【文章內(nèi)容簡介】 藝技術(shù)落后、質(zhì)量不穩(wěn)定以及價(jià)格低、利潤薄等問題，預(yù)計(jì)其產(chǎn)量和施用面積會(huì)逐年減少，如不給予足夠重視，在新工藝技術(shù)開發(fā)、市場開拓等方面改進(jìn)突破的話，其生存空間可能會(huì)變的越來越狹窄。 另外，為保證過磷酸鈣的施用效果，農(nóng)技部門和銷售企業(yè)還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)農(nóng)民進(jìn)行施 用技術(shù)指導(dǎo)。過磷酸鈣施入土壤后，其有效成分磷酸一鈣易與土壤中的某些成分發(fā)生反應(yīng)而被固定，使過磷酸鈣的當(dāng)季利用率降低，因此必須合理施用，既要減少肥料與土壤的接觸，避免水溶性的磷酸鹽被固定，又要盡量將肥料施于根系密集的土層中，使養(yǎng)分容易輸送到根系，以利植物吸收利用。據(jù)此可推廣采取集中施用、分層使用，或與有機(jī)肥料混合施用等方法。此外，因過磷酸鈣中含有大量硫酸鈣，所以應(yīng)優(yōu)先應(yīng)用在缺硫、缺鈣的土地上，充分發(fā)揮過磷酸鈣的綜合增產(chǎn)作用。 過磷酸鈣需求 情況 國際市場預(yù)測：據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，目前世界化肥年生產(chǎn)能 力約 19400 萬噸，其中氮肥約 12170 萬噸，磷肥約 3550 萬噸，鉀肥約 3680 萬噸。化肥年產(chǎn)量約14320 萬噸，其中氮肥約 8670 萬噸，磷肥約 3380 萬噸，鉀肥約 2270 萬噸。世界化肥年貿(mào)易量約 5500 萬噸，其中氮肥約 2400 萬噸，磷肥約 1100 萬噸，鉀肥約 2020 萬噸。據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織預(yù)測，今后 5年內(nèi)世界化肥生產(chǎn)和消費(fèi)增長緩慢，年均增長 2％左右。 2020 年世界化肥消費(fèi)量約為 15600 萬噸，其中氮肥 9400萬噸，磷肥 3800 萬噸，鉀肥 2500 萬噸。世界磷肥消耗量將從 1995 年的 萬噸增加到 2020年的 萬噸。目前，世界磷肥生產(chǎn)形勢是供大于求，但從亞洲的生產(chǎn)與消費(fèi)形勢來看，磷肥供求矛盾比較大，我國仍將是世界上磷肥進(jìn)口最多的國家之一。 本設(shè)計(jì)的立體思想 過磷酸鈣工業(yè)化生產(chǎn)以來的百余年間，由于具有生產(chǎn)工藝簡單，生產(chǎn)操作易于掌握；生產(chǎn)設(shè)備容易制造，投資較省；施用后見效快，增產(chǎn)顯著等特點(diǎn)。 使其一直是磷肥工業(yè)生產(chǎn)的主要品種。但是由于過磷酸鈣在實(shí)際應(yīng)用中 ，由于過their own coditsevlphra,mxukgf.()ybTwqCzjSAX磷酸鈣中含有大量不溶于水的物質(zhì)使其很容易潮解， 當(dāng)含有過量游離酸或經(jīng)常接觸潮濕空氣時(shí)，就能吸濕結(jié)塊。因而解決過磷酸鈣的易結(jié)塊問題成為了 很多生產(chǎn)廠非常關(guān)注的問題。 因此本設(shè)計(jì)根據(jù)這些問題以期設(shè)計(jì)出 低耗能、低污染、高產(chǎn)出且不易結(jié)塊的過磷酸鈣生產(chǎn)工藝。 昆明理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 生產(chǎn)工藝 7 2 生產(chǎn)工藝 過磷酸鈣生產(chǎn)的主要工序是： ； 成； ； 。 在熟化期中，應(yīng)不斷進(jìn)行翻堆，使水分進(jìn)一步蒸發(fā)并降低物料溫度，促使第二階段反應(yīng)進(jìn)行并改善產(chǎn)品物性。熟化期一般為 3～ 15天。經(jīng)熱化后的過磷酸鈣還含有一定量 (%～ 8%P2O5)的游離磷酸，會(huì)給運(yùn)輸、貯存、施肥等帶來困難，故在產(chǎn)品小廠前應(yīng)中和游離酸。中和的 方法有： 速作用的物料，如石灰石、骨粉、磷礦粉等； ，即氨化，但應(yīng)嚴(yán)格控制加氨量或銨鹽用量。 過磷酸鈣經(jīng)中和后，產(chǎn)品的物理性能得到改善，減少了吸濕和結(jié)塊性；氨化后的過磷酸鈣增加了含氮量，使肥效得到進(jìn)一步提高。中和后的過磷酸鈣送去造粒，干燥后得到粒狀的過磷酸鈣。 含氟廢氣引入氟吸收塔用水洗滌吸收，得到氟硅酸溶液，然后進(jìn)一步加工成氟硅酸鈉、氟化鈉、氟化鋁、冰晶石、氟化氫等副產(chǎn)品，供化工、醫(yī)藥、冶金、搪瓷、建材等工業(yè)部門應(yīng)用，特別是氟化氫具有重 要的應(yīng)用。 過磷酸鈣生產(chǎn)中的化學(xué)反應(yīng) 生產(chǎn)過磷酸鈣的主要化學(xué)反應(yīng)可以分為兩個(gè)階段。第一階段是硫酸分解磷礦生成磷酸和半水硫酸鈣： 7Ca5F(PO4)3＋ 35H2SO4＋ 1721 H2O===21H3PO4＋ 35CaSO4 21 H2O＋ 7HF (21) 這一階段的反應(yīng)進(jìn)行得很快，一般在半小時(shí)或更快時(shí)間內(nèi)即可完成。此反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)物料溫度能很快升高到 100℃ 以上。在很短時(shí)間內(nèi)。半水硫酸鈣結(jié)晶轉(zhuǎn)變 為無水物： 2CaSO4 21 H2O===2 CaSO4＋ H2O (22) 只有當(dāng)硫酸完全消耗之后，生成的磷酸才能繼續(xù)分解磷礦而形成磷酸一鈣： 3Ca5F(PO4)3＋ 21H2PO4＋ 15H2O===15Ca(H2PO4)2 H2O＋ 3HF (23) their own coditsevlphra,mxukgf.()ybTwqCzjSAX形成的磷酸一鈣溶解在磷酸溶液中，當(dāng)溶液被磷酸一鈣飽和以后，隨著分解反應(yīng)的進(jìn)行，從溶液中不斷析出 Ca(H2PO4)2H 2O結(jié)晶。生成過磷酸鈣 的總反應(yīng)式為： 2Ca5F(PO4)3＋ 7H2SO4＋ 3H2O===3Ca(H2PO4)2 H2O＋ 7CaSO4＋ 2HF (24) 反應(yīng)的第一階段，是過磷酸鈣在化成室中化成時(shí)完成的，第二階段反應(yīng)在化成室中開始，而后還要在倉庫堆放產(chǎn)品期間繼續(xù)很長一段時(shí)間。 熟化后的過磷酸鈣中如果有多余的游離酸則應(yīng)該用堿性物料進(jìn)行中和： 2H3PO4＋ CaCO3=== Ca(H2PO4)2＋ CO2＋ H2O (25) 過程 中的副反應(yīng) 在分解磷礦時(shí)，磷礦中所含的雜 質(zhì)如方解石、白云石、霞石、海綠石等也能被硫酸分解，其反應(yīng)如下： CaCO3 ＋ H2SO4===CaSO4＋ CO2＋ H2O (26) MgCO3＋ H2SO4=== CO2＋ H2O＋ MgSO4 (27) Fe2O3＋ H2SO4 ＋ Ca(H2PO4) 2===2Fe(H2PO4) 3＋ CaSO4 ＋ 3H2O (28) Al2O3＋ H2SO4 ＋ Ca(H2PO4) 2===2Al(H2PO4) 3＋ CaSO4 ＋ 3H2O (29) 隨著第二階段反應(yīng)的進(jìn)行和液相中游離磷酸濃度的降低，鐵和鋁的酸式磷酸鹽轉(zhuǎn)化為難溶的中性磷酸鹽： Fe(H2PO4)3＋ 2H2O ===FePO42H 20＋ 2H3PO4 (210) Al(H2PO4)3＋ 2H2O ===Al PO42H 20＋ 2H3PO4 (211) 在反應(yīng)過程中生成的 HF能同礦石所含的 SiO2作用生成氟硅酸： 4HF＋ SiO2 === SiF4＋ 2H2O (212) 在制取過磷酸鈣的過程中，約 40%的氟以 SiF4形式逸出。 當(dāng)氣體冷卻時(shí)。 SiF4和水蒸氣相互作用。 3SiF4 ＋ 2HF === H2SiF6 (213)昆明理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 生產(chǎn)工藝 9 生產(chǎn) 工藝流程圖 過磷酸鈣干法生產(chǎn)工藝主要工序是：硫酸與磷礦粉混合；料漿在化成室內(nèi)化成；過磷酸鈣在倉庫內(nèi)熟化；含氟廢氣中氟的回收 。干燥與造粒。圖 21為過磷酸 鈣的生產(chǎn)工藝流程圖 . 圖 21 過磷酸鈣生產(chǎn)工藝流程圖 過磷酸鈣 生產(chǎn)工藝流程簡介 一定濃度的硫酸與磷礦粉經(jīng)過各自計(jì)量后進(jìn)入混合機(jī)進(jìn)行混合，反應(yīng)。 料漿隨著膠帶向前移動(dòng)，并且逐漸固化，到達(dá) 端部時(shí)即被切削器切碎，經(jīng)過撒揚(yáng)后送往熟化倉庫進(jìn)行熟化。皮帶化成室的膠帶上方設(shè)有罩子將化成室進(jìn)行密封，混合、化成過程中所產(chǎn)生的水蒸氣、含氟氣體可以由排風(fēng)機(jī)通過罩子上方的排氣孔連續(xù)抽至 氟吸收系統(tǒng)進(jìn)行吸收和洗滌。圖 22為皮帶化成室生產(chǎn)過磷酸鈣的工藝流程圖 。 水 粒狀過磷酸鈣 混合化成 中和 熟化 造粒 篩分 干燥 含氟氣體、水 洗滌塔 尾氣 磷礦粉 硫酸 氨 CO2 水 破碎 返料 their own coditsevlphra,mxukgf.()ybTwqCzjSAX 圖 22 皮帶化成室生產(chǎn)過磷酸鈣的工藝流程圖 [2] 1— 礦粉加料斗； 2— 星形加料器； 3— 皮帶計(jì)量器； 4— 硫酸高位槽； 6— 臥式 混合機(jī)； 7— 皮帶化成室； 8— 切削器 在過磷酸鈣生產(chǎn)中一部分氟以 SiF4的形式逸出 ，剩余的含氟化合物則以各種形式存在于過磷酸鈣中。為了符合勞動(dòng)保護(hù)和環(huán)境保護(hù)規(guī)定的要求，過磷酸鈣工廠通常都是將混合、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。含氟氣體吸收工藝流程如圖 23所示。 圖 23 氟氣體吸收工藝流程圖 [2] 1— 1 號(hào) 雙（單）軸形撥水輪吸收室； 2— 2 號(hào) 雙（單）軸形撥水輪吸收室 ； 3— 1 號(hào)除沫器；4— 吸收塔； 5— 2 號(hào)除沫器； 6— 排風(fēng)機(jī)； 7— 排氣筒； 8— 1 號(hào)循環(huán)泵； 9— 2 號(hào) 循環(huán)泵 昆明理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 生產(chǎn)工藝 11 由混合、化成系統(tǒng)來的含氟氣體，在排風(fēng)機(jī)的抽引下依次通過 1號(hào)雙（單）軸形撥水輪吸收室、 2 號(hào)雙（單）軸形撥水輪吸收室、 1 號(hào)除沫器、吸收塔、 2號(hào)除沫器，最后經(jīng)排氣簡放空。各除沫器分離氣體攜帶的液沫后，分別由循環(huán)泵送回吸收室、吸收塔循環(huán)使用。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。同時(shí)，用新鮮水補(bǔ)充吸收塔作洗滌液。排風(fēng)機(jī)應(yīng)能使混合、化成系統(tǒng)維持 295Pa 的負(fù)壓，以免含氟氣體外逸污染操作環(huán)境。但負(fù)壓也不宜過高，否則將有過多的空氣進(jìn)入系統(tǒng) .從而降低含氟氣體的濃度，影響吸收效率。 降溫熟化流程 采用降溫熟化流程時(shí)，新鮮過磷酸鈣經(jīng)過最初的撒揚(yáng)，以及后來在倉庫中的轉(zhuǎn)堆、翻堆中，由于被空勤冷卻和水分的蒸發(fā)，溫度有所降低，液相中 H+濃度有所升高 ，反應(yīng)生成的磷酸二氫鈣的溶解度下降，逐漸從溶液中結(jié)晶出來，使液相中 H+濃度和適度增 大溫度降低還可以使因攪拌混合不均勻而生成的磷酸氫鈣鈍化膜溶解有利于磷礦的繼續(xù)分解。另外鐵鋁雜質(zhì)所形成的酸性 磷酸鹽在高溫下會(huì)轉(zhuǎn)變成中性磷酸鹽，從而使有效 P2O5退化。因此，在用含 R2O5較多的中低品位磷礦時(shí)，宜采用低溫熟化流程。 保溫熟化流程 在某些高品位磷礦以及 MgO 含量較高的磷礦生產(chǎn)過磷酸鈣時(shí)，宜采用保溫熟化流程，既新鮮過磷酸鈣不撒揚(yáng)，熟化過程不翻堆以保持料堆的溫度，加速熟化的反應(yīng)。 從化成皮帶機(jī)切削后的料堆用抓斗移至熟化堆，待熟化期滿，檢驗(yàn)合格后再用抓斗轉(zhuǎn)移至成堆對(duì)準(zhǔn)備出廠。 和工序 如圖 24中和工藝流程 所示， 熟化后的過磷酸鈣用橋式起重機(jī)裝入紛飛料斗，由料斗的出口閘門板調(diào)節(jié)加料量，使熟化后的過磷酸鈣按一定的速度在膠帶運(yùn)輸機(jī)上。中和劑則通過中和劑加料斗，并經(jīng)星形下料機(jī)定量的加到膠帶運(yùn)輸機(jī)上。將這兩種物料由膠帶輸送機(jī)同時(shí)送入打散機(jī) ，在其中打散混合后，由膠帶運(yùn)輸機(jī)直接裝車或送至造粒系統(tǒng)。 their own coditsevlphra,mxukgf.()ybTwqCzjSAX24 中和工藝流程圖 [11] 1— 橋式抓斗起重機(jī)； 2— 粉肥料斗； 3— 中和劑加料斗； 4— 星形下料機(jī) 5— 膠帶輸送機(jī)；6— 打散機(jī)； 7— 膠帶輸送機(jī) 如圖 25為 造粒工藝流程圖。 圖 2— 5 造粒工藝流程圖 [11] 昆明理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 生產(chǎn)工藝 13 1皮帶輸送機(jī)； 2加料斗； 3膠帶加料器； 4回轉(zhuǎn)造粒機(jī)； 5回轉(zhuǎn)干燥機(jī)； 6斗式提升機(jī)； 7雙層振動(dòng)篩 8— 雙輥破碎機(jī) 9— 回轉(zhuǎn)冷卻機(jī)； 10— 返料螺旋輸送機(jī)； 11— 燃燒爐； 12— 1 號(hào) 組式旋風(fēng)分離器 ； 13— 1 號(hào)耕風(fēng)機(jī)； 14— 離心洗滌器 15— 洗滌塔； 16— 旋風(fēng)除沫器； 17— 2 號(hào)組式旋風(fēng)分離器； 18— 2 號(hào)耕風(fēng)機(jī) 熟化過磷酸鈣經(jīng)皮帶輸送機(jī)、加料 斗和 膠 帶加料器加入造粒機(jī)。與此同時(shí)，返料也經(jīng) 加料 斗、 膠帶 加料器加入造粒機(jī)中，并適當(dāng)噴水使過磷酸鈣增濕在造粒機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)下團(tuán)聚成粒。濕的粒狀過磷酸鈣 落入干燥機(jī)與熱爐氣并流進(jìn)行干燥。干燥后的粒狀過磷酸鈣離開干燥機(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。冷卻后的粒狀過磷酸鈣經(jīng) 斗 式提升機(jī)送去篩分＞ 14mm 的大顆粒，經(jīng)破碎后再次篩分 小于 1mm 的粉粒，則作為返料送回造粒機(jī)與粉狀過磷酸鈣一起造粒； 1～ 4mm 的顆粒，即為粒狀過磷酸鈣成品，送包裝工序裝袋出廠。干燥過程逸出的廢氣，先經(jīng)收塵，再洗滌凈化后放空。從冷卻機(jī)逸出的廢氣，經(jīng)收塵后放空。