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PAGE PAGE １７ 磷酸工艺知识讲解 第一讲 二水湿法磷酸工艺原理 一、湿法磷酸生产化学反应原理 1、反应方程式： Ca5(PO4)3F + 5H2SO4+ 5n?H2O = 5CaSO4?nH2O + 3H3PO4 + HF 磷矿石 硫酸 磷石膏(副产品) 磷酸(产品) 尾气 其中，未定变量n有三种值，分别为0、1/2、2，则对应的副产品也分为三种，分别为无水物、 半水物与二水物。同时对应的生产方法也分别叫：无水法、半水法与二水法。在实际的国内乃至国 际工业生产中，二水法磷酸的生产工艺占80%以上。 2、二水法磷酸工艺原理：当n=2时，1中的方程式为： Ca5(PO4)3F + 5H2SO4 + 10H2O = 5CaSO4?2H2O + 3H3PO4 3、硫酸分解中磷矿分两步完成 ① 磷矿首先被磷酸分解： Ca5(PO4)3F+7H3PO4=5Ca(H2PO4)2+HF ② Ca(H2PO4)2 5Ca(H2PO4)2 + 5H2SO4 + 10H2O = 5CaSO4?2H2O + 10 H3PO4 由上可知，磷矿在反应槽中首先与槽内的磷酸反应，所以工艺上应将硫酸加入点放在磷矿加入 点的后面位置。 4、什么叫二水湿法磷酸工艺？ 磷酸的工业生产方法分为热法生产与湿法生产两类。从广义上讲，凡是用酸分解磷矿制成的磷酸， 称为湿法磷酸，通常用硫酸分解磷矿，所以上述用硫酸分解磷矿，且副产品是二水物的磷酸生产工 艺称为二水湿法磷酸工艺。 5、二水法工艺技术主要特点：（与半水法或其它方法相比较） ① 流程简单、操作稳妥可靠； ② 装置建厂数量最多，且单系列生产规模最大，居各种工艺之首； ③ 对磷矿适应性强，特别对我国磷矿品位低，杂质含量高的情况尤为适用； ④ 在较低的酸温和较低的酸浓度下操作，使得衬胶设备和不锈钢设备使用寿命延长； ⑤ 二水石膏过滤不受过滤机类型限制，转台式、翻盘式及带式均可使用； ⑥ 工业化磷酸装置P2O5收率一般在94%——96%之间。 二、湿法磷酸生产的原料 湿法磷酸生产的主要原料是磷矿与硫酸。两种原料所占费用约为生产成本的80%——90%。 （一）硫酸。常用的硫酸浓度为93%——98%，我厂采用98%硫酸。在生产中，硫酸浓度应考虑两种因素：水的平衡与反应温度。 附：磷酸生产中，影响水平衡的因素有：①磷矿 P2O5含量；② 成品磷酸浓度；③ 加入硫酸浓度； ④ 系统总的蒸发水；⑤ 磷石膏滤渣的游离水。 （二）磷矿： 影响磷矿质量的因素： 1、品位，即P2O5含量。品位越高，越利于生产。实际上一般要求≥28%。 2、CaO含量（常用CaO/ P2O5表示）。CaO/ P2O5是决定硫酸单耗的主要因素。一份CaO要消耗1.75份硫酸。CaO/ P2O5 理论比值为1.31，超过该值则需要消耗额外的硫酸。一般要求CaO/ P2O5≤1.45～1.55。 3、MgO含量。MgO存在，① 反应过程中使料浆粘度增大；② 反应中中和部分H+，多消耗硫酸；③ 使成品肥吸湿性增大，一般要求MgO/ P2O5 ≤0.05～0.1 4、倍半氧化物（Fe2O3+Al2O3／ P2O5 ）含量。磷矿中的铁、铝、统称倍半氧化物，常用R2O3表示。其对生产的影响：① 干扰CaSO4结晶成长，但少量合适Al2O3/ P2O5比对结晶成长有利；② 生成相应磷酸盐沉淀，与磷石膏一起排出，造成P2O5损失；③ 生成淤渣给储存运输带来困难；④堵塞滤布和滤饼孔隙使过滤困难，一般要求R2O3/ P2O5≤0.1 5、SiO2含量。① 反应时生成的HF首先与SiO2作用生成氟硅酸，降低HF的强腐蚀性，有利于生产；② 过多的硅与磷石膏一起析出，增加过滤的负荷。 6、分散性泥质的含量。不参加反应，随磷矿石一起沉淀，过滤时易堵塞滤布，降低过滤速度。粒径40μm下泥质危害最大，含量达4%——5%时过滤困难。 7、有机物含量。① 生成泡沫，使反应、料浆输送、过滤困难；② 形成细小碳粒易堵滤布。 （附：2～7为杂质含量，其中3、4为有害杂质。磷矿中允许的杂质含量与P2O5含量有关，P2O5高的磷矿，相对可允许有较多的杂质，因此规定杂质含量用相对含量）。 三、结晶 生产中要求获得粗大、整齐、均匀的硫酸钙结晶。（目的） 反应中，Ca2+与SO42—碰撞生成结晶，结晶的主要动力依靠系统中SO42—过量，形成过饱和状态。在恒定过饱和且过饱和又不大的等温结晶