磷酸生产过程中的化学反应概论

1、磷酸生产过程中的化学反应n湿法磷酸是使用硫酸或者其他强酸分解磷矿所制得磷酸的方法的统称。n使用硫酸对磷矿进行分解的反应式为：54 32423442()5535(1 1)Ca F POH SOnH OH POCaSOnH OHF磷酸生产过程中的化学反应n磷矿的酸解分为两步进行: 第一步是磷矿石和循环料浆（返回系统的磷酸）进行预分解反应，磷矿首先溶解在过量的磷酸溶液中，反应生成磷酸一钙： 54 334242()75()(1 2)Ca F POH POCa H POHFn预分解的目的主要是防止磷矿与浓硫酸直接反应，避免在磷矿粒子表面生成硫酸钙薄膜而阻止磷矿的进一步分解。同时也有利于硫酸钙过饱和度的降

2、低。 磷酸生产过程中的化学反应n第二步为预分解后生成的磷酸一钙料浆与稍过量的硫酸反应，生成硫酸钙结晶与磷酸溶液：2422424234()55510(1 3)Ca H POH SOnH OCaSOnH OH POn由于磷酸钙对磷酸的缓冲作用，使磷酸的预分解不能进行到完全。在加入硫酸后，反应1-3开始进行，消耗掉了反应1-2的产物，使原本已经到达平衡的反应1-2得以继续进行，直至完全反应。磷酸生产过程中的化学反应n硫酸钙的结晶形态n硫酸钙可以以三种不同的水和结晶从磷酸溶液中沉淀出来.n其生成条件主要取决于溶液中磷酸的浓度、温度以及游离硫酸的浓度。n根据生产条件的不同，可以生成二水硫酸钙、半水硫酸钙

3、和无水硫酸钙三种，故上述中的n可以等于2、1/2或0，对应的方法分别称为二水法、半水法和无水法。磷酸生产过程中的化学反应n磷矿酸解中的副反应226262HFSiOH SiFH O26242232H SiFSiOSiFH O4226223(2)2SiFnHOHSiFSiO nHO233442223Fe OH POFePOH O233442223Al OH POAlPOH O226262NaO H SiFNaSiFHO226262KO H SiFK SiFHO324422CaCOH SOCaSOHO CO324422MgCOH SOMgSOH O CO磷矿石分解的反应机理n磷矿石被磷酸分解是一个液

4、固相非催化反应，在反应的过程中，磷矿石不断地溶解在酸中，在无包裹现象发生的情况下，矿粉随反应进行粒径逐渐减小，直至消失。反应过程符合粒径减小的缩芯模型。磷矿石分解的反应机理n对于这种情况，整个反应过程将经历三个步骤：n1、液体反应物通过液膜扩散到矿粒表面；n2、液体反应物与矿粒发生化学反应，生成产物；n3、反应产物通过液膜扩散到液相主体。磷矿石分解的反应机理n如果反应过程中有包裹现象的发生，矿粒在反应的过程中粒径不变，液相反应物不断地通过扩散进入矿粒内部与之发生反应，反应产物不断地附着在矿粒表面，而反应物所占部分越来越小，直至全部反应。反应过程符合粒径不变的缩芯模型。磷矿石分解的反应机理n对于

5、这种情况，整个反应将经历五个步骤：n1、液体反应物通过液膜扩散到颗粒的外表面（外扩散）；n2、液体反应物通过硫酸钙层扩散到未反应芯的界面（内扩散）；n3、液体反应物与矿粒发生化学反应，生成产物；n4、反应产物从反应界面通过硫酸钙层扩散到颗粒外表面（内扩散）；n5、反应产物从颗粒外表面通过液膜层扩散到液相主体（外扩散）。磷矿石分解的反应机理n对于液固相反应，反应中存在有液膜扩散、固体产物层（也称灰层）扩散和化学反应三个步骤，所以存在过程为液膜扩散控制、固体产物层（灰层）扩散控制和化学动力学控制三种特殊情况，对于无包裹现象产生的反应，则不存在固体产物层扩散。磷矿石分解的反应机理n对于不同的控制类型

6、，液相反应物浓度在反应物颗粒内的浓度分布也不同。n图中A标示液相反应物，下标g、s、c、e分别标示液相主体、颗粒外表面、未反应芯表面和反应温度下的平衡浓度。通过图可知：磷矿石分解的反应机理n1、液膜扩散控制：、液膜扩散控制：n当液膜扩散阻力远大于其他各步阻力时，过程属于液膜扩散控制。n对于可逆反应：CAs CAcCAen对于不可逆反应: CAs CA 0磷矿石分解的反应机理n2、固体产物层（灰层）扩散控制：、固体产物层（灰层）扩散控制：n液膜扩散阻力和化学动力学阻力都远远小于灰层内的扩散阻力。nCAg CAs CAcCAen此时过程属于固体产物层（灰层）内扩散控制。磷矿石分解的反应机理n3、化

7、学动力学控制、化学动力学控制n当液体湍动程度很高，固体产物层孔隙率很大时，化学反应阻力远比其他步骤大。此时 ：nCAg CAs CAcCAen此时过程属于化学动力学控制。磷矿石分解的反应机理n在没有包裹现象发生的情况下，整个反应过程只经历了三个步骤，而有包裹现象时，则经历了5个步骤，而整个化学反应发生的速率，为反应各步骤所用的时间之和。n通常来说液体通过固体层向内扩散和产物通过固体层向外扩散的速度往往是整个反应中最慢的，所以在有包裹现象发生时，反应速率要比没有时慢得多。 影响磷矿石分解反应速率的因素n1、温度的影响n对于不同控制类型的反应，受温度的影响是不同的。因为在受扩散控制过程中，扩散系数

8、D与温度呈直线关系：RTDNfN阿伏伽德罗常数；f扩散物质在溶液中的阻力系数；影响磷矿石分解反应速率的因素n而在化学反应控制的过程中，反应速率常数k与温度的关系服从阿累尼乌斯方程式：ERTkAeA常数；E反应的活化能。影响磷矿石分解反应速率的因素n通过上述两个公式可以看出，当热力学温度T成倍增长时，扩散系数D也成倍增长，而反应速率常数k却成百倍的增长。所以，属于化学反应控制类型的反应过程中，提高温度可以使反应速率明显提高，而在扩散控制类型的反应中，随温度升高反应速率的增长并不大。影响磷矿石分解反应速率的因素n2、氢离子浓度的影响、氢离子浓度的影响n溶液中的氢离子来自于反应物硫酸，通过磷矿分解的

9、化学方程式可知，提高反应物的浓度，有利于反应过程正向进行。同时，液相主体中氢离子浓度的提高，也可以增加其向矿粒表面的扩散量，从而提高反应的速率。54 32423442()5535(1 1)Ca F POH SOnH OH POCaSOnH OHF影响磷矿石分解反应速率的因素n3、矿粒的有效表面积、矿粒的有效表面积n 磷矿石酸解的反应是在矿石表面进行的，提高矿粒的有效表面积，可以显著的提高反应速率。影响磷矿石分解反应速率的因素n4、液膜中扩散的影响、液膜中扩散的影响n 对于液膜扩散控制的反应，液膜扩散的速率决定着整个反应的速度，提高液膜扩散速率的方法主要有提高反应温度、增加液体流动速率等。影响磷

10、矿石分解反应速率的因素n5、硫酸钙包裹现象的影响、硫酸钙包裹现象的影响n 当反应速度过快时，生成的硫酸钙会附着在矿粒上，对矿粒形成包裹。当有包裹现象发生时，硫酸扩散进入矿粒内部的速度和生成物从矿粒内部扩散到液相主体的速度将明显减慢，从而影响整个反应的速率并增加了磷的损失。硫酸钙的生成和结晶n二水物硫酸钙只有一种晶形；半水物硫酸钙有型和型两种晶形；无水硫酸钙有三种晶型（无水物I、无水物II和无水物III）。但是，与湿法磷酸生产过程有关的晶型只有二水物、半水物和无水物II三种 硫酸钙的生成和结晶nCaSO4-H3PO4-H2O三元体系相平衡图nAB线为二水物无水物热力学平衡曲线n虚线CD为二水物半

11、水物介稳平衡曲线。n这两条曲线将此图分为三个区域(区域I、) 硫酸钙的生成和结晶n通过左图可知：n1、在CaSO4-H3PO4-H2O三元体系体系中，硫酸钙只有两种稳定晶型：二水物(区域I)和无水物(区域、) 硫酸钙的生成和结晶n2、在三个区域中，硫酸钙结晶的转化顺序为：n 区域I 半水物无水物二水物n 区域 半水物二水物无水物n 区域 二水物半水物无水物硫酸钙的生成和结晶n3、在AB线上，二水物与无水物具有相同的稳定性，在溶液中能同时存在，处于平衡。在CD线上，惟一的稳定固相是无水物。硫酸钙的生成和结晶n4、在80下，二水法磷酸的理论最高浓度约为33。从图可以看出，当磷酸浓度高于33时，首先

12、析出的半水物将直接转化为无水物，得不到二水物结晶，故不能实现二水物流程。 硫酸钙的生成和结晶nCaSO4-H3PO4-H2O-H2SO4四元体系平衡相图。n由于生产中硫酸总是略微过量的，所以使用三元相图分析可能有较大偏差，需使用四元相图。硫酸钙的生成和结晶n图中曲线是在给定的硫酸含量(以S03表示)下平衡点的移动轨迹。线以上是半水物的介稳定区，线以下是二水物的稳定区，n当S03=0时，即是三元体系的结果 硫酸钙的生成和结晶n当增大H2SO4含量后，半水物二水物的平衡点将向降低降低磷酸浓度和温度的方向移动 ；硫酸钙的生成和结晶n根据此图的数据得出，当温度一定时，四元体系中的半水物二水物转化平衡的

13、轨迹是一条线性很好的直线，可用下面的直线方程式1-13表示：253%()%P OSOA cB硫酸钙的生成和结晶n式中CP2O5代表省去百分号（%）的磷酸中的含量，A及B是直线的斜率和截距，随体系温度改变而异。不同温度时的A和B值见下表 硫酸钙的生成和结晶n通过式1-13和表1-2可以确切地解释和说明生产中的实际问题 。n如采用二水物流程生产22%的磷酸时，在反应温度为80摄氏度时，可以计算得半水物二水物转化过程平衡点的极限SO3%应为：3%( 0.885 2225.4)%5.93%SO 硫酸钙的生成和结晶nCaSO4-H3PO4-H2O三元体系的转化速率n硫酸钙结晶在磷酸水溶液中的转化速度，快

14、的仅在结晶产生后的瞬间发生，慢的可以延续到数月仍没有达到完全转化。 n这种转化速度的差异为湿法磷酸生产方法的选择提供了重要的理论依据。硫酸钙的生成和结晶n通过CaSO4-H3PO4-H2O三元体系相平衡图可知，二水硫酸钙仅在区域I中是稳定的。n但是区域1中温度过低，对磷矿分解和结晶不利，且需要移走大量的反应热。n实际反应条件选择在II区进行。硫酸钙的生成和结晶n通过CaSO4-H3PO4-H2O三元体系相平衡图可知，在II区内稳定的晶形是无水物，那么如何在该区内实现二水流程呢？硫酸钙的生成和结晶n在二水物法的生产中，由于半水物形成晶核需要的活化能最小，故首先析出的是处于不稳态的半水物 ；n之后

15、半水物转变为介稳态的二水物；n最后二水物在转变为稳态的无水物；硫酸钙的生成和结晶n80下，半水物二水物的转化平衡点发生在磷酸溶液含33P2O5时；n当磷酸溶液的质量分数高于33 P2O5 ，转化顺序为半水物无水物；n低于33，转化顺序为半水物二水物无水物。 硫酸钙的生成和结晶硫酸钙的生成和结晶n由表可见，80下半水物转化为二水物在磷酸质量分数为1025 P2O5的磷酸溶液中进行得很快。n当磷酸质量分数为10 P2O5时，1小时内即能完全转化；n当质量分数为18 P2O5时约2小时；n在25P205时约为67小时。随着磷酸中P2O5含量的提高，转化时间也相应增加。n至于转化形成的介稳态二水物再继

16、续转化为稳定态的无水物则进行极慢。当P2O5质量分数为30、19.6与12.75时，所需的完全转化时间分别为10天、19天及78天。硫酸钙的生成和结晶n完全转化时间是包括结晶转化潜期时间与实际转化期所需时间之和。n所谓转化潜期是指在此期间内，半水物结晶保持不变，主要是进行新相的萌发，转化过程实际上不曾开始。n实际转化期则是指半水物结晶开始转变为二水物结晶 。硫酸钙的生成和结晶n在二水法实际生产条件下(磷酸质量分数一般为2025 P2O5，反应时间56小时)半水物到二水物可以达到完全转化。n在图1-4的区域内，二水物虽然处于介稳态，但由于半水物转化为二水物很快，而二水物转化为稳定态的无水物极慢

17、。 很快极慢半水物二水物无水物硫酸钙的生成和结晶n即生成的半水物结晶能很快的转化为二水物，但二水物转化为无水物的速率极慢。n可以认为在反应进行的时间内，二水物是基本稳定的。所以可以在该区内实现二水法的生产。硫酸钙的生成和结晶n 由于硫酸钙结晶在磷酸溶液中的转化时间除与磷酸中含量及反应温度有关外，还和溶液的H2SO4含量及回浆操作有关。实际生产中过量的硫酸将大大地促进半水物到二水物的转化。同时由于酸解反应槽多采用有大量循环料浆(回浆)的连续式生产，新结晶可在原有结晶基础上成长，故也可大大加快半水物到二水物的转化过程。因此，由于过量硫酸与回浆的作用，实际生产的反应时间还可进一步缩短。硫酸钙的生成和

18、结晶n湿法磷酸生产中对硫酸钙的结晶具有三个明确的要求：nA：晶形稳定，在生产过程中不发生任何晶形的转变，以保证生产的正常运行；nB：结晶颗粒粗大、整齐均匀，具有良好的过滤和洗涤性能；nC：结晶速率适当，以降低料浆在反应器中的停留时间，从而提高生产能力。硫酸钙的生成和结晶n磷酸生产过程中，结晶过程的推动力是硫酸钙在溶液中的过饱和度。n过饱和度越大，结晶的推动力也就越大。n稳定的、适中的过饱和度是活的均匀、粗大结晶的基本条件。硫酸钙的生成和结晶n在二水物法生产磷酸的过程中，硫酸分解磷矿的主要反应式可以简化为四步：n（1）磷矿石与回浆反应，生成磷酸二氢钙和氟化氢气体543242()215()Ca F

19、 POHCa H POHF22442H SOHSOn（2）硫酸分散入反应介质：硫酸钙的生成和结晶n（3）硫酸中的氢离子遇到被磷酸回浆分解的磷酸二氢钙后发生反应：224234()2Ca H POHH POCan（4）钙离子遇到硫酸根离子，并生成二水硫酸钙结晶：22424222CaSOH OCaSOH O硫酸钙的生成和结晶n在整个反应的过程中，第四步反应最慢，是整个反应过程的控制步。为了对结晶过程进行分析的方便，可将钙离子（以CaO%表示）和硫酸根离子（SO4%）的溶度积表示如下：24%sKSOCaOn对于75下的湿法磷酸，此值为：24%0.83sKSOCaO硫酸钙的生成和结晶n实际生产中，由于过

20、饱和的存在而使磷酸溶液中SO42-%CaO%的乘积K远远高于饱和时的溶度积，所以硫酸钙的结晶过程可以迅速发生。硫酸钙的生成和结晶n图1-6为温度75，30% P2O5的磷酸中的饱和与过饱和曲线图。n纵坐标表示CaO的质量分数（%）；n横坐标表示SO42-的质量分数（%）。 硫酸钙的生成和结晶nS线为硫酸钙结晶的饱和溶解度线；nSSL为硫酸钙结晶的临界过饱和线；nS线与SSL线之间有若干条等动力学线，即硫酸钙结晶的析出速度线，以Kg(m3料浆h)表示；nS线下面为不饱和区；nSSL线上面为结晶的自发成核区。硫酸钙的生成和结晶n在不饱和区，结晶无法生成；n在自发成核区，结晶以非常高的速率生成。n如

21、在自发成核区进行操作，会得到很多细晶，对结晶过程和之后的过滤十分不利。n故生产中应尽可能避免进入此区域，而选择在S线和SSL线之间。硫酸钙的生成和结晶n硫酸钙晶体的生成和其他晶体一样，包括有晶核生成和晶体成长两个步骤。n1、晶核的生成n晶核生成的机理有两种：n一次成核 ；n二次成核 ；硫酸钙的生成和结晶n在工业结晶器中，碰撞成核占据首要地位，其成核方式有晶体与搅拌桨之间的碰撞、晶体与结晶器内表面之间的碰撞及晶体之间的碰撞。其中晶体与搅拌桨之间的碰撞是主要的。 n影响晶核生成速度的主要原因有过饱和度、温度和表面张力等，其中过饱和度的影响最大。硫酸钙的生成和结晶n图1-7是晶核生成速率与溶液过饱和

22、度之间的关系。n在达到临界过饱和度之前，晶核的生成实际上是不可能的；n一旦越过了临界过饱和度之后，晶核的生成速度将迅速增加，这一变化使得曲线有一个明显的转折。 硫酸钙的生成和结晶n最适宜的硫酸钙过饱和度范围可以定性的由图1-8表示 ：n图中曲线a是半水物饱和线，b是半水物临界过饱和线。n图中曲线c和d是二水物饱和线与临界饱和线。 硫酸钙的生成和结晶na、c线的焦点T1是半水物和二水物溶解度平衡点。n温度低于T1时，二水物比半水物稳定（但仍为介稳态），高于T1时，半水物比二水物稳定。 硫酸钙的生成和结晶n二水和半水两个过程的临界过饱和度曲线b、d交于T2点，这是二水物法的最高理论温度，也是半水物

23、法的最低理论温度。 硫酸钙的生成和结晶n在焦点T2左边的阴影区是二水物法生产中应保持的过饱和度范围，此区是在二水物临界过饱和度线d之外，在半水物临界过饱和度线b之内，因此只能生成二水物晶核，半水物晶核不能自发生成。n焦点T2右边阴影区是半水无法生产过程中应保持的过饱和度范围。 硫酸钙的生成和结晶n2、晶体的成长n晶体生长过程由三个步骤组成：nA：待结晶的溶质藉扩散穿过靠近晶体表面的静止液层，从溶液中转移到晶体表面，此为扩散过程；nB：到达晶体表面的溶质长入晶面，使晶体长大并同时放出结晶热，此为表面反应过程；nC：放出来的结晶热藉传导回到溶液中，称为传热过程。硫酸钙的生成和结晶n杂质对结晶过程的

24、影响n磷酸中的杂质主要来源于磷矿。n杂质不仅影响磷酸的质量，还会影响硫酸钙的结晶过程。n不同的杂质对结晶的影响不同。硫酸钙的生成和结晶n1、对结晶转化过程的影响nA、 铁、铝、镁的影响n通过图可以看出，Fe3+和Al3+对转化过程的影响不大；nMg2+对转化有明显的延缓作用，其影响程度随Mg2+含量的增大而增大。 硫酸钙的生成和结晶nB、氟化物的影响n磷酸中的氟化物主要有HF和H2SiF6。nHF的存在加速了转化过程，起了明显的促进作用 n当加入3%HF时，半水物晶体很快消失，并形成针状二水物结晶。 n但是HF同Al3+共同存在时却起到延缓转化的作用，得到的二水物结晶呈片状。 硫酸钙的生成和结

25、晶nC、其他杂质的影响n实验证明，Ce3+、La3+、Sr3+等金属离子对转化过程起延缓作用。硫酸钙的生成和结晶n对晶体外形的影响nA、SO42-的影响n低SO42-含量促使生成薄片状二水物，难于过滤和洗涤。 nSO42-含量略为增加，会生成双晶或形成多个斜方六面体的针状结晶接任意方向的缔合体，易于过滤和洗涤。 n再增高SO42-含量，可得到过滤性能良好的斜方六面体单晶。 硫酸钙的生成和结晶n若SO42-含量再适当提高，则生成由若干针状结晶围绕着一个中心晶核缔结在一起的聚晶。 n过高的SO42-含量将使结晶向单个针状方向发展，同时可使结晶的不均匀程度增加，滤饼易发生开裂，洗涤率将显著降低，从而

26、导致磷损失的加大。硫酸钙的生成和结晶nB、其他杂质的影响。n许多研究认为，铁和铝离子有利于斜方形晶体的形成。n大量的溶解态硅可促使晶体成针状。n碱金属和碱土金属也可以改变晶体外形，其中锶具有有利作用。n氟离子和有机杂质会影响二水物晶体的长大。硫酸钙的生成和结晶n添加剂的作用探讨添加剂的作用探讨 n在磷酸生产中加入极少量的添加剂(也称结晶改良剂)能抑制晶核的生成，改变晶体外形，使硫酸钙晶体成长得更为粗大、均匀，从而显著地提高过滤强度和石膏滤饼的洗涤率。n适用于硫酸钙结晶改良的添加剂，主要是含1230个碳原子的烷基和芳香基磺酸或烷基、芳香基的磺酸、硫酸衍生物的羧基酸或它们的盐类 。硫酸钙的生成和结

27、晶n添加剂的用量一般为成品料浆量的5100mgkg。适宜范围应通过试验确定。n对不同质量的磷酸，添加剂都有一个临界点。超过这个临界点后，效果反而下降。 萃取工艺条件的选择n1、液相、液相SO3的含量的含量n酸解反应料浆中液相SO3含量，代表液相中游离硫酸的含量。它是湿法磷酸生产中最重要的操作指标。 nSO3的含量的含量对磷矿分解、硫酸钙晶核的生成、晶体的成长、晶体外形、结晶转化及HPO42-在晶格上取代SO42+均有很大的影响。 萃取工艺条件的选择n过低的SO3含量会促使硫酸钙形成薄片状难于过滤和洗涤 ；nSO3含量提高后还能减少硫酸钙结晶中 HPO42-在晶格上对SO42+的取代作用，减少共

28、晶损失。nSO3含量提高还会增加磷酸铁在磷混酸中的溶解度，减少磷酸铁沉淀的析出量，从而减少磷的损失。萃取工艺条件的选择nSO3含量过高，硫酸的消耗增加；nSO3含量过高将降低了产品磷酸的纯度；nSO3含量过高还会提高磷矿石分解的速度，从而使溶液中的硫酸钙很快达到较高的过饱和度，使结晶速率加快，产生很多细小的晶体，不利于后期过滤和洗涤。nSO3含量过高会导致硫酸钙过快的结晶，使磷矿粉表面产生包裹现象，降低磷矿的分解率，从而造成磷的损失。 萃取工艺条件的选择n由于使用磷矿石品味与其中各种杂质的含量不同，所以SO3实际控制的含量也有差异。n最佳的SO3含量范围应通过实验测定。n一般规律是磷矿种的杂质

29、（主要是铁、铝、镁）含量越高，相应的SO3含量也越高。通常来说， SO3含量控制的范围一般为0.030.05g/ml。萃取工艺条件的选择nMgO对SO3含量的控制影响较大。n磷酸生产中MgO反应后生成的MgSO4全部进入磷酸中，造成液相中表观SO3浓度升高，对结晶过程十分不利。n因此，对于含MgO较高的磷矿必须考虑MgO消耗的硫酸。如果不相应的增加硫酸的用量，H3OP4中第一个H+将部分被MgO中和，使H+浓度降低。 萃取工艺条件的选择n2、反应温度n提高反应温度能加快反应速度，提高分解率，降低液相粘度，减小离子扩散阻力。n由于溶液中硫酸钙溶解度随温度的升高而增加并相应地降低过饱和度，提高温度

30、可以适量降低溶液中硫酸钙的过饱和度。 n温度升高磷酸铁的溶解度反而降低，可以减少沉淀析出的损失 萃取工艺条件的选择n过高的反应温度，对材质要求提高n过高的反应温度会导致生成不稳定的半水物甚至生成一些无水物，使过滤困难；n同时多数杂质的溶解度随温度升高而加大，过高的反应温度势必影响产品的质量。 n高温条件将增大硫酸钙及氟盐的溶解度，这些钙盐及氟盐在磷酸温度降低的情况下会从溶液中析出，严重时甚至会堵塞过滤系统的磷酸通道，从而缩短清理周期 。萃取工艺条件的选择n3、液相、液相P2O5含量含量n磷酸的浓度常用液相含量来表示。n提高磷酸浓度可以节约浓缩部分的能耗，降低浓缩的耗气量从而提高经济效益。萃取工

31、艺条件的选择n提高液相P2O5含量，将：n（1）增加磷酸粘度，降低离子扩散速度，这不仅降低了反应速度，而且使硫酸钙结晶变得细小；n（2）使优化的浓度范围变窄，对浓度控制要求更高；n（3）延缓半水物到二水物的转化过程，浓度过高时甚至会导致生成半水物，给生产过程造成困难。萃取工艺条件的选择n适当降低磷酸的浓度虽然会增加部分浓缩的能耗，但可使硫酸钙结晶变得粗大，工艺指标操作范围变宽n适当降低磷酸的浓度同时还可以减少氟硅酸盐沉积和堵塞滤布的程度。萃取工艺条件的选择n4、料浆液固比、料浆液固比n料浆的液固比是指料浆液相（磷酸溶液）对固相（磷石膏）的质量比。 n液固比代表了反应料浆中固体物的含量。 液相质

32、量液固比固相质量萃取工艺条件的选择n液固比过低(即料浆中固相物含量过高)时：n料浆粘度增高，不利于搅拌与输送并使反应速度降低，对磷矿的分解和晶体长大都不利。n过高的固相含量，还会增大晶体和搅拌桨叶的碰撞几率，从而增大二次成核量并导致结晶细小 。萃取工艺条件的选择n提高液固比虽然可以改善操作条件，有利于磷矿分解与硫酸钙的结晶，但会降低酸解反应槽的生产能力或缩短反应时间。 n适宜的料浆液固比一般是根据所用磷矿的质量而定，还要考虑结晶状况与磷酸浓度。 萃取工艺条件的选择n5、回浆、回浆n回浆也称循环料浆，系将大量料浆送回酸解槽加矿区进行循环。n加大回浆倍数是制取粗大、整齐石膏结晶的有效措施之一，其优

33、越性有以下四点：n（1）大量回浆能冲淡钙离子与硫酸根离子的含量，使酸解槽各区含量保持均匀，溶液的过饱和度不会太大且较稳定，可避免生成过多的晶核；萃取工艺条件的选择n（2）大量成熟的回浆能提供硫酸钙晶种，缩短结晶的转化期，便于获得粗大的结晶；n（3）能对加料过程的不精确起到缓冲作用，减少工艺条件的波动；n（4）加入的硫酸能被大量的回浆稀释，矿粉不易产生“包裹”现象，能保证磷矿分解反应与结晶过程稳定运行。萃取工艺条件的选择n6、搅拌强度、搅拌强度n提高搅拌强度，能使反应物料混合均匀，有助于消除局部过浓并加速界面层离子的扩散，促进磷矿颗粒表面的更新，对防止“包裹”现象，增加反应速度，改善结晶条件和消

34、除泡沫等均有好处。n过高的搅拌强度也不好，因为既增加动力消耗，又可能破碎大量晶体导致二次成核增多，结晶变小。 萃取工艺条件的选择n7、反应时间、反应时间n 反应时间是指物料在酸解槽内的平均停留时间。n磷矿的分解反应速度很快，一般在115h即可基本完成。n反应时物料在酸解槽内的停留主要取决于硫酸钙晶体的成长时间。萃取工艺条件的选择n停留时间延长即表示单位时间内的投料量(磷矿及硫酸)减少，槽内平衡过饱和度相应降低，有利于结晶生长。n对杂质较多的中品位磷矿，停留时间的增加可能使杂质溶解量增大，磷酸粘度增加，产生的磷酸铁、铝沉淀会堵塞滤布与滤饼孔隙，给过滤造成困难，同时还会降低酸解槽的生产强度n故二水

35、物流程的反应时间一般控制在45h为好。 n对于含杂质较高的矿，可以适当缩短反应时间。 萃取工艺条件的选择n8、矿粉粒度、矿粉粒度n磷矿分解是在矿石表面进行的，对于单位质量的矿石，粒度越小，其表面积越大，反应越快；n矿石粒度越小，研磨消耗的动力越大；n粒度过小，反应过快，硫酸钙过饱和度增加，对结晶不利；n粒度过小，分散性泥质影响加大，可能堵塞滤布影响过滤的正常进行。萃取工艺条件的选择n上述分析的8个工艺条件是互相联系，相辅相成的，不可孤立地、片面地去看某一条件，搞好各项指标的协调极为重要。 n对一个工厂而言，磷矿品位、杂质成分及含量是早已确定了的。回浆倍数、搅拌强度和设备容积又是由设计给定的。 n投矿量和矿粉细度在正常生产中它是稳定不变的。n生产中主要控制的是SO3含量、液相P2O5含量、反应温度和液固比这4个主要工艺指标。萃取过程中发泡的原因和处理萃取过程中发泡的原因和处理 n发泡是指萃取过程中在液面上产生大量泡沫的现象。n磷矿中的碳酸盐和有机物是导致发泡的主要原因。n不同产地的磷矿发泡性不同。萃取过程中发泡的原因和处理萃取过程中发泡的原因和处理 n磷矿的发泡特性曲线萃取过程中发泡的原因和处理萃取过程中发泡的原因和处理 n影响磷矿发泡的因素n（1） 磷矿中的碳酸盐和有机物含量是影响发泡性能的重