過磷酸鈣的干法生產(chǎn)工藝

1、濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）(冶金化工系)題 目 過磷酸鈣的干法生產(chǎn)工藝 專 業(yè) 應(yīng)用化工 班 級 化工0603 姓 名 王大海 學(xué) 號 06120325 指導(dǎo)教師 崔海燕 完成日期 摘要 過磷酸鈣工業(yè)化生產(chǎn)以來的百余年間，一直是磷肥工業(yè)生產(chǎn)的主要品種。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?。皇┯煤笠娦Э?，增產(chǎn)顯著等特點(diǎn)。過磷酸鈣在各種磷肥新品種不斷涌現(xiàn)的情況下產(chǎn)銷量仍持高不下。本文介紹了過磷酸鈣工業(yè)生產(chǎn)的方法、原理、工藝條件及主要設(shè)備，通過混合化成、熟化中和、含氟氣體吸收、造粒與干燥四個方面重點(diǎn)介紹了過磷酸鈣的工業(yè)生產(chǎn)

2、的過程 。并對單位質(zhì)量參加反應(yīng)的原料進(jìn)行物料衡算和熱量衡算，以期獲得低耗能、低污染、高產(chǎn)出的過磷酸鈣生產(chǎn)工藝。關(guān)鍵詞：過磷酸鈣干法 濕法 混合化成 熟化中和 造粒與干燥工藝計算第一章 概述1.1過磷酸鈣的物理化學(xué)性質(zhì)和用途 過磷酸鈣系以硫酸分解磷礦制得的一種單一磷肥，屬水溶性磷肥。它的外觀為淺灰色、深灰色或褐色的疏松多孔粉末或顆粒狀。粉狀過磷酸鈣的堆密度0.81. 25/m3，粒狀過磷酸鈣的堆密度0.851. l2t/m3，顆粒強(qiáng)度19. 649. 0N/粒。過磷酸鈣的主要成分為一水磷酸二氫鈣Ca(H2PO4)2H2O和無水硫酸鈣CaSO4，二者合計接近總量的80，其次為水分及游離磷酸，另含有

3、少量從磷礦帶入的Na+、K+ 、Mg2+、Fe2+、Fe3+、Al3+等陽離子和F- , SiF62-等陰離子雜質(zhì)。商品過磷酸鈣含有3.5%5.5%游離酸(以P2O5計)，所以它的水溶液呈微酸性，其pH在3左右。過磷酸鈣的游離酸含量如果過高，將會影響其物理性質(zhì)與吸濕性，并腐蝕容器、運(yùn)輸設(shè)備和農(nóng)業(yè)機(jī)械;若實行拌種施肥，則將降低種子的發(fā)芽率。為使出廠產(chǎn)品的游離酸含量符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，首先應(yīng)嚴(yán)格控制生產(chǎn)工藝條件；倘仍未達(dá)標(biāo)，則要在產(chǎn)品出廠前進(jìn)行中和。直到游離酸含量符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。如用氨中和過磷酸鈣的游離酸，所得的產(chǎn)品稱為氨化過磷酸鈣，簡稱氨化普鈣。過磷酸鈣被加熱至120以上時，其中的一水磷酸二氫鈣Ca(H

4、2PO4)2H2O即失去結(jié)晶水而成為無水磷酸二氫鈣Ca(H2PO4)2，水溶性P2O5含量隨之降低。若繼續(xù)加熱到150,無水磷酸二氫鈣即失去結(jié)合水而轉(zhuǎn)化成焦磷酸氫鈣CaH2P2O7，同時失去肥效。如再繼續(xù)升溫至270以上，過磷酸氫鈣將轉(zhuǎn)變成枸溶性的偏磷酸鈣Ca(PO4)2。因此，在生產(chǎn)粒狀過磷酸鈣時，必須嚴(yán)格控制干燥溫度。過磷酸鈣除了能直接作為單一磷肥施用外，還可用作復(fù)混肥料的原料，與有氨和(或)鉀養(yǎng)分標(biāo)明量的肥料一起，按照需要的復(fù)混肥料品級加工。磷酸二鈣Ca(PO4)2及二水磷酸二鈣Ca(H2PO4)22H2O等磷酸鹽能溶于動物體內(nèi)的胃酸。其中的鈣和磷能參與動物體內(nèi)的新陳代謝，又是骨骼、荷爾

5、蒙、酶和維生素的組成元素。因而是參加動物體內(nèi)生物化學(xué)能量轉(zhuǎn)化必不可少的元素。過磷酸鈣可作生產(chǎn)飼料添加劑的原料。加工的方法有鍛燒脫氟法和水萃中和沉淀法。產(chǎn)品通稱為飼料磷酸鈣、簡稱飼鈣。鍛燒脫氟法系將過磷酸鈣于11001350（進(jìn)行鍛燒，使過磷酸鈣中的大部分氟被脫除而成為磷酸二鈣Ca(PO4)2。它不溶于水而能溶于檸檬酸和中性檸檬酸按溶液.其氟、砷及重金屬等有害雜質(zhì)含量如能符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，即可作為飼料添加劑。 1.2過磷酸鈣的生產(chǎn)方法簡介 過磷酸鈣的生產(chǎn)方法有多種方法。按操作方式可分為間歇法、半連續(xù)法和連續(xù)法三種。間歇法是磷礦與硫酸的混合、化成分別在間歇操作的設(shè)備中分批進(jìn)行。早期過磷酸鈣的生產(chǎn)均采用

6、這種方法。后來僅有少數(shù)小型工廠沿用。半連續(xù)法則是酸、礦混合在間歇操作的設(shè)備中進(jìn)行。而化成工序為連續(xù)運(yùn)行;或者相反，即酸、礦在連續(xù)操作的設(shè)備中混合，而化成工序間歇操作少數(shù)中、小型工廠采用半連續(xù)法生產(chǎn)。連續(xù)法是各生產(chǎn)工序都是在連續(xù)操作的設(shè)備中進(jìn)行。這是現(xiàn)今過磷酸鈣工廠普遍采用的生產(chǎn)方法。 根據(jù)不同的原料工藝條件.過磷酸鈣的生產(chǎn)方法可分為稀酸礦粉法(簡稱干法)和濃酸礦漿法(簡稱濕法)。 稀酸礦粉法是世界上廣泛采用的一種方法，故又稱為傳統(tǒng)法。它是用濃度為6078%的稀硫酸與磷礦粉混合，再經(jīng)過化成及熟化工序制成粉狀過磷酸鈣。此處的所謂稀硫酸是相對于92.5%及98%濃度的濃硫酸而言，實際上此法所用的硫酸

7、濃度是根據(jù)所用磷礦的特性以及其他的工藝條件來確定。按照不同的工藝條件.稀酸礦粉法中又有常規(guī)法、三高一細(xì)法(即高硫酸濃度、高硫酸溫度、高攪拌強(qiáng)度及細(xì)礦粉)與兩高兩低法(即低硫酸濃度、低硫酸溫度、高攪拌強(qiáng)度及高的礦粉細(xì)度)三種不同的操作法。 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。此法的特點(diǎn)是：濃硫酸經(jīng)計量后直接加入混合機(jī)與磷礦漿進(jìn)行反應(yīng)，省去了加水稀釋配酸和調(diào)溫的麻煩；磷礦加水濕磨，故磷礦不需干燥，因而可以露天堆存.既節(jié)省倉庫的投資，又節(jié)約燃料；濕磨磷礦較干磨磷礦的電耗低，生產(chǎn)強(qiáng)度高，勞動和環(huán)境條件好。濕磨磷礦的缺點(diǎn)是磨機(jī)中的鋼球消耗較干磨

8、磷礦時高約46倍。為使磷礦漿具有流動性，礦漿的最低水分含量因礦種而有所不同、親水性磷礦的礦漿最低水分含量偏高，致使用它生產(chǎn)的過磷酸鈣成品含水超過質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，并影響成品的物理性質(zhì)。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)。使礦漿水分含量偏高的問題基本上得到解。論文中將對稀酸礦漿法（干法）生產(chǎn)過磷酸鈣進(jìn)行詳細(xì)介紹。第二章 過磷酸鈣的干法生產(chǎn)原理過磷酸鈣干法生產(chǎn)的簡要過程是，在混合機(jī)內(nèi)將分別計量過的硫酸與磷礦粉連續(xù)地進(jìn)行混合反應(yīng)，反應(yīng)生成的料漿流入化成室并逐漸固化。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。新鮮過磷酸鈣堆置于倉庫中熟化

9、，并定期翻堆，以利于物料繼續(xù)后期的反應(yīng)，至取樣分析結(jié)果符合過磷酸鈣產(chǎn)品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，始可作為成品出廠。過磷酸鈣成品呈疏松多孔的粉狀或粉粒狀，通常稱為粉肥。如需生產(chǎn)粒狀過磷酸鈣或缺化過磷酸鈣，則可以對此粉肥進(jìn)一步加工。2.1化學(xué)反應(yīng)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。第一階段包括混合與化成工序，因受磷礦特性、工藝操作條件及工藝設(shè)備性能的影響，第一階段反應(yīng)需時數(shù)分鐘至1h不等。其主要的化學(xué)反應(yīng)式如下：7Ca5F(PO4)335H2SO417H2O=21H3PO435CaSO4H2O7HF (2-1)第一階段反應(yīng)的磷礦粉約為理論量的70，剩余的30磷礦與第一階段反應(yīng)生成的磷酸進(jìn)行反應(yīng)，

10、生成磷酸二氫鈣Ca(H2PO4)2H2O。與此同時，第一階段反應(yīng)所生成的CaSO4H2O失去結(jié)晶水，通常稱這個生產(chǎn)過程為熟化，是為第二階段反應(yīng)。同樣，因受磷礦特性及所含雜質(zhì)的影響，第二階段反應(yīng)需時數(shù)日至1個月不等。第二階段的主要化學(xué)反應(yīng)式如下： 3Ca5F(PO4)321H2PO415H2O=15Ca(H2PO4)2H2O3HF (2-2) 2CaSO4H2O=2 CaSO4H2O (2-3) 將以上三式合并即得出總的化學(xué)反應(yīng)式如下：2Ca5F(PO4)37H2SO43H2O=3Ca(H2PO4)2H2O7CaSO42HF (2-4)由于磷礦常含有數(shù)量不等的碳酸鹽，倍半氧化物及有機(jī)物等雜質(zhì)，因

11、而實際上除上列主要化學(xué)反應(yīng)外，同時還會發(fā)生下列諸反應(yīng)： (Ca,Mg)CO3H2SO4=(Ca,Mg)SO4 CO2H2O (2-5) (Fe,Al)2O3 3H2SO4 = (Fe,Al) 2(SO4)3H2O (2-6)同時，反應(yīng)生成的HF(見式 )與磷礦中混雜的SiO2相作用而生成SiF4，化學(xué)反應(yīng)式如下： 4HF SiO2 = SiF42H2O (2-7) 部分SiF4及CO2、水蒸氣共同逸出。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 SiO2H2O (2-8) 其余的SiF4與HF反應(yīng)生成氟硅酸： SiF4 2HF = H2

12、SiF6 (2-9)反應(yīng)生成的氟硅酸，隨即與磷礦中混雜的堿金屬化合物相作用生成氟硅酸鹽，并留存于過磷酸鈣中。2.2反應(yīng)機(jī)理和速度硫酸與磷礦粉(或磷礦漿)的反應(yīng)，同礦粉的粒度、硫酸的濃度、溫度和用量、混合時間及攪拌強(qiáng)度等密切相關(guān)。 由于硫酸與磷礦粉的反應(yīng)為液固相反應(yīng)，因此反應(yīng)速率與液固相接觸面積成正比，而礦粉的比表面積與礦粉的粒徑成反比。即是礦粉越細(xì)，比表固積越大，與硫酸的反應(yīng)也就越快。礦粉系由大小不同的顆粒組成，以致粒度較細(xì)的先與硫酸反應(yīng)，余下較粗的礦粒與磷酸反應(yīng)。這是第二階段反應(yīng)較第一階段反應(yīng)需時間長的原因之一。按照磷礦的P2O5 、CO2 、Fe2O3及A12O3組分計算硫酸定額(100份

13、質(zhì)量磷礦需用的100H2SO4質(zhì)量數(shù))，如生產(chǎn)時提高硫酸定額，則第一階段反應(yīng)終了時新鮮過磷酸鈣的產(chǎn)率、水分及游離P2O5、都將增加。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)。 游離P2O5，圖2- 1 H2SO4質(zhì)定額與過磷酸鈣的游離P2O5關(guān)系1第一階段反應(yīng)剛結(jié)束時的過磷酸鈣；2化成室的過磷酸鈣 由于游離P2O5增加了，必須用中和劑中和超過產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的游離P2O5同時，增加硫酸用量勢將提高生產(chǎn)成本。因此，實際生產(chǎn)的硫酸定額，一般僅較計算的硫酸定額稍稍高一點(diǎn)。過磷酸鈣生產(chǎn)所用的硫酸濃度對產(chǎn)品的各項工藝指標(biāo)也有一定的影響。同時，不同濃度的硫酸各自都

14、有一個最適宜的溫度。例如，H2SO4濃度為61.1%時，H2SO4的初溫宜為6575；濃度為62.5%時，H2SO4的初溫宜為6070；濃度為64%時，H2SO4的初溫則應(yīng)為5060。如提高硫酸的濃度及其初溫，則開始時與磷礦的反應(yīng)速度加快，因而形成硫酸鈣過飽和溶液的速度與硫酸鈣結(jié)晶速度均隨之增大，很快在尚未反應(yīng)的磷礦顆粒.上形成致密的硫酸鈣薄膜，使反應(yīng)受到阻滯，從而使磷礦的進(jìn)一步分解變慢。磷礦粉與硫酸的混合時間以及其攪拌強(qiáng)度，也是過磷酸鈣生產(chǎn)中的重要工藝指標(biāo)。混合攪拌目的是提高液相在磷礦顆粒表面的流速，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。同時，湍流的攪拌狀態(tài)可降低邊界層

15、中的溶液過飽和度，以利于生成較粗大的硫酸鈣結(jié)晶，因而在磷礦顆粒上形成滲透性較好的薄膜。使磷礦分解過程加快。磷礦粉與硫酸的混合時間以及其攪拌強(qiáng)度.既同磷礦的特性有關(guān)，又因不同的工藝設(shè)備而有差別。例如.在同樣的攪拌強(qiáng)度下，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。至于不同型式的混合設(shè)備，其攪拌方式及混合時間各有不同。因此，當(dāng)原料磷礦確定以后，應(yīng)取具有代表性的礦樣在模擬裝置中進(jìn)行評價試驗，以求取最優(yōu)化的各項工藝條件。 硫酸與磷礦粉在第一階段反應(yīng)較為激烈，生成的CaSO4H2O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)過程中逸出的二氧化碳等氣體使反應(yīng)物料出現(xiàn)許多孔隙。

16、它們吸附大量的液相。促使反應(yīng)料漿逐漸固化成為疏松多孔。反應(yīng)生成的CaSO4H2O系介穩(wěn)態(tài)。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)镃aSO4 。 因此，第一階段反應(yīng)即將結(jié)束時。CaSO4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。又因磷酸二氫鈣在磷酸中的溶解度較大，當(dāng)磷酸為磷酸二氫鈣所飽和時，其氫離子濃度降低，液相的反應(yīng)能力亦相應(yīng)下降，由于這些原因，致使第二階段反應(yīng)需要較長的時間。在第二階段反應(yīng)中，除進(jìn)行式 主要反應(yīng)外，Ca(H2PO4)2還將與第一階段反應(yīng)生成(Fe, Al)2(SO4)3)相互作用生成酸性磷酸鹽，其化學(xué)反應(yīng)式如下：(Fe, Al)2(SO4)33Ca(H2PO4)2 =

17、2(Fe, Al) (H2PO4)3 CaSO4 (2-10)在第二階段反應(yīng)的后期，液相量逐漸減少，液相的P2O5濃度逐漸降低。這時，上述性磷酸鹽即轉(zhuǎn)變成難溶的中性磷酸鹽析出，其反應(yīng)式如下：(Fe,Al)(H2PO4)32H2O=(Fe, Al) PO42H2O 2H3PO4 (2-11) 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) 2O3H2SO4Ca(H2PO4)2=2(Fe, Al) PO4 CaSO43H2O (2-12)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。一般需歷時530天，轉(zhuǎn)化率始能達(dá)

18、到95左右。第三章 過磷酸鈣干法生產(chǎn)工藝流程過磷酸鈣干法生產(chǎn)工藝一般分成五個主要工序：原料準(zhǔn)備、混合化成、熟化中和、含氟氣體吸收、造粒與干燥。目前工業(yè)上大多數(shù)采用連續(xù)生產(chǎn)。圖3-1 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 3.1原料準(zhǔn)備 生產(chǎn)過磷酸鈣的主要原料為磷礦與硫酸。二者在進(jìn)入混合化成工序之前.應(yīng)分別按照選用的生產(chǎn)方法及其工藝條件作好充分準(zhǔn)備，各項指標(biāo)符合工藝要求.并能連續(xù)供應(yīng)，以保證全系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。磷礦是生產(chǎn)過磷酸鈣的主要原料。在過磷酸鈣生產(chǎn)中，生產(chǎn)工藝條件對磷礦有一定的控制指標(biāo)要求，其主要的有磷礦的P2O5含量、含水率及粒度等。因此，對磷礦必須進(jìn)行加工處理

19、(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。 作為原料的硫酸應(yīng)首先檢查其質(zhì)量是否符合要求。如系來自其他行業(yè)的廢酸.則要嚴(yán)格檢查其所含的雜質(zhì)對過磷酸鈣的質(zhì)量及生產(chǎn)消耗定額的影響，特別是不得含有任何危害農(nóng)作物的雜質(zhì)。如有可能宜先針對廢酸所含雜質(zhì)采取適當(dāng)措施進(jìn)行凈化處理。務(wù)使廢酸的質(zhì)量符合過磷酸鈣的要求。其次是檢查硫酸的濃度能否適合工藝條件的要求。工業(yè)生產(chǎn)上所用硫酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為68% 72%。 3.2混合化成作為過磷酸鈣生產(chǎn)的混合化成工序，是將已按工藝操作條件要求準(zhǔn)備好的硫酸和磷礦粉，進(jìn)行混合與化成作業(yè)，以完成第一階段反應(yīng)，為第二階段反應(yīng)創(chuàng)造條件。磷礦粉與一定濃度(

20、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)15min反應(yīng)后生成料漿。料漿流入鏈板化成室繼續(xù)反應(yīng)并逐漸固化。當(dāng)其隨鏈板運(yùn)行至端部時即被切削器切碎。隨后，同皮帶化成室流程一樣，經(jīng)過撒揚(yáng)后送往熟化倉庫進(jìn)行熟化(第二階段反應(yīng))。混合、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。圖3 -2為鏈板化成室混合化成工藝流程。 圖3 -2鏈板化成室混合化成工藝流程圖3.3熟化中和磷礦與硫酸通過混合、化成工序完成了第一階段反應(yīng)，所得到的新鮮過磷酸鈣送入熟化倉庫進(jìn)行第二階段反應(yīng)，即通常所稱的熟化。熟化過程的操作方法以及熟化需要的時間，均與磷礦

21、的組成及其特性，混合化成的工藝條件等密切相關(guān)?，F(xiàn)將熟化與中和兩個工序分述如下。3.3.1熟化工序用硫酸分解磷礦生產(chǎn)過磷酸鈣的第一階段反應(yīng)比較迅速，而第二階段反應(yīng)是由第一階段反應(yīng)生成的磷酸與第一階段尚未反應(yīng)的磷礦進(jìn)行反應(yīng)。第二階段反應(yīng)通常需持續(xù)530天。時間長短取決于原料磷礦的組成與特性、礦粉細(xì)度、硫酸的濃度與用量、熟化溫度等。如用容易分解的磷塊巖作為生產(chǎn)過磷酸鈣的原料時。一般較以磷灰石為原料所需的熟化時間短些;對于同一磷礦，提高礦粉的細(xì)度或增加硫酸用量。都能在一定程度上縮短熟化期.但前者將降低磨機(jī)的出力和增加電耗，后者會相應(yīng)提高過磷酸鈣的游離酸含量.而不得不增加中和劑的用量;不同的磷礦用以生產(chǎn)

22、過磷酸鈣的最優(yōu)化熟化溫度也不一樣。.工業(yè)生產(chǎn)中常采取降溫熟化法。 新鮮過磷酸鈣剛離開化成室的溫度常達(dá)100左右，且含有較多的水分。實踐表明適宜的熟化溫度在3545。但離開化成室的新鮮過磷酸鈣，如在被切削后就轉(zhuǎn)送熟化倉庫大堆存放，即令熟化30天，堆中央的溫度仍可能有6070，而轉(zhuǎn)化率難以迅速提高。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。其化學(xué)反應(yīng)式如下： Fe(H2PO4)32H2OFePO42H2O十2H3PO4

23、(3-1) A1(H2PO2)32H2O A1PO42H2O+ 2 H3PO4 (3-2) FePO42H2O與A1PO42H2O均系中性鹽。不溶于水；僅部分溶于檸檬酸氨溶液(PH7)。發(fā)生這樣的反應(yīng)，表明有效P2O5退化。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1101150%)，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。提高硫酸用量就可使氟磷酸鈣在鐵、鋁雜質(zhì)尚未被硫酸分解之前光被硫酸大部分分解，以減輕鐵、鋁雜質(zhì)對過磷酸鈣產(chǎn)品質(zhì)量的影響。其次，新鮮過磷酸鈣在離開化成室之際。經(jīng)過切削和撒揚(yáng)后轉(zhuǎn)送至熟

24、化倉庫進(jìn)行熟化，并在熟化過程中定期翻堆。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)2H2O的溶解度降低而結(jié)晶析出。由于一部分水分蒸發(fā)，液相中P2O5濃度隨之提高，從而有利于第二階段反應(yīng)進(jìn)行。游離酸含量下降，有效P戶:含量及轉(zhuǎn)化率提高。因此，當(dāng)使用含MgO2%，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。 3.3.2中和工序生產(chǎn)廠為使磷礦迅速分解，縮短熟化時間，防止或減少有效P2O5退化，常將硫酸實際用量增加到理論用量

25、的110%115% 。隨之而來的是熟化過磷酸鈣的游離酸含量也較高。游離酸含量高的過磷酸鈣，具有吸濕性和腐蝕性。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。過磷酸鈣若含有較多的游離酸，不僅會腐蝕其包裝材料和施肥機(jī)械.而且施用這種高游離酸含量的產(chǎn)品將使種籽的發(fā)芽率降低。為此，出廠的過磷酸鈣必須嚴(yán)格控制其游離酸含量不得超過產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。有些過磷酸鈣生產(chǎn)工廠，為了充分挖掘設(shè)備的生產(chǎn)潛力，常在生產(chǎn)中提高硫酸用量，使磷礦得以迅速分解并加快熟化進(jìn)程，然后用中和劑將熟化過磷酸鈣中過多的游離酸中和掉。但新鮮過磷酸鈣不應(yīng)在未

26、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。 石灰石粉、石灰、白云石粉、氨、碳酸氫銨、過磷酸鈣氨、氨的溶液、碳酸氫銨等均可用作過磷酸鈣中和劑。用氨或碳酸氫氨中和過磷酸鈣的游離酸時，如用量適當(dāng)，不僅可以改善物料的物理性質(zhì)，同時還使產(chǎn)品含有105%的氮。當(dāng)中和游離酸的第一個氫離子時，生成的是磷酸一氨，所以不影響過磷酸鈣的水溶性P2O5。用不同的中和劑中和所需的時間有所不同。如用氨中和僅需時12min；用骨粉或石灰石粉、白云石粉中和，則需數(shù)小時;而用磷塊巖粉中和，甚至需要3-4天的時間。因差異較大，中和工藝流程亦應(yīng)根據(jù)所用的中和劑作出相應(yīng)的選擇。當(dāng)用骨粉或

27、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。撒有中和劑的熟化過磷酸鈣被送至打散機(jī)打散混合。塌后通過膠帶輸送機(jī)送過磷酸鈣造粒系統(tǒng)或直接裝車出廠。一般工業(yè)生產(chǎn)則多使用氨，產(chǎn)品稱為氨化過磷酸鈣。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23寫，即控制pH4.24.5，產(chǎn)品含氮約3%氨化反應(yīng)為放熱反應(yīng)，用氣氨中和時，每千克NH3的反應(yīng)熱為6116.9kJ，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);蒸發(fā)的水量常相當(dāng)于通入的氨量。3.4含氟

28、氣體的吸收處理在過磷酸鈣生產(chǎn)的混合、化成過程中.磷礦含氟總量的30%45%呈SiF4逸出；余剩的氟，一部分以氟硅酸形式留存于過磷酸鈣的液相中，另部分則以各種氟硅酸鹽及氟氫酸鹽的形式留存在過磷酸鈣中。隨同SiF4一起逸出的有水蒸氣和CO2，有時還夾雜有少量酸霧、硅膠等。在用干法生產(chǎn)時，氣體中常會帶有少量磷礦粉塵。若所用的原料硫酸系其他工業(yè)生產(chǎn)的廢硫酸，且其中含有低沸點(diǎn)的有機(jī)物時，則低沸點(diǎn)的有機(jī)物也將隨含氟廢氣一并逸出。為了符合勞動保護(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)保持在約300Pa的負(fù)壓下操作。其具體的作法是用排風(fēng)機(jī)將混合甲化成系統(tǒng)生產(chǎn)時逸出的含氟氣體引入氟吸收系統(tǒng)用

29、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 3 3 所示。 圖3 - 3含氟氣體吸收工藝流程圖1-1號吸收室；2-1號除沫器；3-2號吸收室；4-2號除沫器；5-吸收塔；6-3號除沫器；7-排風(fēng)機(jī) 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號吸收室、1號除沫器、2號吸收室、2號除沫器、吸收塔、3號除沫器，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，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

30、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。3.5造粒與干燥粉狀過磷酸鈣通常是指經(jīng)過熟化后的過磷酸鈣。它實際上并非全是粉末。由于它具有一定的粘結(jié)性與可塑性，因而其中?；煊袛?shù)十毫米的大顆粒，不便于機(jī)械施用。粉狀過磷酸鈣在施入土壤后，其大部分水溶性P2O5易被土壤中的鐵、鋁、鈣等氧化物化合成為難溶于水的磷酸鹽。即過磷酸鈣的有效P2O5被土壤固定，而導(dǎo)致其應(yīng)有的肥效不能發(fā)揮。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。因此，粒狀過磷酸鈣可獲得較同樣P2O5含量的粉狀過磷酸鈣高的

31、P2O5利用率。生產(chǎn)粒狀過磷酸鈣時，上述的中和作業(yè)既可在熟化倉庫內(nèi)進(jìn)行。亦可在粉狀過磷酸鈣由熟化倉庫往造粒工段輸送的過程中進(jìn)行。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。 熟化過磷酸鈣含有一定量的液相(水及游離酸等)，如經(jīng)機(jī)械攪動促使過磷酸鈣的粒子互相碰撞，液相的表面張力引起的毛細(xì)管力使粒子團(tuán)聚成較大的顆粒。熟化過磷酸鈣的含水率低時，造粒需要的時間較長，甚至不能成粒。如適當(dāng)加入水，則造粒所需時間隨過磷酸鈣的濕含量增加而急劇減少(詳.見后面造粒及干燥的工藝條件部分)。過磷酸鈣的濕含量增加，其造粒時間是縮短了

32、，但要增加下一工序(干燥)的能耗。因此，應(yīng)通過試驗確定熟化過磷酸鈣造粒時的最佳濕含量，使物料的造粒時間較短，同時干燥的能耗較少。過磷酸鈣造粒用的方法有：盤式造粒法.同轉(zhuǎn)圓筒造粒法及擠壓造粒法二工業(yè)生產(chǎn)中采用的多為回轉(zhuǎn)圓筒造粒法。具有代表性的粒狀過磷酸鈣生產(chǎn)工藝流程圖如圖3- 4所示。 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)。與此同時，返料也經(jīng)貯斗、皮帶加料器加入造粒機(jī)中，并適當(dāng)噴水使過磷酸鈣增

33、濕在造粒機(jī)的轉(zhuǎn)動下團(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)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;lmm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；14mm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。第四章 生產(chǎn)過磷酸鈣的工藝條件及主要設(shè)備 4.1生產(chǎn)過磷酸鈣的工藝條件為保證產(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。在生產(chǎn)

34、過程中需嚴(yán)格控制各項工藝條件，生產(chǎn)過磷酸鈣的主要工藝條件如下。4.1磷礦粉的細(xì)度 硫酸分解磷礦是液固相反應(yīng)，故反應(yīng)速率與液固相接觸面積成正比，而比表面積與顆粒直徑成反比。生產(chǎn)實踐表明：礦粉(礦漿也一樣)越細(xì)，則比表面積越大，與硫酸反應(yīng)越快。從而取得較高的轉(zhuǎn)化率。然而。提高礦粉細(xì)度勢必降低磷礦研磨設(shè)備的生產(chǎn)能力。同時增加電耗和生產(chǎn)成本。為此，應(yīng)綜合考慮磷礦的反應(yīng)活性、易磨性及工藝設(shè)備特性等因素.確定磷礦粉的經(jīng)濟(jì)合理的細(xì)度。工業(yè)生產(chǎn)上通常要求磷礦粉的細(xì)度為90%以上通過100目。 4.2硫酸用量 硫酸用量是分解100份質(zhì)量磷礦所需用的硫酸量(按100H2SO4計)。通常系根據(jù)磷礦的P2O5、CO2

35、、Fe2O3及A12O3四種組分計算硫酸用量。 根據(jù)式 3mol P2O5與7 mol H2SO4反應(yīng)，則1單位質(zhì)量P2O5需用100H2SO41.61單位質(zhì)量。 按式 1 mol CO2需用1 mol H2SO4，則1單位質(zhì)量CO2需用100H2SO42.23質(zhì)量單位至于Fe2O3與A12O3兩種組分如按式 計算硫酸的用量時，實踐表明常感硫酸用過偏高。究其原因，主要是由于在反應(yīng)過程中，隨著過磷酸鈣的游離酸減少而發(fā)生如式 的副反應(yīng)。因此，F(xiàn)e2O3與A12O3兩種組分的硫酸用量可按下式計算: 即是1單位質(zhì)量Fe2O3需用100H2SO40.61單位質(zhì)量；1單位質(zhì)量A12O3需用100H2SO4

36、0.96單位質(zhì)量根據(jù)原料磷礦的P2O5、CO2、Fe2O3及A12O3四種組分需用硫酸之和。即得出分解此磷礦所需的硫酸化學(xué)計算定額。例如某磷礦經(jīng)過分析，其主要組成如表:表4 - 1磷礦組分組 分P2O5CO2Fe2O3A12O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%）36.260.701.760.49則每100磷礦需用的100H2SO4 36.261.610.702.23+1.760.61+0.490.96 58.38+1.56+1.07+0.4751.48生產(chǎn)上的硫酸定額常較化學(xué)計算定額高約35。上例如取硫酸定額為化學(xué)計算定額的l04月，則每100磷礦需用的100H2SO461.4810463.94。4.3硫酸濃度

37、硫酸的濃度不僅直接關(guān)系到過磷酸鈣的含水率與單位磷礦的過磷酸鈣產(chǎn)率，還影響到磷礦的分解率及料漿固化的速度，產(chǎn)品的物理性質(zhì)。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。隨著液相量減少，磷酸濃度提高，第二階段反應(yīng)速度加快，熟化期縮短，產(chǎn)品的有效P2O5含量提高(通常，產(chǎn)品的水分降低1，有效P2O5含量相應(yīng)地增加約0.2%)，物理性質(zhì)改善。可是如硫酸濃度過高，將使反應(yīng)速度過快，CaSO4H2O迅即脫水成為細(xì)小CaSO4沉積在尚未分解的磷礦粉粒表面，形成致密的薄膜使液相難以滲透進(jìn)去與磷礦粉粒反應(yīng)。通常。稱此為包裹現(xiàn)象或鈍化。其后果是磷礦分解率低。料漿不易固化，游離酸含量

38、高。產(chǎn)品物理性差。生產(chǎn)上采用的硫酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6872%。4.4硫酸溫度硫酸進(jìn)混合設(shè)備時的溫度，與酸礦反應(yīng)密切相關(guān)。提高硫酸溫度能加速磷礦的分解反應(yīng)，提高磷礦的分解率，促進(jìn)水分蒸發(fā)和氟的逸出，并改善產(chǎn)品的物理性質(zhì)(如將硫酸溫度從52提高到70產(chǎn)品的水分含量的降低0.8%)。若硫酸的溫度過高.也會同濃度過高一樣產(chǎn)生包裹現(xiàn)象，使磷礦的進(jìn)一步分解受阻。硫酸溫度還與硫酸濃度有一定的關(guān)聯(lián)。如用較高的硫酸濃度，硫酸溫度可稍低。而所用硫酸濃度較低時.則可適當(dāng)提高硫酸溫度。冬季氣溫低。對于同一磷礦，使用的硫酸溫度應(yīng)比夏季高510。一般是在生產(chǎn)時調(diào)節(jié)硫酸溫度，以適應(yīng)最高的硫酸濃度。妥善的作法。是在通過試驗確定優(yōu)惠

39、硫酸濃度的同時。確定與之相對應(yīng)的優(yōu)惠硫酸溫度。4.5酸礦混合攪拌強(qiáng)度與混合時間在適當(dāng)?shù)牧蛩釢舛扰c硫酸溫度下，提高酸礦混合的攪拌強(qiáng)度，可以相應(yīng)地提高液相在礦粉顆粒表而的相對流速、減少擴(kuò)散阻力，降低礦粉顆粒表面溶液的過飽和程度，使顆粒表面形成較易滲透的薄膜，故能加快分解反應(yīng)。攪拌強(qiáng)度通常以攪拌槳葉末端的線速度表示?；旌蠙C(jī)各攪拌漿的槳葉末端線速度不一樣：從加料口算起的第13槳可取8l2min；靠近下料口處的1槳或2槳因料漿漸稠，可取57rn/s?；旌蠒r間是指酸礦在混合機(jī)中混合攪拌的時間。亦即是物料在混合機(jī)中的停留時間，混合時間長短與磷礦的分解難易程度，礦粉細(xì)度、混合攪拌強(qiáng)度等有關(guān)。在同樣的立式混合機(jī)

40、和同樣的攪拌強(qiáng)度下，容易分解的磷礦只需混合24min而難分解的磷礦卻要混合410min通常磷灰石比磷塊巖需要更長的混合時間。對于同一礦種，細(xì)的礦粉比粗的礦粉需要較少的混合時間。立式混合機(jī)的混合時間為210min 。而錐式混合器的混合時間僅13s。4.6化成時間 化成時間是指混合機(jī)的稠厚料漿進(jìn)入化成室起，直至成為新鮮過磷酸鈣從化成室卸出為止的一段時間。在這段時間中，第一階段反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，反應(yīng)熱可使物料溫度上升到130。通常，化成室在負(fù)壓1.472.45 kPa下操作。這樣能促使料漿中的水分蒸發(fā)和氟的逸出。由于料漿中的水分蒸發(fā).液相濃度隨之增加，溫度也有所下降，因而有利于部分CaSO4H2O自其中

41、結(jié)晶出來和分解反應(yīng)的繼續(xù)迸行，料漿終于固化成為性能良好的固體。在新鮮過磷酸鈣即將離開化成室之際，分解率通常可達(dá)到80%90%。此時，因磷酸已被鈣鹽所飽和，致使磷礦的分解速度急劇下降，所以即使延長化成時間，也難以迅速使分解率提高。原料磷礦生產(chǎn)過磷酸鈣的化成時間應(yīng)根據(jù)硫酸濃度、硫酸用量、混合攪拌強(qiáng)度等條件。通過試驗確定。4.7熟化條件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)。從生產(chǎn)考慮，要控制好熟化條件，以期盡量縮短熟化時間，同時防止有效P2O5退化。熟化條件，與磷礦的組成及其特性、硫酸用量等有密切關(guān)系。容易分解的磷礦(如某些磷塊巖)用作生產(chǎn)過磷酸鈣的原料時，它所需要的熟

42、化時間一般為12星期。而難分解的磷礦如磷灰石或中低品位的磷礦則需24星期。4.9中和要求為了工藝上的需要而用較大的硫酸用量分解磷礦(如使用含鐵、鋁雜質(zhì)較高的磷礦，或因生產(chǎn)要求需縮短熟化時間)，或者由于混合化成的工藝條件失控，致使過磷酸鈣成品的游離酸含量超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定(5.5% P2O5)時，必須用中和劑將超出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的游離酸中和掉.直至過磷酸鈣成品的游離酸含量為5.5% P2O5。當(dāng)以氨作為中和劑時，用氨量約為過磷酸鈣質(zhì)量的2%3%。此時產(chǎn)品含氮在3%左右。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)。通常，氨化時間12min ,氨吸收率為9699。過磷酸鈣經(jīng)

43、用氨中和游離酸后，物理性質(zhì)可得到很大改善。4.10造粒及干燥的工藝條件生產(chǎn)實踐表明。造粒時物料含水不宜大于5，含水率應(yīng)在1217%(不同磷礦生產(chǎn)的過磷酸鈣。造粒時的最佳濕含量各有差異)。物料在造粒期，在造粒機(jī)中的停留時間為712min(與物料的濕含量有關(guān))。4.2生產(chǎn)過磷酸鈣的主要設(shè)備4.2.1臥式混合機(jī)臥式混合機(jī)又稱Broadfield混合機(jī)。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。進(jìn)料(磷礦粉及硫酸)端的截面較大，攪拌強(qiáng)度也較大。出料(料漿)端的截面較小，攪拌強(qiáng)度也較低。料漿在混合機(jī)內(nèi)的停留時間也與立式多槳混合機(jī)一樣，需根據(jù)根磷礦特性及工藝操作條件而定。料漿的停留時間除可相應(yīng)

44、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)。臥式混合機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖4 - 1所示圖4 - 1臥式混合機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖l-出料口；2-軸支承裝置；3-殼體;4-吊杯；5-上蓋；6-攪拌槳；7-軸4.2.2鏈板化成室鏈板化成室與普通鏈板輸送機(jī)相似。在它的牽引鏈板上固定有平板、鱗板或淺槽板以承載化成物料。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。當(dāng)?shù)竭_(dá)頭輪處時即被旋轉(zhuǎn)的切削器切碎而落于其下面的運(yùn)輸設(shè)備上.轉(zhuǎn)送熟化倉庫進(jìn)行熟化。鏈板面上設(shè)有抽風(fēng)罩，罩上接一氣管，用以導(dǎo)出反應(yīng)中產(chǎn)生的含氟氣體與水蒸氣，送廢氣吸收系統(tǒng)。 鏈板為碳鋼制，板面經(jīng)呋喃樹脂或酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂等作防腐蝕處理。切

45、削器的刀片用材，與皮帶化成室的切削器刀片相同 物料在鏈板面上滯留的時間，可根據(jù)磷礦特性及所用工藝操作條件在2060min之間選定。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)500800mm。鏈板化成室的結(jié)構(gòu)如圖4- 1所示：圖4- 2 鏈板化成室結(jié)構(gòu)示意圖1-切削器；2-液壓驅(qū)動裝置；3-抽風(fēng)罩；4-機(jī)架；5-鏈板；6，7-鏈輪；8-鏈輪罩；9-輸送機(jī)4.2.3噴射吸收塔 噴射吸收塔呈圓柱形。塔內(nèi)設(shè)有15個噴杯。吸收液經(jīng)塔外的環(huán)形管進(jìn)入塔中，均勻溢入各噴杯并沿其內(nèi)壁呈液膜狀流進(jìn)吸收室。含氟氣體自塔項進(jìn)入，經(jīng)噴杯流向吸收室。由于噴杯下口處射流速度達(dá)2030m/s,致使液膜被粉碎。因而

46、吸收室內(nèi)氣液得以強(qiáng)化。緊接著夾帶大量液滴的氣流進(jìn)入分離室而降低流速，同時改變流向引出。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。循環(huán)槽中的吸收液循環(huán)使用。當(dāng)達(dá)到一定濃度后送氟鹽加工工段。當(dāng)吸收液中出現(xiàn)較多的硅膠或其他固體雜質(zhì)時，應(yīng)及時清理，以免影響正常操作門 在過磷酸鈣生產(chǎn)中，噴時吸收塔結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)強(qiáng)度高、維修方便.既可作為第一級吸收設(shè)備使用，也可作為第二級吸收設(shè)備使用。 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。噴射吸收塔的結(jié)構(gòu)如圖4- 4所示： 圖4- 3擠壓造粒機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖 圖4- 4噴射吸收塔結(jié)構(gòu)示意圖 1-料斗;2-擠壓軋輥;3,6,8-軸承;4-齒輪

47、;5-整形輪; 1-氣液分配器; 2-吸收室; 7-分料篩;9-電動機(jī);10-鏈輪;11-聯(lián)軸器;12-減速 3-分離室; 4-噴杯箱;13.14-傳動皮帶.4.2.4擠壓造粒機(jī) 擠壓造粒機(jī)是將造粒物料在兩個表面中擠壓。當(dāng)物料在一對相向旋轉(zhuǎn)的輥隙中受到擠壓時，物料因分子的內(nèi)聚力和靜電力而粘結(jié)成為520mm(根據(jù)產(chǎn)品粒度要求調(diào)節(jié)輥隙)的連續(xù)薄板，然后將薄板破碎、篩分。大粒作為成品，小粒作為返料。對于某些物料，在施壓后物料粒子接觸點(diǎn)處產(chǎn)生熱點(diǎn)，致使物料熔融形成熔結(jié)橋、待物料溫度下降后即成為固體橋。因此，擠壓造粒不加或加少量粘結(jié)劑即可使物料有效成型。如控制造粒物料的含水量5，則擠壓成粒后無需于燥。成

48、粒率可達(dá)90 ,顆粒強(qiáng)度不小于I5N。此種情況下，擠壓造粒的投資省，能耗低。但經(jīng)過破碎、篩分的產(chǎn)品外形不如盤式造粒及轉(zhuǎn)鼓造粒的圓，且在儲運(yùn)和施用時難免不產(chǎn)生粉塵。為彌補(bǔ)這一缺陷，不少生產(chǎn)廠將經(jīng)過篩分粒度合格面外形不夠圓整的粒料進(jìn)行磨角、拋光、調(diào)理，制成正式的成品。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1215%，部分酸化磷礦的水分為8%10%。因此，過磷酸鈣及部分酸化磷礦均不能直接進(jìn)行擠壓造粒，除非事先經(jīng)過干燥或延長熟化期使其自然干燥，待其水分符合要求后再行擠壓造粒。當(dāng)然過磷酸鈣和部分酸化磷礦均可添加其他適當(dāng)?shù)呐淞?，用擠壓造粒的方法生產(chǎn)二元或三元復(fù)合肥料

49、。目前過磷酸鈣及部分酸化磷礦的生產(chǎn)工廠采用擠壓造粒的不多。擠壓造粒機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖4- 4所示：第五章 工藝計算5.1物料衡算 5.1.1數(shù)據(jù)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）31.846.470.201.233.211 1.11 1.03 10.87（2）使用的硫酸濃度為68H2SO4（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。設(shè)空氣溫度為15。相對濕度為70%，飽和空氣含水為12.8g/m3空氣。 5.1.2反應(yīng)式：總反應(yīng)

50、： 2Ca5F(PO4)37H2SO43H2O=3Ca(H2PO4)2H2O7CaSO42HF第一階段：7Ca5F(PO4)335H2SO417H2O=21H3PO435CaSO4H2O7HF第二階段：3Ca5F(PO4)321H2PO415H2O=15Ca(H2PO4)2H2O3HF2CaSO4H2O=2 CaSO4H2O(Ca,Mg)CO3H2SO4=(Ca,Mg)SO4 CO2H2O (Fe,Al)2O3 3H2SO4 = (Fe,Al) 2(SO4)3H2O4HF SiO2 = SiF42H2O 3SiF4 3H2O =2 H2SiF6 SiO2H2O SiF4 2HF = H2SiF

51、6 5.1.3計算計算基準(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。磷礦中各組分物質(zhì)的量計算如下。P2O5：2.407mol/kg磷礦CaO：8.2982 mol/kg磷礦F：1.6895 mol/kg磷礦CO2 ：0.2795 mol/kg磷礦MgO： 0.0496 mol/kg磷礦Fe2O3 ：0.0694 mol/kg磷礦Al2O3：0.101 mol/kg磷礦 酸不容物（SiO2計）：1.8116 mol/kg磷礦 因1 mol Ca5F(PO4)3內(nèi)含有1.5 mol P2O5，則磷礦中的Ca5F(PO4)31.6046 mol/kg磷礦1k

52、g磷礦含F(xiàn)1.6895mol ，其中來自Ca5F(PO4)3的F為1.6046mol，尚余F1.689-1.60460.0849 mol/kg磷礦。余F來自CaF2，則磷礦的CaF20.0424 mol/kg磷礦1kg磷礦含CaO 8.2982 mol1.6046mol Ca5F(PO4)3含有CaO51.60468.023mol則CaCO38.2982-(8.023+0.0424) 0.2328/kg磷礦1kg磷礦含有0.0496 mol MgO，亦即含0.0496mol MgCO3根據(jù)以上計算，磷礦中的各組分量如下：組分 Ca5F(PO4)3 CaCO3 CaF2 MgCO3 Fe2O3

53、Al2O3 SiO2 mol/kg磷礦1.6046 0.2328 0.0424 0.0496 0.0649 0.101 1.8006分解磷礦的100% H2SO4需用量計算如下： 2Ca5F(PO4)335H2SO43H2O=3CaH2PO47CaSO42HF 由上式可見：3molP2O5需用7molH2SO4，即1.61kg H2SO4/kgP2O51000kg磷礦中的P2O5耗用H2SO4量：34.18%10001.61550.298kg在生產(chǎn)中的硫酸實際用量常取硫酸理論用量的105%110，現(xiàn)取110，則實際用量為 550.298110605.3278kg第一階段反應(yīng)計算如下7Ca5F(PO4)335H2SO417H2O=21H3PO435CaSO4H2O7HF分解的Ca5F(PO4)3量：622.6229kg耗用H2O：55.5913kg生產(chǎn)H3PO4：353.1967kg生成CaSO4H2O：895.6381kg生成HF：24.7072kg按式 (Ca,Mg)CO3H2SO4=(Ca,Mg)SO4 CO2H2O 0.2328mol CaCO3/kg磷礦相當(dāng)于 23.28kgCaCO3kg/1000kg磷酸分解23.28kgCaCO3耗用H2SO4：生成CaSO4：23