【正文】 濃酸礦漿法則是以濃硫酸與經(jīng)過加水濕磨的磷礦漿進(jìn)行混合，然后同樣經(jīng)化成與熟化工序制成粉狀過磷酸鈣。經(jīng)過科研單位和生產(chǎn)企業(yè)的不斷努力，先后開發(fā)了多種添加劑(即所謂的稀釋劑、減水劑等)。然后經(jīng)過切削和撒揚(yáng)，即得到新鮮過磷酸鈣(俗稱鮮鈣)，視為半成品。硫酸分解磷礦制取過磷酸鈣的化學(xué)反應(yīng)分為兩個階段進(jìn)行。H2O。第二階段的主要化學(xué)反應(yīng)式如下： 3Ca5F(PO4)3＋21H2PO4＋15H2O===15Ca(H2PO4)2當(dāng)氣體溫度降至60℃以下時，SiF4將進(jìn)行如下反應(yīng)式的水解： 3SiF4 ＋ 3H2O ===2 H2SiF6 ＋ SiO2即是礦粉越細(xì)，比表固積越大，與硫酸的反應(yīng)也就越快。但新鮮過磷酸鈣的總P2O5含量將降低(因加入的硫酸及水量增加)(參見圖 2 1)。同時，不同濃度的硫酸各自都有一個最適宜的溫度?；旌蠑嚢枘康氖翘岣咭合嘣诹椎V顆粒表面的流速，強(qiáng)化離子在邊界層和溶液內(nèi)的擴(kuò)散交換，提高磷礦的分解反應(yīng)速度。容易分解的磷礦混合時間較短，而較難分解的磷礦混合時間則要較長。H2O結(jié)晶呈細(xì)小的針狀、棒狀或帚形晶簇交叉堆積而形成骨架。反應(yīng)生成的CaSO4CaSO4常在磷礦顆粒的表面構(gòu)成致密的薄膜，使磷酸與磷礦反應(yīng)的阻力增加。2H2O ＋2H3PO4 (211) 因此，在過磷酸鈣的生產(chǎn)中，原料磷礦中的倍半氧化物諸反應(yīng)可合并成如下的總反應(yīng)式: (Fe, Al) 2O3＋H2SO4＋Ca(H2PO4)2======2(Fe, Al) PO4 ＋CaSO4＋3H2O (212)第二階段反應(yīng)所需時間，取決于原料磷礦的特性及生產(chǎn)工藝條件，通過評價試驗即可得知。圖31 為過磷酸鈣連續(xù)生產(chǎn)工藝流程 『圖3 1』過磷酸鈣連續(xù)生產(chǎn)工藝流程圖 生產(chǎn)過磷酸鈣的主要原料為磷礦與硫酸。因此，對磷礦必須進(jìn)行加工處理(包括在礦山進(jìn)行的處理和進(jìn)人磷肥廠后進(jìn)行的生產(chǎn)前處理)以達(dá)到生產(chǎn)工藝條件的要求。務(wù)使廢酸的質(zhì)量符合過磷酸鈣的要求。磷礦粉與一定濃度(按照工藝條件要求)的硫酸各自經(jīng)過計量后同步進(jìn)入錐形混合器進(jìn)行混合，經(jīng)1～5min反應(yīng)后生成料漿?；旌?、化成過程中產(chǎn)生的含氟氣體及水蒸氣，同樣由排風(fēng)機(jī)通過鏈板化成室上方的排氣管抽送氟吸收系統(tǒng)處理。現(xiàn)將熟化與中和兩個工序分述如下。如用容易分解的磷塊巖作為生產(chǎn)過磷酸鈣的原料時。.工業(yè)生產(chǎn)中常采取降溫熟化法。再者，當(dāng)原料磷礦含鐵、鋁等雜質(zhì)較高時，所生產(chǎn)的新鮮過磷酸鈣在熟化過程中因游離酸濃度逐漸降低，液相中鐵、鋁及稀土元素磷酸鹽的溶解度也隨之下降，而成為溶解度小的中性磷酸鹽析出，導(dǎo)致水溶性P2O5下降，枸溶性P2O5亦有所減少。2H2O與A1PO4為了避免或減少有效P2O5的退化，首先應(yīng)在混合反應(yīng)時提高硫酸用量(可以為理論用量的110～1150%)，以加快磷礦在第一階段反應(yīng)速度，而磷礦中的鐵、鋁雜質(zhì)被硫酸分解的速度比氟磷酸鈣被硫酸分解的速度慢。對新鮮過磷酸鈣切削和撒揚(yáng)，在熟化過程中進(jìn)行翻堆，均有助于新鮮過磷酸鈣中的一部分水分蒸發(fā)，溫度能有所下降，以促使第一階段反應(yīng)中生成的Ca(H2PO4)2因此，當(dāng)使用含MgO≤2%，鐵、鋁雜質(zhì)較高的磷礦生產(chǎn)過磷酸鈣時，采取降溫熟化法既能縮短熟化期，又能有效地阻止鐵、鋁雜質(zhì)在熟化過程中可能引起的退化。具有吸濕性的產(chǎn)品，將因其吸收空氣中的水分而影響產(chǎn)品的物理性質(zhì)，且在施用時易沾污播撒設(shè)備，粘附于施肥機(jī)械的料斗壁上，導(dǎo)致難以均勻施肥。但新鮮過磷酸鈣不應(yīng)在未經(jīng)熟化的情況下即進(jìn)行中和，因這樣會使其中尚未及分解的磷礦反應(yīng)停止，從而降低磷礦的分解率。用不同的中和劑中和所需的時間有所不同。當(dāng)用骨粉或鈣鎂磷肥、石灰石粉、白云石粉作中和劑時，可將中和劑裝入料斗，再經(jīng)料斗出料口下面的調(diào)速螺旋加料機(jī)(或皮帶加料機(jī)、星形加料機(jī)等)定量地將中和劑加到正以一定速度輸送熟化過磷酸鈣的膠帶輸送機(jī)料面上。為避免發(fā)生有效P2O5退化，通常通氨量為過磷酸鈣質(zhì)量的2％～3％寫，～，產(chǎn)品含氮約3%氨化反應(yīng)為放熱反應(yīng)，用氣氨中和時，因而可使物料的溫度升高，物料中的一部分水分得以蒸發(fā)。在用干法生產(chǎn)時，氣體中常會帶有少量磷礦粉塵。含氟氣體吸收工藝流程如圖 3 – 3 所示。同時，用新鮮水補(bǔ)充吸收塔作洗滌液。它實際上并非全是粉末。粉狀過磷酸鈣造粒后，因其比表面積小，被土壤固定的情況下大為減少；同時，粒狀過磷酸鈣通常有良好的物理性質(zhì)，便于機(jī)械化施肥。如需生產(chǎn)含微量元素的過磷酸鈣，可在加中和劑的同時將微量元素均勻加入粉狀過磷酸鈣中，或者將微量元素的溶液噴在造粒機(jī)中的過磷酸鈣料床上。過磷酸鈣的濕含量增加，其造粒時間是縮短了，但要增加下一工序(干燥)的能耗。 『圖3 4』 粒狀過磷酸鈣生產(chǎn)工藝流程圖1皮帶輸送機(jī)；2貯斗；3皮帶加料器（可以計量）；4轉(zhuǎn)鼓造粒機(jī)；5回轉(zhuǎn)干燥機(jī)；6，8斗式提升機(jī)；7回轉(zhuǎn)冷卻機(jī)；9雙層振動篩；10粉碎機(jī) 熟化過磷酸鈣經(jīng)皮帶輸送機(jī)、貯斗和皮帶加料器加入造粒機(jī)。冷卻后的粒狀過磷酸鈣經(jīng)一4一式提升機(jī)送去篩分＞14mm的大顆粒，經(jīng)破碎后再次篩分。第四章 生產(chǎn)過磷酸鈣的工藝條件及主要設(shè)備 為保證產(chǎn)品質(zhì)量并取得較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，除要選用品位高、雜質(zhì)少、反應(yīng)活性低的磷礦外。從而取得較高的轉(zhuǎn)化率。為此，應(yīng)綜合考慮磷礦的反應(yīng)活性、。 根據(jù)式 3mol P2O5與7 mol H2SO4反應(yīng)，則1單位質(zhì)量P2O5需用100％H2SO4＝＝。即得出分解此磷礦所需的硫酸化學(xué)計算定額。用較高濃度的硫酸生產(chǎn)時，能使第一階段反應(yīng)快速進(jìn)行，激烈的反應(yīng)能蒸發(fā)較多的水分。通常。產(chǎn)品物理性差。使磷礦的進(jìn)一步分解受阻。對于同一磷礦，使用的硫酸溫度應(yīng)比夏季高5～10℃。確定與之相對應(yīng)的優(yōu)惠硫酸溫度?；旌蠒r間是指酸礦在混合機(jī)中混合攪拌的時間。立式混合機(jī)的混合時間為2～10min 。通常，～ kPa下操作。在新鮮過磷酸鈣即將離開化成室之際，分解率通?？蛇_(dá)到80%～90%。新鮮過磷酸鈣離開化成室進(jìn)入熟化倉庫進(jìn)行熟化，亦即是進(jìn)行第二階段反應(yīng)。而難分解的磷礦如磷灰石或中低品位的磷礦則需2～4星期。氨中和游離酸為放熱反應(yīng)，一般能使物料溫度升至l}}C:，致使物料中部分水分得以蒸發(fā)。造粒時物料含水不宜大于5％，含水率應(yīng)在12％～17%(不同磷礦生產(chǎn)的過磷酸鈣。它是鋼制內(nèi)襯防腐蝕材料的長槽，上部長方形，底部半圓形。料漿的停留時間除可相應(yīng)調(diào)節(jié)磷礦粉與硫酸的加料速度外，還可用改變軸的轉(zhuǎn)速來進(jìn)行調(diào)節(jié)。從混合設(shè)備進(jìn)入化成室的料漿隨鏈板向前移動并逐漸固化。鏈板面上的堆料高度，同生產(chǎn)規(guī)模及鏈板速度有關(guān)，通?？蛇_(dá)500～800mm。含氟氣體自塔項進(jìn)入，經(jīng)噴杯流向吸收室。此時部分液滴，特別是較大的液滴落入塔下部的循環(huán)槽中。 噴射吸收室可以用硬聚氯乙烯焊制，或用鋼板焊制后內(nèi)襯防腐蝕材料。4齒輪。 7分料篩。12減速 3分離室。大粒作為成品，小粒作為返料。成粒率可達(dá)90％ ,顆粒強(qiáng)度不小于I5N。擠壓造粒工藝對物料的自由水分有嚴(yán)格要求(一般是50%)，而通常過磷酸鈣的水分為12％~15%，部分酸化磷礦的水分為8%~10%。擠壓造粒機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖4 4所示：第五章 工藝計算 （1）磷礦組成（干基）如表：『表5 1』磷礦粉組成（干基）組分P2O5CaOMgOCO2FFe2O3Al2O3酸不溶物%（質(zhì)量） 1 （2）使用的硫酸濃度為68％H2SO4（3）磷礦粉的轉(zhuǎn)化率為95%， （4）平均氟的逸出率為10%， （5） 從生產(chǎn)系統(tǒng)抽吸的空氣量取為260m3/t磷礦粉。H2O＋7CaSO4＋2HF第一階段：7Ca5F(PO4)3＋35H2SO4＋17H2O===21H3PO4＋35CaSO4H2O SiF4 ＋ 2HF === H2SiF6 計算基準(zhǔn)：1000kg磷礦粉(干基，下同)(1)混合化成及熟化部分物料平衡可按如下方法計算。H2O＋7HF分解的Ca5F(PO4)3量：＝耗用H2O：＝生產(chǎn)H3PO4：＝生成CaSO4H2O：=生成水：=剩余Ca(H2PO4)2相對濕度為70%。K)Q：=100015=B、硫酸帶入熱量，Q268% H2SO4用量：，溫度t=60℃68% H2SO460℃時比熱容cp= kJ/(kg標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)熱為產(chǎn)物生成熱之和減反應(yīng)物生成熱之和。K) 100——過磷酸鈣卸出時的溫度，℃B、水蒸氣帶出的熱量，Q2==式中 ——逸出量，kg ——過磷酸鈣的比熱容，kJ/（kgK) ——CO2比熱容，kJ/（kgK)Al2O3(c)FePO4H2O CaSO4感謝我的畢業(yè)論文指導(dǎo)老師崔海燕老師，正是在崔老師的悉心指導(dǎo)和耐心修改下，我的論文才得以完稿。你們教給我的知識能讓我在今后的人生大道更加坦途，讓我走得更加自信。是你們的熱情、善良讓我變得更加自信、堅強(qiáng)。此刻我可以大聲說：我無悔！我要再次深深感謝所有的人，祝你們身體健康，工作順利！謝謝！參考文獻(xiàn)[1] .(4):70[2] 、：化學(xué)工業(yè)出版社. 1999年；[3] .北京：，第一版；[4] . 北京:，第一版；[5] ：，第一版；[6] ：53～62[7] ：16～21[8] . 19950330:35[9] .[10]王利、.[11]霍丹群、.34