【正文】 2H2O(s) 824 2 1292 286 2 1871 ? ?? ?324 /48 2861292282418712 OFem olkJ?? ?????????? ? (e) Al2O3 (s)＋ 2H3PO4 (25%)＋ H2O(L) → 2AlPO4 2H2O(s)+3H3PO4 (30%)＋ HF(aq) 6872 5 815 10 286 5 2023 3 1292 316 ? ? ? ?? ?? ?3451 a/500 28610821568 7231612 92320 235 POFCm olkJ?? ?????????????? ? (b) CaF2(S)＋ H2SO4 (95%)＋ 2H2O(L)→ CaSO4把各物質(zhì)的標準生成熱都寫在反應式中該物質(zhì)下方。 P2O5： m ?? CaO： ? Fe2O3 ： ? Al2O3： ? MgO： ? CO2： ? 貴州理工學院本科畢業(yè)設計（論文）第 21 頁 F： 1927 ? SO3 : ? Na2O: ? K2O: ? SiO2: ? 將以上結果列表如下： 組分 P2O5 CaO Fe2O3 Al2O3 Mgo CO2 F SO3 Na2O K2O SiO2 % mol/Kg 礦 將化學分析的結果按照礦里面可能存在的化合物形式組合成各種化合物，并計算各物質(zhì)的量如下： （ 1） Ca5F(PO4 )3 磷礦里面 2 O5 相當于 1molCa5F(PO4 )3，故 Ca5F(PO4 )3 ?? （ 2） CaF2 磷 礦 里 面 含 氟 ， 其 中 來自 Ca5F(PO4)3 ，故 CaF2 m ??? （ 3） MgCO3 因為 1molMgO 相當于 1molMgCO 3 ， 1kg 礦中含 MgO ，故 MgCO3 ? （ 4） CaCO3 礦中 CaO 為 ，除去 Ca5F(PO4 )3 里面 CaO ? 和 CaF2 之后，剩下的是 CaCO3 ，故 CaCO3 ? ? m o ????? 將上述計算結果列組分 Ca5 F(PO 4 ) 3 CaCO 3 MgCO 3 Fe2O3 Al2O3 CaF 2 SIO2 mol/Kg 礦 貴州理工學院本科畢業(yè)設計（論文）第 22 頁 表如下： 下面計算的標準 反應熱都是用反應物和生成物的標準生成熱來得到的。計算不考慮標準反應熱（ 25℃，）和參考溫度下的反應熱（ 0℃， ）之間的差別。本設計熱量衡算的參考溫度為 0℃。 2H2O 56 172 100 m 根據(jù)次要組分分配表得到不溶性酸的含量： m=＋ ＋ ＋ ＋＋ ＋ ＋ = kgm ?????磷石膏 kgm OP %98%981% ????? ）（總含量 貴州理工學院本科畢業(yè)設計（論文）第 16 頁 (式子 98%是轉(zhuǎn)化率， 98%是洗滌效率 ) kgmOP % ???? ）（未分解 kgmOP 5 4 6 0 ???水溶性 （ 4）生成反應料漿量 ∵料漿的液固比為 2:1，即液相：固相 =2:1 kgm 0 3 6 8120 1 5 6 ???? ）（反應料漿量 kgm ???液相量 kgm OP 0 0 %250 2 1 252 ??? （ 5）成品磷酸量 kgm %25 )%4100(%98%98% ???????成品磷酸量 kgm OP 8 2 %252 9 0 352 ??? （ 6）機械損失 kgm % ???機械損失 （ 7）過濾后濾餅含液量 ∵ kgm ?磷石膏 濾餅含液量（以干磷石膏為基準）為 45% ∴過濾后濾餅含液量為： kgm 6 5 8 3%4510 1 5 6 ???? ）（慮后濾餅 （ 8）一次洗滌后濾餅含液量 ∵一次洗滌后濾餅含液量（以干磷石膏為基準）為 35% ∴ kgm %351 ???一洗石膏 （ 9）二次洗滌后濾餅含液量 ∵二次洗滌后濾餅含液量（以干磷石膏為基準）為 27% ∴ kgm %271 ???二洗石膏 （ 10）三次洗滌后濾餅含液量 ∵三次洗滌后濾餅含液量（以干磷石膏為基準）為 20% kgm %201 ???三洗石膏 （ 11）回入系統(tǒng)的濾液量 （指返回到萃取槽的濾液量 =料 漿中的液相量 成品酸 濾餅中含液量） kgm ????回入系統(tǒng)的濾液量 貴州理工學院本科畢業(yè)設計（論文）第 17 頁 kgm OP 5 1 %250 6 3 852 ??? （ 12）洗滌用水量 對系統(tǒng)作物料衡算： 已知： kgm ?成品酸 kgm ?逸出氣體 kgm ?機械損失 kgm ?三洗石膏 kgm SOH ? kgm 100?磷礦 其中： 三洗石膏逸出氣體機械損失成品酸輸出系統(tǒng) mmmmm ???? = 0 1 9 55 2 2 9 0 3 ??? = 洗滌用水磷礦硫酸輸入系統(tǒng) mmmm ??? =+ 洗滌用水m 因為： 輸入系統(tǒng)輸出系統(tǒng) mm ? 則： 9 6 2 37 4 9 0 ?? 洗滌用水m 7 8 9 09 6 2 3 ??洗滌用水m = （ 13）淡磷酸量 系統(tǒng) 硫酸 逸出氣體 成品酸 洗滌用水 磷礦 磷石膏 反應槽 硫酸 磷礦 逸出氣體 生成循環(huán)料漿 稀磷酸 貴州理工學院本科畢業(yè)設計（論文）第 18 頁 對萃取槽作物料衡算： 已知： kgm 0 68?循環(huán)料漿 kgm ?逸出氣體 kgm ?硫酸 kgm 100?磷礦 其中： 逸出氣體循環(huán)料漿輸出系統(tǒng) mmm ?? = ? = 磷礦硫酸輸入系統(tǒng) mmm ?? = ? = 所以： 輸入系統(tǒng)輸出系統(tǒng)回稀磷酸 mmm ?? = ? = 校正： 回稀磷酸磷礦硫酸輸入系統(tǒng) mmmm ??? = ?? = 輸出系統(tǒng)mkg ? 返回系統(tǒng)稀 磷酸中含有的 P2O5: 5252525252 OPOPOPOPOP mmmmm 磷礦未分解機械損失循環(huán)料漿 ???? = ??? = P2O5濃度： %%100 %10052 ????稀磷酸mm OP 貴州理工學院本科畢業(yè)設計（論文）第 19 頁 物料匯總 輸入 輸出 名稱及規(guī)格 物料量（ kg） % 名稱及規(guī)格 物料量（ kg） % 磷礦粉（ %P2O5） 成品 磷 酸（ 25%P2O5） 硫酸（ 95%H2SO4） 逸出的氣體 洗滌用水 機械損失 三洗石膏 總計 總計 設計要求年操作日取 300 天，每天 24 小時連續(xù)運行，則 裝置每小時成品磷酸產(chǎn)量為 ： 10250000 3 ?? ? 由于以 100kg 磷礦為基準可得成品磷酸 ，所以換算為上列物料時的系數(shù)為： ? 將物料平衡 匯總表 中的各 量 均乘以系數(shù) ， 得到 物料 流量 平衡列于下 表所示。 因此 ： kgm SOH %42%100 ??? kgm SOH %59 ?? （ 2） 逸出氣體量 根據(jù)分配表可知 排出氣體 里面 含 有 CO HF、 SiF4和 H2O。 貴州理工學院本科畢業(yè)設計（論文）第 14 頁 3 工藝 計算 物料 恒算 計算基礎數(shù)據(jù) （ 1） 磷礦組成成分表 組分 P2O5 CaO Fe2O3 Al2O3 MgO CO2 SO3 SiO2 Na2O K2O F 其他 % （ 2）硫酸濃度是 95%，是 理論用量的 106% （ 3）料漿液固比是 2:1 （ 4）磷礦中 P2O5轉(zhuǎn)化率為 98% （ 5）濾餅含液量： 名稱 過濾濾餅 一洗濾餅 二洗濾餅 三洗濾餅 含液量 /% 45 35 27 20 （ 6）過濾工藝里面 P2O5的回收率為 96%，成品磷酸主要組成 P2O5的含量為 25% （ 7）水分蒸發(fā)率取 20％（水分蒸發(fā)量以 100kg 磷礦計） （ 8）第一次洗滌率取 98％ （ 9）第二次洗滌之后濾餅里面水溶性 P2O5殘留率為 ，第三次洗滌之后濾餅里面水溶性 P2O5殘留率為 。全年按 365天計算，可進行一次 20 天的大修， 5 次每次 5 天的中修和 10 次每次 2 天的小修。除垢是裝置清洗的最重要的一個部分，其中管線和泵，過濾系統(tǒng)和濃縮系統(tǒng)則需要經(jīng)常清洗。 二水物濕法磷酸生產(chǎn)流程圖 二水濕法磷酸生產(chǎn)包括酸解（磷礦分解反應）與過濾（磷酸與磷石膏的分離）兩個主要工序，其工藝流程見下圖。一洗液通過一洗液泵全部都送到了酸解槽，二洗液和 貴州理工學院本科畢業(yè)設計（論文）第 13 頁 三洗液也分別通過二洗液泵和三洗液泵后返回到過濾機逆流洗滌濾餅里面。濾餅用了三次逆流洗滌，每一次過濾洗液都集中在氣液分離器的相對應格里面，在經(jīng)過了氣液分離后，過濾洗液 也相對應的進入濾洗液中間槽的洗液格里面。過濾后得到的磷石膏濾餅，利用逆流洗滌法可以進行磷酸溶液回收。因此鑒于上述二水法的這些優(yōu) 點，本次設計我選用二水法來進行磷酸生產(chǎn)。 濕法磷酸工藝流程有二水法、半水法、半水 二水法、二水 半水法和無水法五種，上述五種方法除了無水法之外其余幾種的都是比較成熟的生產(chǎn)工藝，在磷收率、物耗、能耗、磷礦適應性、磷石膏活性等方面各有其優(yōu)缺點 [9] 。硝酸法在工業(yè)上極少應用，因為有價格高、硝酸能耗高、流程長等缺點；鹽酸法副產(chǎn)物氯化鈣不僅不容易經(jīng)濟的進行回收、而且回收工藝十分復雜，因此工藝上也極少應用；硫酸法的最大特點是產(chǎn)物之間采用最簡單的液固分離，具有前兩種不可比較的優(yōu)勢。因此對于這種磷礦一般采用反浮選法，即工藝上一般先浮選碳酸鹽礦物，然后再浮選磷酸鹽礦物，當然也可根據(jù)實際和當?shù)靥厣珌磉M行選擇。 選礦工藝一般使用常規(guī)的浮選法就可獲得質(zhì)量較好和成本較低的精礦。 建廠 位置圖如下： 工藝設計的選擇論證 原料工序 開陽磷礦品位一般為中低品位，在磷酸的實際生產(chǎn)之中，對系統(tǒng)平衡起決定性因 貴州理工學院本科畢業(yè)設計（論文）第 12 頁 素的是磷礦品位，生產(chǎn)過程里控制生產(chǎn)的磷酸濃度為定值時，磷礦品位越低，那么相對應的加入過濾系統(tǒng)的洗滌水量應該越少，并且廢渣的洗滌程度也會受到一些影響。 水資源 開陽縣境內(nèi)河流均屬長江水系的烏江流域區(qū)，有大小河流 60 余條，主要河流有烏江干流及其支流清水江、魚梁河、谷撒河、洋水河、那卡河等。地貌屬黔中丘原盆地分區(qū)，處于