【文章內容簡介】 中小型化工企業(yè)中，二水物濕法磷酸生產流程占主導地位，其優(yōu)點是： ①二水物結晶在稀磷酸溶液中具有很好的穩(wěn)定性，能形成足夠大而且比較整齊的結晶有利于過濾和洗滌，相應的減少磷酸的損失； ②生產中工藝條件控制幅度相對地大一些，運轉時間長或開工率高，通?？蛇_有效操作時間的 85%～ 95%(不包括每年兩 周的定期清理 )，每年操作時間一般為 298～ 333 天； ③對設備，材料腐蝕也相對小一些； ④對礦種的適應性強，生產用礦可以改變； 正因為上述的原因，濕法磷酸的生產以二水物流程起步至今已有百余年的歷史，經 11 過不斷改進，完善，二水物流程已發(fā)展成為一個現(xiàn)代化的工業(yè)流程。 (2)半水物流程 半水物流程的最大優(yōu)點在于半水物結晶能在高的磷酸濃度及溫度下以介穩(wěn)定形式存在；同時，半水物結晶可以形成粗大的晶體，在濃磷酸介質中有較好的過濾性能，這就使半水物流程具備了實現(xiàn)工業(yè)化的必要條件。目前，大部分半水物結晶都可以控制形成粗大的聚 合晶體，這類晶體過濾速度快，洗滌容易，且穩(wěn)定性好。 然而，作為工業(yè)化裝置，半水物流程也有它的不足。首先是 P2O5轉化率低，影響經濟效益，在一般控制條件下，轉化率可降至 92%～ 94%，其實，介穩(wěn)定的半水物結晶在操作運轉中，常會帶來許多難以預期和克服的麻煩。 (3)半水 二水再結晶流程 再結晶流程中，硫酸鈣結晶先以半水物析出，再轉化成二水物的流程稱為“半水 —二水再結晶流程”，其中只一次過濾的，稱為“一步法 ” 流程。 同所有的再結晶流程一樣，稀酸 (一步法 )流程也是由磷礦分解過程 (半水部分 )與結晶轉化過程 (二水部分 )組成的。由于只安排了最后一次過濾，這就決定了前，后兩個過程的磷酸濃度相同，或基本相同。一般選用 30～ 32% P2O5，在此濃度下，即使轉化過程中吸水轉化仍能進行，其困難的程度也是可以想象的。 磷礦分解過程中，要在稀的磷酸溶液中形成半水物結晶也是困難的，流程中采取的措施是提高分解溫度到 80～ 110℃。 (4)二水 半水再結晶流程 該流程是以二水物流程為基礎的再結晶過程，只能生產與二水物流程相接近的稀磷酸，全系統(tǒng)也可以分為磷礦分解過程及結晶轉化 (再結晶 )過程。磷礦在分解過程中酸化，并首先析出二水物，在轉化過程中 又脫水轉化為半水物。 該流程的特點是： ①全系統(tǒng)只經一次過濾，所以是“一步法 ” 的再結晶流程，轉化過程的磷酸濃度與分解過程基本相同； ②只能得到與二水物相似的磷酸濃度； ③結晶轉化過程是由二水物脫水轉化成半水物，這種從溶液中析出的半水物為α型(α CaSO4 1/2H2O)； 從表面上分析，這類流程存在著某些不足之處。 第一，成品磷酸濃度偏低與二水物流程相接近。 第二，全系統(tǒng)的熱過程不盡合理，如在分解過程中為了形成二水物結晶相對比較低的溫度，需移走大量的熱，但在轉化過程中為了二水物的脫水，又需加大量的熱來提高脫水的溫度。 第三，半水物結晶是一個穩(wěn)定的固相，在稀磷酸溶液中形成的半水物的穩(wěn)定性更差。因此，對濾渣的處理經常碰到麻煩，通常的做法是令其自行吸水轉化為二水物。這樣，全系統(tǒng)的轉化過程實際上成了二水物→半水物→二水物。 12 第四，在轉化過程的溶液中，形成的半水物“過渡脫水 ” 成無水物的趨勢是存在的。 綜上所述，選擇二水物流程生成磷酸是最好的工藝流程。 工藝流程簡述 (1)原料工段 本工段的主要任務是對汽車運輸?shù)牧拙V、硅藻土進行貯存，并通過機械運輸設備將磷精礦與硅藻土按一定的配比計量混合后加入萃取槽。 磷精礦的年耗量約 ，粒度 (＜ ㎜ )＞ 50%。 (2)磷酸工段 由原料工段送來的磷精礦、硅藻土經螺旋計量后由埋刮板送入脫氟工段。 設置一個脫氟工段為的是生產出來的磷酸在用來生產飼鈣的時候里面的氟符合國家的標準。 在脫氟工段出來的料漿與硫酸貯槽的硫酸經硫酸泵一起通過自控調節(jié)，按比例加入萃取槽。 萃取槽所獲得的 H3PO4 和 CaSO4 結晶混合料漿泵通過料漿泵送至盤式過濾機進行過濾。 為了降低萃取槽中料漿的溫度，用鼓鳳機送入空氣冷卻。萃取槽排出的含氟氣體通過文丘里吸收塔用水循環(huán)吸收，吸收 液用氟吸收循環(huán)泵送至文丘里吸收塔進行循環(huán)吸收，凈化尾氣經排氣機和排氣筒排空。為減少污水排放，正常生產中，部分含氟污水集中清液池供沖洗過濾機的濾水用。當發(fā)生事故時，該含氟污水送污水處理站處理。 萃取料漿經過過濾所獲的濾液，通過氣液分離器分離后，液體即為成品磷酸，并進入濾洗液中間槽，由立式泵送入淡磷酸中間槽使用。 過濾所獲石膏濾餅經洗滌后，由濾盤翻轉卸入螺旋輸送機，并用膠帶輸送機送往磷石膏堆場。 濾餅的洗滌采用逆流三次洗滌流程。清液池中的含氟，含磷污水，經清液循環(huán)泵送去沖洗濾布，由此下來的含有石膏的污水于沉降槽 中沉降，清液溢流回至清液池中再利用，含石膏的稠漿進入稠漿槽，通過蒸汽加熱后，再用稠漿泵送往過濾機用以洗滌濾餅。與此同時，稠漿中的石膏亦被濾出，并與大宗石膏一起被排除。各洗液進入氣液分離器的相應格內，被分離出的液體經三洗泵，二洗泵將洗液相繼返回過濾機洗滌濾餅，一次洗液將由泵全部送至萃取槽。 過濾工序所需真空由水環(huán)式真空泵產生。抽出的氣體經冷凝器用水冷卻。真空泵冷卻水集中在冷卻水池，通過泵送至冷凝器作冷卻水。從冷凝器中排出的廢水，進液封槽排入冷凝水池后，由泵將部分冷凝液送至文丘里吸收塔。 當萃取崗位停車處理時， 殘存的料漿用料漿泵送往過濾機中過濾。 工藝過程的物料和熱量衡算 物料平衡計算 13 設磷酸工廠所用磷礦的主要組成以及已知條件如下： (1)、 原料磷礦的主要成分（ %）： P2O5 F CaO Fe2O3 Al2O3 AI CO２ SiO2 MgO (2)、 硫酸用量：為理論用量的 103% (3)、硫酸濃度：含 H2SO4 % (4)、轉化率： 98% (5)、洗滌效率： % (6)、料漿液固比： (7)、成品稀磷酸濃度：含 P2O5 33% (8)、氟逸出率（ %）：二水法： 半水法： 45。 (9)、機械損失（ P2O5）： 4 % 。 (10)、水份蒸發(fā)量（以 100kg 磷礦為基準）： kg； 如采用真空冷卻，則冷卻器中的蒸發(fā)水量占 80%。 (11)、濾餅含液量（以干磷石膏為準） %； 過濾后濾餅 一次洗滌后濾餅 二次洗滌后濾餅 三次洗滌后濾餅 (12)、洗液濃度（ P205） %：一次洗液 二次洗液 三次洗液 (13)、返回淡磷酸的溫度（ ℃ ）； 54 (14)、萃取槽排出料漿的溫度（ ℃ ）； 60 (15)、萃取槽排出廢氣的溫度（ ℃ ）； 75 (16)、料漿循環(huán)比： 54 (17)、磷灰石分解率（ %） (18)、萃取槽排出廢氣的相對濕度： .94 (19)、料漿在萃取槽中的停留時間： 小時。 (20)、料漿的密度（ kg/m3） :1530 (21)、夏季最高月平均溫度（ ℃ ） :30 (22)、不考慮萃取槽中的熱量損失； (23)、噴嘴風壓：廢氣溫度為 60℃ 時取 50006000Pa，廢氣溫度為 55℃ 177。時取 13002800Pa。 (24)、過濾機漏氣量： min（按過濾機總面積計算）。 (25)、原料硫酸溫度： 29℃ ； (26)、過濾常數(shù)： qe=； K 過濾 =； K 一洗 =。 (27)、 洗液粘度： μ 一洗 =103Pas， 14 μ 二洗 =103Pas， μ 三洗 =103Pas。 (28)、密度：成品磷酸 1260kg/m3,一洗液 1210kg/m3，二洗液 1060kg/m3，三洗液 1020kg/m3 按照上述已知條件，計算物料平衡如下 (以 100kg 磷礦來計算 ) [5] [6]： (1)硫酸用量 (kg) 100%的 H2SO4 100 103% 98/56= %的 H2SO4 (2)逸出氣體量 (kg) CO2： 100 %= F ： 100 % %= 以 SiF4計算 104/76= H2O： 合計： ++= (3)磷石膏值 (kg) 100 % +100 %= 其中總含 P2O5： 100 %(198% %)= 未分解 P2O5： (198%)= 水溶性 P2O5： = (4)生成 循環(huán) 料漿量 (kg) (+1)= 液相量： = 含 P2O5： 33%= (5)成品磷酸量 (kg) 100 % 98% % (1004)%247。 33%= 含 P2O5: 33% = (6)機械損失 (kg) 4%= (7)過濾后濾餅含液量 (kg) %= 含 P2O5： 33%= (8)一次洗滌后濾餅含液量 (kg) %= (9)二次洗滌后濾餅含液量 (kg) %= (10)三次洗滌后濾餅含液量 (kg) %= 15 (11)回入系統(tǒng)的濾液量 (kg) = 含 P2O5: 33%= (12)洗滌用水量 (kg) +++(100+)= (13)淡磷酸量 (kg) +(100+)= 含 P2O5： ++= P2O5濃度： 100%=% (14)一次洗滌量 (kg) = 含 P2O5： = P2O5 的濃度： 100%=% (15)二次洗滌量 (kg) += 含 P2O5： %= (16)三次洗滌量 (kg) += 含 P2O5： %= (17)一次洗滌后濾餅液相含 P2O5(kg) += 液相 P2O5濃度： 100%=% (18)吸干濾液計算 (kg) 設吸干濾液與一次洗滌混和后的總量為 X，