。2、反应温度：

提高反应温度的优点：能加快反应速度，降低液相粘度，减少离子扩散阻力，有利于结晶。但温度过高的缺点有：易生成不稳定的半水物或一些无水物，使过滤困难；增大杂质溶解度，降低成品酸质量；过滤时，易堵滤布与管线。温度过低，则反应速度慢，粘度增加，不利于结晶。以中品位磷矿为原料时，生产上多趋向于控制其上限温度，温度波动不超过1℃为宜，反应温度可为75～90℃。

附：硫酸分解磷矿的反应是放热反应。反应槽内的热量主要来源于硫酸稀释热与反应热。

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3、液相P2O5浓度（磷酸浓度）

提高磷酸浓度，可以俭约成品车间的部分能耗。但不利影响有：①增加磷酸粘度，降低离子扩散速度，降低了反应速度，且使结晶变小；②使优惠的SO3浓度范围变窄，对SO3浓度控制要求更高；③延缓半水物到二水物的转化过程。浓度过高会生成半水物，给过滤生产造成困难；④系统结垢频率加大。

理论上，80℃时，二水法磷酸的极限浓度为33%P2O5。实际生产中。用好质量矿时，磷酸浓度可高一点，达25%左右；用中品位磷矿时，浓度常为20%左右。4、料浆液固比

液固比低，即料浆中固相物含量高，会使料浆粘度增高，不利于搅拌与输送，并使反应速度降低，对结晶不利。过高的液固比会降低萃取槽的生产能力，缩短反应时间。适当提高液固比，可改善操作条件，有利于磷矿分解与硫酸钙的结晶。寻常液固比的范围为2.0～3.5：1。5、回浆

回浆也称循环料浆。加大回浆倍数，有利于结晶，优点有：①冲淡Ca2+与SO42—的浓度，使各区SO3浓度保持均匀；②大量成熟的回浆能提供硫酸钙晶种，缩短结晶的转化期，便于获得粗大的结晶；③能对加料不确切起到缓冲作用，防止过大过浓；④稀释参与的硫酸，矿粉不易产生“包裹〞现象，保证反应与结晶稳定进行。单槽的回浆倍数可高达100～150倍，多方格槽的回浆倍数为20～40倍。6、反应时间

反应时间指反应物料在萃取槽内的平均停留时间。磷矿的分解反应速度很高，1～1.5小时可完成，所以反应时间的长短主要取决于硫酸钙晶体的成长时间。反应时间延长，槽内平均过饱和度降低，有利于结晶，但会增大杂质溶解量。增大粘度，易堵过滤系统，降低萃取槽生产强度。反应时间一般为4～6小时。对于含杂质较高的磷矿，可适当缩短反应时间，但必需用足够的措施保证降低温度。7、搅拌强度

提高搅拌强度，能使反应物料混合均匀，防止“包裹〞现象，增加反应速度，改善结晶条件，消除泡沫，但过高的搅拌强度，会增加动力消耗，碰碎大量晶体，结晶变小。8、矿粉细度

提高细度，可以加快反应速度，提高萃取率，但过细的矿粉会增加动力消耗，增加加矿区的硫酸钙过饱和度，使萃取槽内过饱和度的均匀程度降低，不利于结晶；同时，过细的矿粉中分散性泥质比例增大，反应生成泥胶沉淀物增多，会堵塞过滤系统。

实际二水法生产中，矿粉细度为85%～90%通过100目即可，同时要求－250目以下的粒度应当较少，—320目的分散性泥质一般应小于5%。

小结：以上八个指标中，一套生产装臵固定后，回浆倍数与搅拌强度是已定条件，不宜调整。而投矿量和矿粉细度在正常生产中也变化不大，故生产中主要控制的是四个主要工艺指标：液相SO3浓度，磷酸浓度，反应温度和液固比。另需要指出的是上述八个工艺条件是相互联系、相辅相成的，不可孤立地，片面地去看某一个条件，因各项指标的配套是极为重要的。三、过滤过程工艺条件的选择与加强途径1、适当提高过滤真空度。

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提高真空度，加大了过滤过程的推动力，可加速过滤，但真空度过高的缺点有：①增加动力消耗；②易吸坏滤布；③在管线系统中，热的磷酸与洗液温度降低过快，易析出有害杂质的晶体，易堵塞系统；④易使管道、滤盘等变形而损坏，所以，真空度不宜太高，一般为40～60kpa。２、选择适合的滤饼厚度。

通过调过滤机转速与料浆参与量，选择滤饼洗涤效果最正确时的滤饼厚度，一般为30～40mm。且要注意滤饼的均匀性，滤饼厚度不均，会降低洗涤效果。3、调理好洗涤分布器的位臵。

调理的主要原则是：要使每次洗水参与点都应在滤饼表面已吸干的状况下参与。4、防止壁效应。

延长过滤时间，会产生壁效应。一旦滤饼上没有液体时，滤饼即趋向于从四壁脱开形成裂缝，成为液体优先通道，而大大降低洗涤率。（可使洗涤率从98%降到80%）5、适当提高洗水温度。

滤饼中液体在温度升高时，粘度降低，流速增大。温度升高后，可溶解部分细小结晶，减少滤饼阻力。但过高的洗水温度，对于矿含钠、钾高时，使萃取槽中形成的Na2SiF6或K2SiF6部分水解生成硅胶及胶状的CaF2，易堵滤布，管线，常选择洗水温度60～75℃。

6、利用添加剂提高过滤速度。用聚丙烯酰胺的溶液作添加剂，可提高过滤速度。7、选择适合的滤布。

工艺上对滤布的要求是：受热后不起皱，不缩；酸通过时阻力小，穿滤率低，不易堵塞；有足够的耐机械损伤性能，使用时间长，费用低。

第四讲、常见不正常现象的原因分析

1、过滤生产中出稀渣有哪些原因（常见）？

答：（1）结晶差。影响因素有液相SO3浓度、反应温度、液固比、磷酸的浓度、矿浆细度、反应时间等指标波动大。

（2）矿石质量差。主要是有害杂质含量高。如MgO、Al2O3、Fe2O3偏高，影响结晶，易增加料浆粘度；其次是矿浆中分散性泥质含量高，形成小晶体，堵滤布通道。

（3）过滤系统设备问题。有：①滤盘及下面的管道结垢；②滤布老化；③滤盘及管道漏气；④管道内面鼓泡或变形；⑤错气盘密合不严，造成漏气；⑥真空泵故障，真空度低。⑦滤布质量差,或目数达不到要求,造成真空度低⑧衬胶或衬塑的真空管道内鼓泡堵塞,导致错气盘内真空度远低于真空泵内的真空度,达不到正常过滤要求

（4）操作上失误：①空盘，破真空；②成品酸打空或循环水水池打空而破真空；③滤饼过厚或过薄；④洗水量突然加大；⑤洗水温度过低；⑥冲盘水溅入干斗；⑦反吹真空泵反吹时带水量过大，带入磷石膏；⑧絮凝剂断流或浓度过高或过低。⑨真空泵冷凝水、冷却水太小,或破真空阀开太大,导致真空度低

附：过滤性能差的磷石膏结晶：

在过滤操作中，有时尽管换了新滤布，过滤机设备正常，但过滤操作仍很困难，P2O5回收率不高，出现这种状况，首先用显微镜观测结晶形状，分以下三种状况

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⑴有大量细小结晶存在意味着液相中出现超饱和，致使某个部位正在形成大量的晶核，产生大量细小结晶，此时要检查液相SO3浓度、液固比、硫酸的混合装臵、搅拌桨的电耗

⑵结晶形状不正常如针状、片状、菱形晶体，这可能是由于矿种的改变，也可能是工艺条件控制失当，例如高SO42—形成针状晶体；过低则形成菱形晶体

⑶结晶正常，但过滤性能差这种现象可能是受活性SiO2大量存在的影响，当磷矿中F／SiO2太低时，可能发生这种状况，无定形SiO2简单堵塞滤饼的毛细通道。

2、生产中萃取槽上冒气有哪些原因？答：①尾气管道系统被硅胶等物质堵塞；②文丘里罐内水位过高产生液封；③尾气风机故障，跳闸；

④投料量过大，产生尾气超过风机的抽风能力；⑤硫酸混酸器内堵塞，或下酸口结垢；

⑥萃取槽及尾气管线密封不严、漏气，损失负压；⑦萃取槽内各区之间的通气孔堵塞；

⑧萃取槽与消化槽之间的通道堵塞，导致消化槽上冒气。

3、过滤系统结垢机理及影响因素：

答：因磷矿中K2O与Na2O含量偏高,以及生产中进入萃取槽内的污水中钾盐与钠盐含量偏高,在酸解过程中形成氟硅酸钾与氟硅酸钠的过饱和溶液，在过滤降温过程中析出结晶,与穿滤的磷石膏细晶和分散性泥质一起，形成坚硬的，不易溶解的结垢。影响因素如下：②生产中进入萃取槽内的污水中钾盐与钠盐含量③过滤真空度真空度高则降温快结垢快④磷酸浓度浓度高则结垢快

⑤洗水温度温度高则溶解的氟硅酸钾与氟硅酸钠多，结垢快，洗水温度过低则降温快结垢快⑥结晶好坏结晶小则结垢快

⑦过滤系统管道材质不锈钢材质以及内表面不光滑的管道结垢快⑧过滤系统管线密封性漏气则降温快结垢快

⑨反应温度反应温度高则溶解的氟硅酸钾与氟硅酸钠多，结垢快

4、磷酸生产中影响硫酸单耗的因素：

答：㈠原材料质量A、磷矿石质量①矿中（CaO＋MgO）/P2O5的高低直接反映硫酸单耗高低②磷矿中K2O与Na2O含量、／P2O5、、分散性泥质的含量、有机物含量等偏高，导致结晶差生产困难间接多耗H2SO4B、H2SO4浓度未达到要求

㈡计量误差A、H2SO4计量误差①H2SO4罐液位计误差②因夏天气温高H2SO4比重下降一致体积H2SO4吨位不够B、成品磷酸计量不准

㈢操作控制①液相SO3浓度控制偏高或波动过大会多耗H2SO4,而液相SO3浓度控制偏低

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①磷矿中K2O与Na2O含量（一般要求（K2O＋Na2O）≦0.35%）

则晶间损失增大或破坏结晶,导致磷回收率低,单耗高②反应温度、液固比、酸浓、矿细度、投料量等指标波动过大，破坏结晶，导致洗涤率下降，硫酸单耗高③过滤系统操作失误，拉稀导致洗涤率下降，硫酸单耗高

㈣设备与管理①萃取工段设备不正常，影响搅拌强度、回浆倍数、反应时间等指标，破坏结晶，导致洗涤率下降，硫酸单耗高②过滤系统设备故障拉稀导致洗涤率下降，硫酸单耗高③其它设备或管道跑冒滴漏造成浪费④开停车频繁导致过滤洗涤不完全以及萃取槽内磷酸盐沉淀P2O5损失

㈤工艺的选择与创新⑴采用新工艺如①选矿工艺降MgO、CaO提P2O5②矿浆预处理技术等可降低硫酸单耗⑵采用半水-二水法比二水法的磷回收率高,单耗低⑶其它改造,如聚晶技术、硫酸混合技术、磷石膏二次过滤技术等,能改善结晶或过滤操作条件,使结晶质量好,磷回收率高,单耗低.

5、滤布老化堵塞原因与影响滤布使用寿命的因素有那些？

答：滤布使用过程中，在一定条件下在过滤机出口附近的水洗区形成由SO42—、SiF62-、AIF62-、Ca2+等组成的络合物--水氟钙钇钒，结构式为CaSO4·CaSiF6·CaAIF6·(X)·10H2O,因该物质在水中的溶解度比酸中低而析出结晶，沉淀下来，逐步堵塞滤布通道，逐步使滤布老化。

影响滤布使用寿命的因素有：

①磷矿中铁与铝含量铁、铝含量高，生产中生成淤渣，产生较多AIF62-，提供结晶生成条件，堵塞滤布和滤饼孔隙使过滤困难

②洗水的酸碱性，水氟钙钇钒的溶解度随PH值增高而降低，酸性越低，结晶越快，酸性越强，滤布再生效果越好，使用寿命越长。假使含SO42—更能減少Ca2+存在，结晶更少，滤布使用寿命更长③滤布冲洗状况生产中滤布是否冲洗清白影响其使用寿命。另注意防止停车后滤饼长时间接触滤布④反应温度反应温度高则料浆温度高，接触滤布时使滤布性能改变，使用寿命短

⑤滤布质量与安装质量滤布质量好坏包括耐酸性、耐腐性、耐热性、耐磨性、强度、化学稳定性等，直接影响其使用寿命。安装要求滤布不能太紧也不能太松，尽量不漏气，反吹卸渣时滤布刚好能鼓起来，卸渣清白

⑥萃取槽内硫酸钙结晶好坏结晶小则滤布堵塞快⑦过滤真空度真空度高则降温快结晶快，且易吸坏滤布

⑧过滤机设备安装调试合理性如反吹力度适中，且不能超前滞后，吸干初滤效果好；滤盘不能倾斜，滤网表面光滑，无凸起的垢块，不损伤滤布;转台式过滤机要注意滤饼中不能有硬垢块与杂物⑨洗水、冲盘水水质与水温水质要求呈酸性不能呈碱性，且不含中和料浆等固相物质，水温一般为60～75℃，防止温差过大，水氟钙钇钒结晶速度加快，加速滤布老化

6、磷酸生产中影响萃取率的因素有那些？

答：①矿浆细度提高细度，可以加快反应速度，提高萃取率

②搅拌强度提高搅拌强度，能使反应物料混合均匀，防止“包裹〞现象，增加反应速度③矿石反应活性矿石反应活性是矿石特有性能，一般随密度增大而降低。SO42—存在与提高细度可增加矿石反应活性。

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④反应区H＋浓度金属阳离子存在，使萃取槽内中和度升高而使反应区H＋浓度降低，不利于磷矿分解

⑤反应温度反应温度高则能加快反应速度

⑥液相SO3浓度适量SO42—存在，使反应动力增加，可增加矿石反应活性，但局部SO42—浓度过大则产生“钝化〞现象，萃取率急剧下降

⑦料浆液固比适当提高液固比，可改善操作条件，有利于磷矿分解

⑧反应时间磷矿的分解反应速度很高，1小时左右即可完成，反应时间一般没有问题，但要注意矿浆在萃取槽内不能走短路，否则不利于磷矿分解，萃取率急剧下降

⑨减少晶间损失晶间损失大则萃取率低，影响晶间损失的条件也是影响萃取率的因素

中控萃取岗位不正常现象原因及处理方法：不正常现象原因1.抽风量太小2.尾气管道系统被硅胶等物质堵塞；3.文丘里罐内水位过高产生液封；4.尾气风机故障，跳闸；5.萃取槽及尾气管线密封不严、漏气，损失负压；处理方法1.增大抽风量2.停车清理3.迅速降低水位4.停车修理设备5.将萃取槽及管线密封严实萃取槽呈正压萃取槽内泡沫太多，溢出槽外料浆泵启动后不出料浆或扬程不足料浆泵振动有不正常噪声萃取槽搅拌响声异常1.增大抽风量1.抽风量太小2.启动尾气风机2.临时停车后的开车未开尾气风机就投料3.封好槽盖上孔洞，增大抽风量或加消泡3.磷矿中CO2和有机质含量高剂1旋转方向错误1.改变旋转方向2.吸入管蜗壳等被堵塞2.停车拆卸清洗3.叶轮和端盖的间隙太大3.更换垫片，把间隙调整到规定范围4.叶轮、蜗壳磨损4.更换新叶轮、蜗壳5.料浆中有大量气泡造成气蚀5.提高料浆液面至上限6.液位太低6.提高液位1.拆卸、清洗1.叶轮有异物2.拆卸检修更换磨损零件2.轴承磨损或磨坏，造成偏心旋转3.检查寻觅磨损部位进行调整3.转动部分擦静止部分叶轮4.拆卸更换4.叶轮损坏或脱落5.更换叶轮5.叶轮不平衡6.更换新轴6.轴弯曲7.检查地脚螺栓和机架，若螺栓松动，则将7.基础不平其紧固；若机架损坏则予以修复8.基座安装不水平8.停车重新调整1.减速机润滑油太少1.添加润滑油至视镜中线2.地脚螺栓松动2.将地脚螺栓紧固3.机架损坏3.修复4.机座安装不水平4.重新调整安装5.轴承无润滑油5.加足润滑油6.轴承损坏6.更换轴承１３

过滤岗位不正常现象原因及处理方法：不正常现象原因1.磷石膏结晶不好2.萃取料浆加料过大，滤饼增厚3.磷酸浓度高，料浆粘稠，滚动性差4.真空度下降5.滤布冲洗不清白6.滤板堵塞7.错气盘内部因磷石膏磨损而使吹渣压缩空气漏入8.滤布发硬1.下错气盘洗液孔堵塞2.料浆粘度大1.下错气盘洗液孔堵塞2.洗水温度过低1.滤布发硬2.连接该盘的真空胶管堵塞或漏真空3.该盘滤板堵塞4.上错气盘孔堵塞1.滤布冲洗水量和压力不足2.喷水管的部分喷孔被磷石膏堵塞1.磷石膏结晶颗粒大小不均匀2.萃取料浆液相SO3浓度太高，磷石膏结晶修长1.滤布破损2.滤盘压条未压平滤布处理方法1.通知中控室，及时调整控制指标2.通知中控室，及时调整控制指标3.通知中控室，及时调整控制指标4.通知输酸岗位调理5.通知输酸岗位增大洗水量和压力6.停车疏通清洗7.停车检修8.更换滤布1.停车清洗疏通2.调整操作指标1.停车清洗2.与中控室联系，提高洗水温度至规定值1.更换滤布2.停车疏通或更换3.停车清理、疏通4.停车清理、疏通1.增大滤布冲洗水量和压力2.停车清理、疏通1.和2.通知中控室调整工艺指标或适当降低真空度1.更换滤布或修补2.停车重新压平滤布过滤洗涤速度显著下降过滤速度下降，滤饼吸不干，但各次洗涤速度正常过滤速度正常，但洗涤速度显著下降过滤洗涤正常，但个别滤盘滤不干滤布冲洗不清白滤饼开裂滤饼出现圈洞或滤盘边缘石膏被抽走输酸岗位不正常现象原因及处理方法：不正常现象洗液浓度明显增高原因1.滤液大气腿堵塞或破损2.下错气盘滤液孔有堵塞现象3.过滤不干，滤液带入洗液区1.系统漏气2.供水不足3.进气阀开度太小1.下错气盘初滤孔或其管线有堵塞现象2.冲盘或吹渣时带水3.吸干不畅处理方法1.疏通或更换滤液大气退2.停车清理3.通知中控室减少料浆量1.检查所属系统，消除漏气2.增大供水量3.增大进气量停车清理、疏通达不到所需真空度滤液浓度明显低于萃取槽液相密度

第五讲、磷酸部分设备工作原理

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1、品名:湍球塔拼音:tuanqiuta英文名称：turbulentballtower说明:一种加强操作的塔设备。由支承板（栅板）、轻质小球、挡网、除沫器等部分组成。在支承板（栅板）上放臵一定量的轻质球形填料，在上升高速气流的冲力、液体的浮力和自身重力等各种力的相互作用下，球形填料悬浮起来形成湍动旋转和相互碰撞，引起气、液的密节接触，有效地进行传质、传热和除尘作用。此外，由于小球各向无规则的运动，表面经常受到碰撞、冲洗，在一定空塔气速下，会产生自身清净作用。湍球塔的优点是气速高、处理能力大、气液分布比较均匀、结构简单且不易被堵塞。缺点是球的湍动在每段内有一定程度的返混，且本身较易变形和破碎，只适于传质单元数（或理论板数）不多的操作过程，如不可逆的化学吸收、脱水、除尘、温度较恒定的气液直接接触传热等。

2、水环真空泵工作原理

工作原理:叶轮偏心的安装在泵体内，起动前向泵内注入一定高度的水，叶轮旋转时，水受离心力的作业在泵体壁内形成一个旋转的水环，叶片及两端的分派器形成密闭的空腔，在前半转（此时经过吸气孔）的旋转过程中，密封的空腔容积逐渐扩大，气体由吸气孔吸入；在后半转（此时经过排气孔）的旋转过程中，密封空腔容积逐渐缩小，气体从排气孔排出。在泵的连续运转过程中，不断地进行着吸气、压缩、排气过程，从而达到连续抽气的目的。

3、鄂式破碎机的工作原理

破碎工作是靠动鄂板周期地压向固定鄂板，将夹在两鄂板之间的物料压碎。寻常动鄂和固定鄂上的破碎板是经过加强处理并带有波纹状牙齿，因此鄂式破碎机要以挤压破碎为主，兼有劈裂与断的作用。鄂式破碎机的排料是当动鄂板离开固定鄂板时，物料靠自重从下方排料口排出，产物粒度由排料口尺寸决定。

依照动鄂运动的轨迹，呆分为简单摆鄂式破碎机与繁杂摇摆鄂式破碎机。鄂式破碎机俗称\

老虎口\，是历史悠久的破碎机之一，至今仍是破硬物料最有效的设备。

4、反攻式破碎机工作原理：

反攻式破碎机是一种利用冲击能来破碎物料的破碎机械。本机工作时，在电动机的带动下，转子高速旋转，物料进入板锤作用区时，与转子上的板锤撞击破碎，后又被抛向反攻装臵上再次破碎，然后又从反攻衬板上弹回到板锤作用区重新破碎，此过程重复进行，物料由大到小进入一、二、三、反攻腔重复进行破碎，直到物料被破碎至所需粒度，由出料口排出。调整反攻架与转子之间的间隙可达到改变物料出料粒度和物料形状的目的。反攻式破碎机性能特点：

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1.进料口大、破碎腔高、适应物料硬度高，块度大、产品石粉少；2.反攻板与板锤间隙能便利调理，有效控制出料粒度，颗粒形状好；3.结构紧凑、机器刚性强、转子具有大的转动惯量；4.高铬板锤，抗冲击、抗磨损、冲击力大；5.无键连接，检修便利，经济可靠；

6.破碎功能全、生产率高、机件磨耗小、综合效益高

5、球磨机的工作原理

球磨机工作原理：物料由进料装臵经入料中空轴螺旋均匀地进入磨机第一仓，仓内镶有衬板与提升条，内装不同规格钢球，筒体转动产生离心力将钢球带到一定高度后落下，对物料产生重击和研磨作用。物料在第一仓达到粗磨后，经隔仓板进入其次仓，该仓内也镶有衬板与提升条，内装钢锻，将物料进一步研磨。磨后的粉状物通过卸料螺旋排出，完成粉磨作业。

6、离心泵的工作原理

离心泵的工作原理是：离心泵所以能把水送出去是由于离心力的作用。水泵在工作前，泵体和进水管必需罐满水行成真空状态，当叶轮快速转动时，叶片促使水很快旋转，旋转着的水在离心力的作用下从叶轮中飞去，泵内的水被抛出后，叶轮的中心部分形成真空区域。水原的水在大气压力(或水压)的作用下通过管网压到了进水管内。这样循环不已，就可以实现连续抽水。

7、轴流泵的工作原理和特点

1、轴流泵的工作原理

轴流泵与离心泵的工作原理不同，它主要是利用叶轮的高速旋转所产生的推力提水。轴流泵叶片旋转时对水所产生的升力，可把水从下方推到上方。

轴流泵的叶片一般浸没在被吸水源的水池中。由于叶轮高速旋转，在叶片产生的升力作用下，连续不断的将水向上推压，使水沿出水管流出。叶轮不断的旋转，水也就被连续压送到高处。2、轴流泵的一般特点

（1）水在轴流泵的流经方向是沿叶轮的轴相吸入、轴相流出，因此称轴流泵。（2）扬程低（1～13米）、流量大、效益高，适于平原、湖区、河网区排灌。（3）起动前不需灌水，操作简单。

第六讲、磷酸生产常用的材料：

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一、磷酸生产常用不锈钢材料

1.铬18镍12型奥氏体不锈钢如：316、316L、317、317L

适用介质与工况条件：磷矿中F与SiO2大体平衡，含氯低的二水物磷酸制备

应用范围：磷酸泵叶轮、蜗壳。泵轴、紧固件、过滤机上错气盘、受液部件、加料器、气液分开器等，管道、管件、阀门、仪器的耐腐蚀内件。317L常用于半水物磷酸过滤机的受液部件、加料器

2.高铬镍不锈钢如：904L

适用介质与工况条件：供磷矿不恒定，有时含氯高的二水物磷酸制备及含氯低的半水物磷酸制备应用范围：磷酸泵叶轮、蜗壳。泵轴、紧固件、过滤机下错气盘，反应槽浆拌浆轴和叶片3.铬25型铁素体--奥氏体双相不锈钢如：CD4MCu

适用介质与工况条件：二水物磷酸制备中要求耐磨耐腐蚀场合的铸件

应用范围：磷酸泵叶轮、蜗壳、端盖，过滤机下错气盘，反应槽浆拌浆的叶片等

4.铬30型铁素体不锈钢如：FCr30

适用介质与工况条件：要求耐磨耐腐蚀性能高的铸件应用范围：二水物及半水物磷酸的料浆泵叶轮5.铁-镍基耐蚀合金如：Sanicro28、HastelloyG

适用介质与工况条件：含氯高的二水物磷酸装臵的浓缩设备及半水物磷酸制备应用范围：磷酸加热器、循环泵闪蒸室，反应槽浆拌浆，磷酸料浆泵6.镍基耐蚀合金如：HastelloyC

适用介质与工况条件：含氯高的二水物磷酸装臵的浓缩设备及半水物磷酸制备，及耐氢氟酸场合应用范围：磷酸加热器、循环泵闪蒸室，反应槽浆拌浆，磷酸料浆泵，HastelloyC类合金可耐氢氟酸、盐酸的设备和部件

附：几种常用不锈钢的主要成分：％不锈钢名称316316L317317L904LCD4MCuFCr30Sanicro28HastelloyGHastelloyC

碳C≦0.08≦0.03≦0.08≦0.03≦0.02≦0.04≦1.5≦0.02≦0.05≦0.08铬Cr16--1816--1818--2018--1919--2325—26.528--3026--2821--2314.5—16.5镍Ni10--1410--1411--1513--1423--284.75--6微量29.5—32.538--46微量钼Mo2--32--33--43—3.54--51.75—2.25微量3--45.5—7.515--17铜Cu----1--22.75—3.25-0.6—1.41.5—2.5-锰Mn≦2.0≦2.0≦2.0≦1.75≦2.0≦1.01.0—1.5≦2.01--2≦1.0铁Fe---------4--7１７

常用耐蚀合金材料选用表

介质序号123456789101112131415稀浓稀浓磷有无碱硫硫硝硝酸机机、酸酸酸酸酸酸盐F30%CrMoCr30√×○×√○○○ZG0Cr26Ni5Mo2Cu3CD4MCu√○○×√√√√ZG00Cr20Ni25Mo4.5Cu904L√√××√√√√Z180C13JSB-20×××××××√KmTBCr15Mo3Cr15Mo3×××××××√KmTBCr26Cr26×××××××√ZG00Cr14Ni14Si4C4×○√√○√√○ZG00Cr20Ni29Mo3Cu4Nb20合金