【正文】 3＋3Ca(H2PO4)2 ======2(Fe, Al) (H2PO4)3 ＋CaSO4 (210)在第二階段反應(yīng)的后期，液相量逐漸減少，液相的P2O5濃度逐漸降低。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)镃aSO4 。它們吸附大量的液相。因此，當(dāng)原料磷礦確定以后，應(yīng)取具有代表性的礦樣在模擬裝置中進(jìn)行評(píng)價(jià)試驗(yàn)，以求取最優(yōu)化的各項(xiàng)工藝條件。使磷礦分解過(guò)程加快。如提高硫酸的濃度及其初溫，則開(kāi)始時(shí)與磷礦的反應(yīng)速度加快，因而形成硫酸鈣過(guò)飽和溶液的速度與硫酸鈣結(jié)晶速度均隨之增大，使反應(yīng)受到阻滯，從而使磷礦的進(jìn)一步分解變慢。因此，實(shí)際生產(chǎn)的硫酸定額，一般僅較計(jì)算的硫酸定額稍稍高一點(diǎn)。這是第二階段反應(yīng)較第一階段反應(yīng)需時(shí)間長(zhǎng)的原因之一。硫酸與磷礦粉(或磷礦漿)的反應(yīng)，同礦粉的粒度、硫酸的濃度、溫度和用量、混合時(shí)間及攪拌強(qiáng)度等密切相關(guān)。H2O===2 CaSO4＋H2O (23) 將以上三式合并即得出總的化學(xué)反應(yīng)式如下：2Ca5F(PO4)3＋7H2SO4＋3H2O===3Ca(H2PO4)2H2O失去結(jié)晶水，通常稱這個(gè)生產(chǎn)過(guò)程為熟化，是為第二階段反應(yīng)。其主要的化學(xué)反應(yīng)式如下：7Ca5F(PO4)3＋35H2SO4＋17H2O===21H3PO4＋35CaSO4過(guò)磷酸鈣成品呈疏松多孔的粉狀或粉粒狀，通常稱為粉肥。論文中將對(duì)稀酸礦漿法（干法）生產(chǎn)過(guò)磷酸鈣進(jìn)行詳細(xì)介紹。濕磨磷礦的缺點(diǎn)是磨機(jī)中的鋼球消耗較干磨磷礦時(shí)高約4～6倍。%及98%濃度的濃硫酸而言，實(shí)際上此法所用的硫酸濃度是根據(jù)所用磷礦的特性以及其他的工藝條件來(lái)確定。這是現(xiàn)今過(guò)磷酸鈣工廠普遍采用的生產(chǎn)方法。半連續(xù)法則是酸、礦混合在間歇操作的設(shè)備中進(jìn)行。按操作方式可分為間歇法、半連續(xù)法和連續(xù)法三種。產(chǎn)品通稱為飼料磷酸鈣、簡(jiǎn)稱飼鈣。其中的鈣和磷能參與動(dòng)物體內(nèi)的新陳代謝，又是骨骼、荷爾蒙、酶和維生素的組成元素。因此，在生產(chǎn)粒狀過(guò)磷酸鈣時(shí)，必須嚴(yán)格控制干燥溫度。過(guò)磷酸鈣被加熱至120℃以上時(shí)，其中的一水磷酸二氫鈣Ca(H2PO4)2若實(shí)行拌種施肥，則將降低種子的發(fā)芽率。過(guò)磷酸鈣的主要成分為一水磷酸二氫鈣Ca(H2PO4)2過(guò)磷酸鈣的干法生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)畢業(yè)論文第一章 概述 過(guò)磷酸鈣系以硫酸分解磷礦制得的一種單一磷肥，屬水溶性磷肥。H2O和無(wú)水硫酸鈣CaSO4，二者合計(jì)接近總量的80，其次為水分及游離磷酸，另含有少量從磷礦帶入的Na+、K+ 、Mg2+、Fe2+、Fe3+、Al3+等陽(yáng)離子和F , SiF62等陰離子雜質(zhì)。為使出廠產(chǎn)品的游離酸含量符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，首先應(yīng)嚴(yán)格控制生產(chǎn)工藝條件；倘仍未達(dá)標(biāo)，則要在產(chǎn)品出廠前進(jìn)行中和。H2O即失去結(jié)晶水而成為無(wú)水磷酸二氫鈣Ca(H2PO4)2，水溶性P2O5含量隨之降低。過(guò)磷酸鈣除了能直接作為單一磷肥施用外，還可用作復(fù)混肥料的原料，與有氨和(或)鉀養(yǎng)分標(biāo)明量的肥料一起，按照需要的復(fù)混肥料品級(jí)加工。因而是參加動(dòng)物體內(nèi)生物化學(xué)能量轉(zhuǎn)化必不可少的元素。鍛燒脫氟法系將過(guò)磷酸鈣于1100~1350℃（進(jìn)行鍛燒，使過(guò)磷酸鈣中的大部分氟被脫除而成為磷酸二鈣Ca(PO4)2。間歇法是磷礦與硫酸的混合、化成分別在間歇操作的設(shè)備中分批進(jìn)行。而化成工序?yàn)檫B續(xù)運(yùn)行。 (簡(jiǎn)稱干法)和濃酸礦漿法(簡(jiǎn)稱濕法)。、三高一細(xì)法(即高硫酸濃度、高硫酸溫度、高攪拌強(qiáng)度及細(xì)礦粉)與兩高兩低法(即低硫酸濃度、低硫酸溫度、高攪拌強(qiáng)度及高的礦粉細(xì)度)三種不同的操作法。為使磷礦漿具有流動(dòng)性，礦漿的最低水分含量因礦種而有所不同、親水性磷礦的礦漿最低水分含量偏高，致使用它生產(chǎn)的過(guò)磷酸鈣成品含水超過(guò)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，并影響成品的物理性質(zhì)。第二章 過(guò)磷酸鈣的干法生產(chǎn)原理過(guò)磷酸鈣干法生產(chǎn)的簡(jiǎn)要過(guò)程是，在混合機(jī)內(nèi)將分別計(jì)量過(guò)的硫酸與磷礦粉連續(xù)地進(jìn)行混合反應(yīng)，反應(yīng)生成的料漿流入化成室并逐漸固化。如需生產(chǎn)粒狀過(guò)磷酸鈣或缺化過(guò)磷酸鈣，則可以對(duì)此粉肥進(jìn)一步加工。H2O＋7HF (21)第一階段反應(yīng)的磷礦粉約為理論量的70％，剩余的30％磷礦與第一階段反應(yīng)生成的磷酸進(jìn)行反應(yīng)，生成磷酸二氫鈣Ca(H2PO4)2同樣，因受磷礦特性及所含雜質(zhì)的影響，第二階段反應(yīng)需時(shí)數(shù)日至1個(gè)月不等。H2O＋7CaSO4＋2HF (24)由于磷礦常含有數(shù)量不等的碳酸鹽，倍半氧化物及有機(jī)物等雜質(zhì)，因而實(shí)際上除上列主要化學(xué)反應(yīng)外，同時(shí)還會(huì)發(fā)生下列諸反應(yīng)： (Ca,Mg)CO3＋H2SO4===(Ca,Mg)SO4＋ CO2＋H2O (25) (Fe,Al)2O3＋ 3H2SO4 === (Fe,Al) 2(SO4)3＋H2O (26)同時(shí)，反應(yīng)生成的HF(見(jiàn)式 )與磷礦中混雜的SiO2相作用而生成SiF4，化學(xué)反應(yīng)式如下： 4HF＋ SiO2 === SiF4＋2H2O (27) 部分SiF4及CO水蒸氣共同逸出。 由于硫酸與磷礦粉的反應(yīng)為液固相反應(yīng)，因此反應(yīng)速率與液固相接觸面積成正比，而礦粉的比表面積與礦粉的粒徑成反比。按照磷礦的P2O5 、CO2 、Fe2O3及A12O3組分計(jì)算硫酸定額(100份質(zhì)量磷礦需用的100％H2SO4質(zhì)量數(shù))，如生產(chǎn)時(shí)提高硫酸定額，則第一階段反應(yīng)終了時(shí)新鮮過(guò)磷酸鈣的產(chǎn)率、水分及游離P2O都將增加。過(guò)磷酸鈣生產(chǎn)所用的硫酸濃度對(duì)產(chǎn)品的各項(xiàng)工藝指標(biāo)也有一定的影響。磷礦粉與硫酸的混合時(shí)間以及其攪拌強(qiáng)度，也是過(guò)磷酸鈣生產(chǎn)中的重要工藝指標(biāo)。又因不同的工藝設(shè)備而有差別。 硫酸與磷礦粉在第一階段反應(yīng)較為激烈，生成的CaSO4促使反應(yīng)料漿逐漸固化成為疏松多孔。 因此，第一階段反應(yīng)即將結(jié)束時(shí)。這時(shí)，上述性磷酸鹽即轉(zhuǎn)變成難溶的中性磷酸鹽析出，其反應(yīng)式如下：(Fe,Al)(H2PO4)3＋2H2O======(Fe, Al) PO4目前工業(yè)上大多數(shù)采用連續(xù)生產(chǎn)。在過(guò)磷酸鈣生產(chǎn)中，生產(chǎn)工藝條件對(duì)磷礦有一定的控制指標(biāo)要求，其主要的有磷礦的P2O5含量、含水率及粒度等。如有可能宜先針對(duì)廢酸所含雜質(zhì)采取適當(dāng)措施進(jìn)行凈化處理。 作為過(guò)磷酸鈣生產(chǎn)的混合化成工序，是將已按工藝操作條件要求準(zhǔn)備好的硫酸和磷礦粉，進(jìn)行混合與化成作業(yè)，以完成第一階段反應(yīng)，為第二階段反應(yīng)創(chuàng)造條件。隨后，同皮帶化成室流程一樣，經(jīng)過(guò)撒揚(yáng)后送往熟化倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行熟化(第二階段反應(yīng))。熟化過(guò)程的操作方法以及熟化需要的時(shí)間，均與磷礦的組成及其特性，混合化成的工藝條件等密切相關(guān)。時(shí)間長(zhǎng)短取決于原料磷礦的組成與特性、礦粉細(xì)度、硫酸的濃度與用量、熟化溫度等。不同的磷礦用以生產(chǎn)過(guò)磷酸鈣的最優(yōu)化熟化溫度也不一樣。但離開(kāi)化成室的新鮮過(guò)磷酸鈣，如在被切削后就轉(zhuǎn)送熟化倉(cāng)庫(kù)大堆存放，即令熟化30天，堆中央的溫度仍可能有60～70℃，而轉(zhuǎn)化率難以迅速提高。2H2O+ 2 H3PO4 (32) FePO4發(fā)生這樣的反應(yīng)，表明有效P2O5退化。經(jīng)過(guò)切削和撒揚(yáng)后轉(zhuǎn)送至熟化倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行熟化，并在熟化過(guò)程中定期翻堆。游離酸含量下降，有效P戶:含量及轉(zhuǎn)化率提高。游離酸含量高的過(guò)磷酸鈣，具有吸濕性和腐蝕性。有些過(guò)磷酸鈣生產(chǎn)工廠，為了充分挖掘設(shè)備的生產(chǎn)潛力，常在生產(chǎn)中提高硫酸用量，使磷礦得以迅速分解并加快熟化進(jìn)程，然后用中和劑將熟化過(guò)磷酸鈣中過(guò)多的游離酸中和掉。當(dāng)中和游離酸的第一個(gè)氫離子時(shí)，生成的是磷酸一氨，所以不影響過(guò)磷酸鈣的水溶性P2O5。因差異較大，中和工藝流程亦應(yīng)根據(jù)所用的中和劑作出相應(yīng)的選擇。一般工業(yè)生產(chǎn)則多使用氨，產(chǎn)品稱為氨化過(guò)磷酸鈣。隨同SiF4一起逸出的有水蒸氣和CO2，有時(shí)還夾雜有少量酸霧、硅膠等。其具體的作法是用排風(fēng)機(jī)將混合甲化成系統(tǒng)生產(chǎn)時(shí)逸出的含氟氣體引入氟吸收系統(tǒng)用水逆流循環(huán)吸收，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后經(jīng)排氣筒放空。吸收塔中的洗滌液，根據(jù)需要送往吸收室，以維持其吸收液液面高度。粉狀過(guò)磷酸鈣通常是指經(jīng)過(guò)熟化后的過(guò)磷酸鈣。即過(guò)磷酸鈣的有效P2O5被土壤固定，而導(dǎo)致其應(yīng)有的肥效不能發(fā)揮。亦可在粉狀過(guò)磷酸鈣由熟化倉(cāng)庫(kù)往造粒工段輸送的過(guò)程中進(jìn)行。如適當(dāng)加入水，則造粒所需時(shí)間隨過(guò)磷酸鈣的濕含量增加而急劇減少()。具有代表性的粒狀過(guò)磷酸鈣生產(chǎn)工藝流程圖如圖3 4所示。干燥后的粒狀過(guò)磷酸鈣離開(kāi)干燥機(jī)，經(jīng)斗式提升機(jī)進(jìn)入冷卻機(jī)，在冷卻機(jī)內(nèi)與空氣逆流進(jìn)行冷卻。從冷卻機(jī)逸出的廢氣，經(jīng)收塵后放空。生產(chǎn)實(shí)踐表明：礦粉(礦漿也一樣)越細(xì)，則比表面積越大，與硫酸反應(yīng)越快。同時(shí)增加電耗和生產(chǎn)成本。通常系根據(jù)磷礦的P2OCOFe2O3及A12O3四種組分計(jì)算硫酸用量。因此，F(xiàn)e2O3與A12O3兩種組分的硫酸用量可按下式計(jì)算: 即是1單位質(zhì)量Fe2O3需用100％H2SO4＝＝；1單位質(zhì)量A12O3需用100％H2SO4＝＝根據(jù)原料磷礦的P2OCOFe2O3及A12O3四種組分需用硫酸之和。 硫酸的濃度不僅直接關(guān)系到過(guò)磷酸鈣的含水率與單位磷礦的過(guò)磷酸鈣產(chǎn)率，還影響到磷礦的分解率及料漿固化的速度，產(chǎn)品的物理性質(zhì)。H2O迅即脫水成為細(xì)小CaSO4沉積在尚未分解的磷礦粉粒表面，形成致密的薄膜使液相難以滲透進(jìn)去與磷礦粉粒反應(yīng)。料漿不易固化，游離酸含量高。提高硫酸溫度能加速磷礦的分解反應(yīng)，提高磷礦的分解率，促進(jìn)水分蒸發(fā)和氟的逸出，并改善產(chǎn)品的物理性質(zhì)(如將硫酸溫度從52℃提高到70℃%)。冬季氣溫低。是在通過(guò)試驗(yàn)確定優(yōu)惠硫酸濃度的同時(shí)。混合機(jī)各攪拌漿的槳葉末端線速度不一樣：從加料口算起的第1～3槳可取8～l2min；靠近下料口處的1槳或2槳因料漿漸稠，可取5～7rn/s。對(duì)于同一礦種，細(xì)的礦粉比粗的礦粉需要較少的混合時(shí)間。在這段時(shí)間中，第一階段反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，反應(yīng)熱可使物料溫度上升到13