磷肥生產(chǎn)工藝-wenkub
2023-02-08 16:28:05 本頁面
【正文】 化學(xué)反應(yīng) 一、普通過磷酸鈣生產(chǎn) 制造普通過磷酸鈣是用硫酸分解磷礦粉，經(jīng)過混合、化成 、熟化工序完成的。過磷酸鈣是一種灰白色、灰黑色或淡黃色的疏松粉末，其主要成分是水合磷酸二氫鈣? Ca(H2PO4)2〃H 2O? 和難溶的無水硫酸鈣，還有少量的游離磷酸 、游離水分、磷酸鐵鋁、磷酸一氫鈣（即磷酸二鈣）、磷酸二氫鎂、磷酸一氫鎂、二氧化硅和未分解的磷礦等。對于磷礦中的稀有元素應(yīng)注意對人體的傷害而要加以注意。 ⑸有機物和碳酸鹽的含量。磷礦中的鎂鹽經(jīng)一系列的化學(xué)反應(yīng)后，一般會全部溶解于磷酸中，濃縮時也不易析出，它們一方面使磷酸粘度劇烈增大，影響硫酸鈣結(jié)晶的均勻成長，增加過濾和料漿濃縮的負(fù)荷；另一方面會增大 SO42離子的濃度，造成硫酸消耗增加和硫酸鈣結(jié)晶困難。 化學(xué)工業(yè)出版社 ⑵磷礦中的倍半氧化物 R2O3（主指 Fe2O Al2O3）的含量。 ⑴磷礦中的 CaO含量（以 CaO/ P2O5比值反映）。浮選是根據(jù)磷礦中有用礦物磷灰石與脈石（如石英）對水潤濕性的不同而將它們分離的。磷塊巖一般為非晶形或隱晶形，常含有結(jié)晶水或與碳酸鹽構(gòu)成復(fù)合物，其結(jié)構(gòu)式通?？杀硎緸镃a5F(PO4)〃nCaCO 3〃mH 2O。 磷灰石是火山成巖，由熔融的巖漿冷卻結(jié)晶而成，具有六方雙錐晶型結(jié)構(gòu)，不含結(jié)晶水，顏色有灰白色、灰綠色、紫色或咖啡色。依據(jù)磷肥中磷化合物的溶解性不同又分為水溶性磷肥磷肥磷肥、枸溶性磷肥和難溶性磷肥三類。 作物吸收的養(yǎng)分必須是溶解態(tài)的，即要求化肥施與土壤中時，其養(yǎng)分呈離子或分子狀態(tài)，能溶于土壤的水中或作物根系分泌的弱酸中，被作物吸收。 項目九 磷肥生產(chǎn) 化學(xué)工業(yè)出版社 一、磷肥生產(chǎn)概述 磷肥和氮肥、鉀肥并稱為農(nóng)作物需要補充量最多的三大營養(yǎng)元素肥料。各種營養(yǎng)元素在作物生命代謝過程中各有其特殊的作用，彼此不能相互代替。磷肥中的磷通常以 H2PO HPO4PO43和 P2O74四種形式存在。酸法磷肥和熱法磷肥的主要品種如表 1和表 2所示。純的磷灰石含 P2O5為 %。 磷礦的品位是依照 P2O5的含量來劃分的，一般將含量高于30%的為高品位磷礦，低于 20%的為低品位磷礦，介于二者之間的為中品位磷礦。磷灰石常以 ㎜ 左右的顆粒以星狀分散于礦石中。 CaO/ P2O5比值決定了生產(chǎn)單位質(zhì)量 P2O5所消耗的硫酸量。鐵、鋁主要來自粘土，通過篩選、磁選可除去大部分的倍半氧化物雜質(zhì)。所以在磷礦進(jìn)入酸解之前要控制好磷礦中的 MgO的含量，磷礦中 MgO的含量已成為酸法加工評價磷礦質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。有機物和碳酸鹽的存在，會增加酸解過程中氣泡的生成量，這會降低酸解槽的利用率，同時還給磷礦的反應(yīng)、料漿的輸送及料漿的過濾帶來不利的影響。 化學(xué)工業(yè)出版社 任務(wù)一 酸法磷肥生產(chǎn)過程的組織 用無機酸（硫酸、鹽酸、磷酸等）分解磷礦制造出的磷肥統(tǒng)稱為酸法磷肥（或稱濕法磷肥），酸法磷肥包括普通過磷酸鈣、重過磷酸鈣、富過磷酸鈣和磷酸氫鈣以及氨化過磷酸鈣等多種，它們的比較如前述表 1所示。 化學(xué)工業(yè)出版社 一、普通過磷酸鈣生產(chǎn) 過磷酸鈣質(zhì)量的高低是由所含植物能吸收的有效磷（以P2O5表示）的多少來決定的，有效磷包括水溶性磷和枸溶性磷兩部分。其主要化學(xué)反應(yīng)為： 2Ca5(PO4)3F+7H2SO4+3H2O → 3Ca(H2PO4)2〃H 2O+7CaSO4 +2HF↑ 實際上，上述反應(yīng)是分兩個階段進(jìn)行的。固化過程進(jìn)行的好壞，主要取決于所生成的硫酸鈣結(jié)晶的類型、大小和數(shù)量，在正常生產(chǎn)條件下，料漿中首先析出的是細(xì)長針狀或棒狀的半水硫酸鈣結(jié)晶，它們交叉生長，堆積成“骨架”，使大量液相包裹在晶間空隙中，形成固體狀物料。磷礦中含有的硅酸鹽是有利于料漿的固化的，這是因為它們在反應(yīng)后可以從料漿中析出形成網(wǎng)狀的硅凝膠，便于形成骨架。 （ Ca， Mg） CO3+H2SO4 → （ Ca， Mg） SO4+H2O+CO2↑ （ Fe， Al） 2O3+ 3H2SO4+3 Ca（ H2PO4） 2 → 3 CaSO4+（ Fe， Al） (H2PO4)3+3H2O 隨著第二階段反應(yīng)的進(jìn)行和液相中 P2O5的濃度的降低，鐵、鋁的酸式磷酸鹽轉(zhuǎn)變?yōu)殡y溶的中性磷酸鹽： （ Fe， Al） (H2PO4)3+2H2O → （ Fe， Al） PO4〃2H 2O+2 H3PO4 化學(xué)工業(yè)出版社 1．制造普通過磷酸鈣的化學(xué)反應(yīng) FePO4〃2H 2O和 AlPO4〃2H 2O均為難溶性磷酸鹽，此反應(yīng)發(fā)生了水溶性的 P2O5轉(zhuǎn)化成難溶性的 P2O5，即有效的 P2O5發(fā)生了退化作用。正常固化的產(chǎn)品內(nèi)含液相、疏松多孔而表面干燥的普鈣產(chǎn)品。結(jié)晶顆粒越細(xì)小，其固體膜的可透性越差，為減輕致密固體膜對反應(yīng)速率的影響，應(yīng)盡可能使硫酸鈣生成粗大的結(jié)晶。 由硫酸分解磷礦生成硫酸鈣與 Ca（ H2PO4） 2〃H 2O的反應(yīng)式可以看出，每 3molP2O5需消耗 7molH2SO4，所以每份 P2O5消耗H2SO4量為： 7 98/3 142= 化學(xué)工業(yè)出版社 2．普通過磷酸鈣的生產(chǎn)條件分析 同樣可計算出，每份 CO2消耗 H2SO4量為 98/44=；每份Fe2O3消耗 H2SO4量為 98/=； 每份 Al2O3消耗 H2SO4量為98/=。 化學(xué)工業(yè)出版社 2．普通過磷酸鈣的生產(chǎn)條件分析 ⑵硫酸濃度 工藝上要求硫酸濃度盡可能高，這樣可以加快反應(yīng)速率，減少液相量，又能加劇水分的蒸發(fā)，使磷酸濃度提高，有利于磷酸一鈣的生成和結(jié)晶，縮短熟化時間；另外也可以提高氟的逸出率。 化學(xué)工業(yè)出版社 2．普通過磷酸鈣的生產(chǎn)條件分析 ⑶硫酸的溫度 硫酸的溫度對磷礦粉的分解速率、轉(zhuǎn)化率、料漿固化速率以及產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)品物理性能的影響都很大。一般地，實際生產(chǎn)過程中硫酸溫度常為 55℃~70℃ ，夏季比冬季低 5℃ 左右。 化學(xué)工業(yè)出版社 2．普通過磷酸鈣的生產(chǎn)條件分析 ⑸攪拌強度和混合時間 攪拌的作用是促進(jìn)液固相反應(yīng)，減
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