重钙生产工艺分析

1、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P2O5 48% 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；

2、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

3、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

4、）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

5、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%P2O5 3740%P2O5 磷酸中H+浓度 0.6% 0.5% 磷酸用量 95100% 9095% 磷酸温度 7080 8090 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