重钙生产工艺分析课件.ppt

重过磷酸钙生产工艺分析,目录,一、整体分析,1、原料磷矿主要组成：磷酸三钙或氟磷酸钙。分类：（1）一次矿：用于生产中间产品磷酸（2）二次矿：用于生产重过磷酸钙质量标准：,磷酸热法磷酸：纯度高，利于重过磷酸钙的生产湿法磷酸：杂质多，要求当P2O548%时，H+0.6%，磷酸含固量1%（质量计）2、产品重过磷酸钙是一种高浓度水溶性磷肥，含有主要成分为一水合磷酸二氢钙，纯的一水合磷酸氢二钙含P2O5为56.34%，由于原料磷矿和磷酸带入的杂质较多，使工业生产的重过磷酸钙产品中P2O5为48-50%。,3、生产工艺,一是浓酸固化法或称化成法，生产粉状产品或再加工成粒状产品；二是稀酸反料浆造粒法（料浆法）一步制的粒状产品。,二、原料预处理过程分析,磷矿预处理磷酸预处理由生产工艺对磷酸的要求决定。,1、反应原理Ca5(PO4)3F+7H3PO4+5H2O=5Ca(H2PO4)H2O+HF反应特点（1）反应包括氟磷酸钙溶解和一水合磷酸二氢钙的结晶两个过程（2）反应属于液固非均相反应过程（3）反应属于放热反应，但放热量极为有限，故与维持较高的反应温度，需要加热磷酸或反应体系。,三、反应过程分析,2、反应的影响因素根据反应的特点，反应速度可以用下式描述：式中D-扩散系数，是温度与杂质含量等的函数；S-磷矿表面积；A-酸浓度；r-扩散阻力故反应速度受下列因素影响（1）磷酸用量磷酸用量增加，反应速度加快；另外，磷酸第一氢离子的中和度降低，增加磷矿分解的完全度。但过高，会影响重钙半成品的质量以及增加中和的负担，对生产不利。,（2）温度化学反应速率可用阿雷尼乌斯公式描述可知反应速度常数K与温度成正比，故提高温度，增大反应速率，但同时，增大反应体系的溶解度，结晶析出量减少，不利于反应。常用的反应温度在40100之间。（3）磷矿细度一般来讲，颗粒愈细，比表面积愈大，反应速率愈快，反应也愈完全。但颗粒愈细，动力消耗愈多。,（4）磷酸浓度,3、相图分析,分析结果（1）选择合适的磷酸浓度有利于Ca(H2PO4)2.H2O的生成（2）降低温度，可以扩大Ca(H2PO4)2.H2O结晶区。（3）蒸发水分可以促进CaHPO4重结晶成Ca(H2PO4)2.H2O,4、动力学分析,磷矿分解分两个阶段：不饱和区：分解速度快，反应时间一般为510min饱和区：有结晶析出，反应速度相当缓慢饱和区反应速度减慢的原因H3PO4=H+H2PO4-;Ca(H2PO4)2.H2O=Ca2+2H2PO4-+H2O（1）H+浓度降低（2）钙离子的生成减少H+的电离（3）磷酸钙盐析出以及磷酸的减少使固液接触机会减少,提高反应速度的措施,（1）提高溶液中H+浓度降低温度解离常数K1是温度的函数提高H3PO4的浓度（2）使用表面活性剂使用表面活性剂可以减小液相浓度，有利于颗粒表面的反应生成物向溶剂扩散，使溶液中的氢离子活度增加，进而增加磷矿的分解速度。,5、工艺条件的确定,化成法料浆法磷酸浓度4850%P2O53740%P2O5磷酸中H+浓度0.6%0.5%磷酸用量95100%9095%磷酸温度70808090磷矿中P2O5含量32%32%磷矿细度90%-200目90%-200目化成温度7580熟化温度4560反应温度9095造粒物料温度8590,四、尾气处理分析,在重过磷酸钙生产中，在反应、熟化和干燥过程中由磷矿和磷酸带入的氟，有一部分将以四氟化硅或氟化氢气态逸出，无论从防止污染的角度还是以资源综合利用的角度都应加以处理。常用的处理方法是用水吸收制成产品氟硅酸，然后再进一步加工成各种氟化物或作为污水处理排放。反