化工工艺学第三章33无机化学矿物加工利用

1、化工工艺学化工工艺学3.3无机化学矿物加工利用无机化学矿物加工利用3.3.1 概述概述 无机化工多以天然矿物资源为原料生产无机无机化工多以天然矿物资源为原料生产无机酸、碱、盐及化学肥料和其他精细无机化学品。酸、碱、盐及化学肥料和其他精细无机化学品。 大多数无机化工产品都涉及到矿物的化学加大多数无机化工产品都涉及到矿物的化学加工，如无机盐、硫酸、磷肥及钾肥等。此外，大工，如无机盐、硫酸、磷肥及钾肥等。此外，大多数金属在自然界状态下多以硫化物、氧化物、多数金属在自然界状态下多以硫化物、氧化物、碳酸盐和硅酸盐等形态存在，从这些矿物中回收碳酸盐和硅酸盐等形态存在，从这些矿物中回收和生产纯金属及它们的盐

2、类化合物也涉及到化学和生产纯金属及它们的盐类化合物也涉及到化学矿物的加工问题。矿物的加工问题。 无机化学矿物的种类繁多，主要的矿物品种有：无机化学矿物的种类繁多，主要的矿物品种有：（1）镁矿）镁矿 菱镁矿、白云石、水镁石等，主要用于生产镁盐、氧化镁及耐火菱镁矿、白云石、水镁石等，主要用于生产镁盐、氧化镁及耐火材料等。材料等。（2）石灰石矿）石灰石矿 石灰石，主要用来生产碳酸盐、钙盐及石灰。石灰石，主要用来生产碳酸盐、钙盐及石灰。（3）硼矿）硼矿 纤维硼镁矿、硼镁铁矿，可用来加工生产硼砂、硼酸、硼及铁等。纤维硼镁矿、硼镁铁矿，可用来加工生产硼砂、硼酸、硼及铁等。（4）硫矿）硫矿 硫磺矿、硫铁矿，

3、用于生产硫酸和硫磺。硫磺矿、硫铁矿，用于生产硫酸和硫磺。（5）钾矿）钾矿 钾石盐、光卤石、明矾石等，用于生产钾盐、硫酸钾、硫酸铝及钾石盐、光卤石、明矾石等，用于生产钾盐、硫酸钾、硫酸铝及氧化铝等。氧化铝等。3.3.1 概述概述（6）磷矿）磷矿 氟磷灰石、氯磷灰石等，用于制备磷酸、磷肥和磷酸盐。氟磷灰石、氯磷灰石等，用于制备磷酸、磷肥和磷酸盐。（7）铝矿）铝矿 铝土矿、水硬铝石、水软铝石、三水铝石、膨润土、高岭铝土矿、水硬铝石、水软铝石、三水铝石、膨润土、高岭土等，用于生产铝化合物、分子筛及催化剂载体。土等，用于生产铝化合物、分子筛及催化剂载体。（8）盐矿）盐矿 岩盐、海盐、湖盐等，用于制造纯碱

4、、烧碱、硫化碱、泡岩盐、海盐、湖盐等，用于制造纯碱、烧碱、硫化碱、泡花碱、盐酸、氯乙烯及建筑材料等花碱、盐酸、氯乙烯及建筑材料等 除少数除少数品位品位较高的矿物开采出来后不需经初步加工即可利较高的矿物开采出来后不需经初步加工即可利用外，大多数化学矿物需经过一系列的物理或化学过程处理后用外，大多数化学矿物需经过一系列的物理或化学过程处理后才能转化为人们所需要的化工产品。才能转化为人们所需要的化工产品。3.3.1 概述概述3.3.3 化学矿物加工的方法和原理化学矿物加工的方法和原理 一、矿石的精选一、矿石的精选 矿石的精选矿石的精选是利用矿石中各组分的物理及化学性质上是利用矿石中各组分的物理及化学

5、性质上的差别使有用成分富集的一种方法。的差别使有用成分富集的一种方法。 精选方法主要有手选、重力选、磁选及浮选等。精选方法主要有手选、重力选、磁选及浮选等。 1、手选、手选 是一种人工选矿方法，即根据矿石的颜色、色泽等外是一种人工选矿方法，即根据矿石的颜色、色泽等外表特征进行选择，以提高矿石的品位。表特征进行选择，以提高矿石的品位。 优点：优点：简便易行；简便易行； 缺点：缺点：需大量劳动力，仅适用于小规模生产。需大量劳动力，仅适用于小规模生产。 2、重力选、重力选 是利用矿石中各组分是利用矿石中各组分比重的差异比重的差异进行选别的一种精进行选别的一种精选方法。选方法。 介质：介质：水、有机溶

6、剂、气流或方铅矿等配制的悬乳液。水、有机溶剂、气流或方铅矿等配制的悬乳液。 3、磁选、磁选 是利用矿石的是利用矿石的磁化系数的差异磁化系数的差异进行选矿的一种方法。进行选矿的一种方法。 根据化学矿物的相对磁性，可将矿物分为：根据化学矿物的相对磁性，可将矿物分为： 强磁性：磁铁矿、磁黄铁矿、钛磁铁矿等。强磁性：磁铁矿、磁黄铁矿、钛磁铁矿等。 弱磁性：赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿、钛铁矿、软锰矿、弱磁性：赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿、钛铁矿、软锰矿、 水锰矿。水锰矿。 非磁性：镁矿、石灰石矿、硼矿等。非磁性：镁矿、石灰石矿、硼矿等。一、矿石的精选一、矿石的精选 4、浮选、浮选 泡沫浮选的简称泡沫浮选的简称，即

7、利用矿石中各组分被溶剂（水，即利用矿石中各组分被溶剂（水或其他溶剂）润湿程度的差异而进行的选矿方法。或其他溶剂）润湿程度的差异而进行的选矿方法。 根据作用机制不同，浮选剂可分为如下几类：根据作用机制不同，浮选剂可分为如下几类： （1）捕获剂）捕获剂 使某些矿物表面生成一层憎水薄膜，使矿物易于与使某些矿物表面生成一层憎水薄膜，使矿物易于与气泡结合并随气泡上升。气泡结合并随气泡上升。 捕获剂分子中含有极性和非极性基团，极性基团吸捕获剂分子中含有极性和非极性基团，极性基团吸附在矿物表面，而非极性基团则伸向水侧使矿物具有憎附在矿物表面，而非极性基团则伸向水侧使矿物具有憎水性。水性。一、矿石的精选一、矿

8、石的精选 （2）起泡剂）起泡剂 起泡剂一般是起泡剂一般是表面活性物质表面活性物质，含有极，含有极性和非极性基团，能定向吸附在空气和水性和非极性基团，能定向吸附在空气和水的界面上，极性基面向水侧，而非极性基的界面上，极性基面向水侧，而非极性基朝向空气。朝向空气。 常用的起泡剂：松节油、桉树油、煤常用的起泡剂：松节油、桉树油、煤焦油、甲酚某些高级醇。焦油、甲酚某些高级醇。一、矿石的精选一、矿石的精选 （3）抑制剂）抑制剂 为增加矿石中某些非上浮组分的亲水性而使之完为增加矿石中某些非上浮组分的亲水性而使之完全沉降，提高浮选效果。全沉降，提高浮选效果。 主要有水玻璃、氨水、石灰、氰化物等。主要有水玻璃

9、、氨水、石灰、氰化物等。 （4）调节剂）调节剂 为了改变浮选介质的为了改变浮选介质的pH，调节其他药剂的作用，调节其他药剂的作用，消除有害离子的影响和调节矿浆的分散度和絮凝度，消除有害离子的影响和调节矿浆的分散度和絮凝度， 主要有石灰、碳酸钠、磷酸盐、硫化钠、硫酸等。主要有石灰、碳酸钠、磷酸盐、硫化钠、硫酸等。一、矿石的精选一、矿石的精选 （5）解毒剂）解毒剂 在矿物和水中往往存在一些能阻止矿物表面在矿物和水中往往存在一些能阻止矿物表面形成憎水膜使浮选不能进行的物质，这类物质统形成憎水膜使浮选不能进行的物质，这类物质统称为称为浮选毒物浮选毒物。 为消除或减弱它们的负面作用，通常为消除或减弱它们

10、的负面作用，通常添加石添加石灰、纯碱、碳酸钡、硫酸锌、硫酸铁等作为解毒灰、纯碱、碳酸钡、硫酸锌、硫酸铁等作为解毒剂。剂。 在选矿时，如将有用矿物成分浮入泡沫产物在选矿时，如将有用矿物成分浮入泡沫产物中，而将脉石矿物留在矿浆中，则称其为中，而将脉石矿物留在矿浆中，则称其为正浮选正浮选；反之，则称为反之，则称为反浮选反浮选。一、矿石的精选一、矿石的精选 矿石的热化学处理可分为煅烧、焙烧、烧结和熔融。矿石的热化学处理可分为煅烧、焙烧、烧结和熔融。 1、煅烧、煅烧 煅烧煅烧是将矿石在低于熔点的温度下加热分解，除去挥是将矿石在低于熔点的温度下加热分解，除去挥发性组分的过程。发性组分的过程。 煅烧过程主要

11、发生的物理和化学变化有：煅烧过程主要发生的物理和化学变化有： (1)热分解热分解。除去化学结合水，。除去化学结合水，CO2，NOx等挥发性杂质，等挥发性杂质，在较高温度下，氧化物还可能发生固相反应，形成有活性在较高温度下，氧化物还可能发生固相反应，形成有活性的化合状态；的化合状态； (2)再结晶再结晶，可得到一定的晶形、晶体大小、孔结构和比，可得到一定的晶形、晶体大小、孔结构和比表面；表面； (3)微晶适当烧结微晶适当烧结，以提高机械强度。，以提高机械强度。二、矿石的热化学加工二、矿石的热化学加工 2、焙烧、焙烧 矿石在低于熔点的温度下，与空气、氯气、矿石在低于熔点的温度下，与空气、氯气、氢气

12、等气体或反应剂发生化学反应，改变化学组氢气等气体或反应剂发生化学反应，改变化学组成与物理性质的过程。成与物理性质的过程。 焙烧过程有焙烧过程有加添加剂和不加添加剂加添加剂和不加添加剂两种类型。两种类型。二、矿石的热化学加工二、矿石的热化学加工 （1）不加添加剂的焙烧）不加添加剂的焙烧 也称煅烧也称煅烧，按用途可分为：按用途可分为： 分解矿石分解矿石，如石灰石化学加工制成氧化钙，同，如石灰石化学加工制成氧化钙，同时制得二氧化碳气体；时制得二氧化碳气体； 活化矿石活化矿石，目的在于改变矿石结构，使其易于，目的在于改变矿石结构，使其易于分解，例如：将高岭土焙烧脱水，使其结构疏松分解，例如：将高岭土焙

13、烧脱水，使其结构疏松多孔，易于进一步加工生产氧化铝；多孔，易于进一步加工生产氧化铝；二、矿石的热化学加工二、矿石的热化学加工 脱除杂质脱除杂质，如脱硫、脱除有机物和吸附水等；，如脱硫、脱除有机物和吸附水等； 晶型转化晶型转化，如焙烧二氧化钛使其改变晶型，改，如焙烧二氧化钛使其改变晶型，改善其使用性质。善其使用性质。 按生产工艺可分为按生产工艺可分为烧胀法和烧结法烧胀法和烧结法两种。烧两种。烧胀法是将原料加热至熔融温度，产生气体使其膨胀法是将原料加热至熔融温度，产生气体使其膨胀。烧结法通过加热使某些原料熔化，将整个颗胀。烧结法通过加热使某些原料熔化，将整个颗粒黏结在一起。粒黏结在一起。 二、矿石

14、的热化学加工二、矿石的热化学加工 （2）加添加剂的焙烧）加添加剂的焙烧 添加剂可以是气体或固体添加剂可以是气体或固体，固体添加剂兼有助熔剂的，固体添加剂兼有助熔剂的作用，使物料熔点降低，以加快反应速度。按添加剂的不作用，使物料熔点降低，以加快反应速度。按添加剂的不同有多种类型：同有多种类型： 氧化焙烧氧化焙烧 粉碎后的固体原料在氧气中焙烧，使其中的有用成分粉碎后的固体原料在氧气中焙烧，使其中的有用成分转变成氧化物，同时除去易挥发的砷、锑、硒、碲等杂质。转变成氧化物，同时除去易挥发的砷、锑、硒、碲等杂质。在硫酸工业中，硫铁矿焙烧制备二氧化硫是典型的氧化焙在硫酸工业中，硫铁矿焙烧制备二氧化硫是典型

15、的氧化焙烧。冶金工业中氧化焙烧应用广泛，例如：硫化铜矿、硫烧。冶金工业中氧化焙烧应用广泛，例如：硫化铜矿、硫化锌矿经氧化焙烧得氧化铜、氧化锌，同时得到二氧化硫。化锌矿经氧化焙烧得氧化铜、氧化锌，同时得到二氧化硫。二、矿石的热化学加工二、矿石的热化学加工 还原焙烧还原焙烧 在矿石或盐类中添加还原剂进行高温处理，在矿石或盐类中添加还原剂进行高温处理，常用的还原剂是碳常用的还原剂是碳。在制取高纯度产品时，可用。在制取高纯度产品时，可用氢气、一氧化碳或甲烷氢气、一氧化碳或甲烷作为焙烧还原剂。作为焙烧还原剂。 例如：贫氧化镍矿在加热下用水煤气还原，例如：贫氧化镍矿在加热下用水煤气还原，可使其中的三氧化二

16、铁大部分还原为四氧化三铁可使其中的三氧化二铁大部分还原为四氧化三铁,少量还原为氧化亚铁和金属铁少量还原为氧化亚铁和金属铁;镍、钴的氧化物则镍、钴的氧化物则还原为金属镍和钴。因为该过程中的三氧化二铁还原为金属镍和钴。因为该过程中的三氧化二铁具有弱磁性，四氧化三铁具有强磁性，利用这种具有弱磁性，四氧化三铁具有强磁性，利用这种差别可以进行磁选，故此过程又称磁化焙烧。差别可以进行磁选，故此过程又称磁化焙烧。二、矿石的热化学加工二、矿石的热化学加工 氯化焙烧氯化焙烧 在矿物或盐类中添加氯化剂进行高温处理在矿物或盐类中添加氯化剂进行高温处理,使物使物料中某些组分转变为气态或凝聚态的氧化物料中某些组分转变为

17、气态或凝聚态的氧化物,从而同从而同其他组分分离。其他组分分离。 氯化剂可用氯气或氯化物（如氯化钠、氯化钙氯化剂可用氯气或氯化物（如氯化钠、氯化钙等）。等）。 例如：金红石在流化床中加氯气进行氯化焙烧，例如：金红石在流化床中加氯气进行氯化焙烧，生成四氯化钛，经进一步加工可得二氧化钛。又如在生成四氯化钛，经进一步加工可得二氧化钛。又如在铝土矿化学加工中，加炭（高质煤）粉成型后氯化焙铝土矿化学加工中，加炭（高质煤）粉成型后氯化焙烧可制得三氯化铝。若在加氯化剂的同时加入炭粒，烧可制得三氯化铝。若在加氯化剂的同时加入炭粒，使矿物中难选的有价值金属矿物经氯化焙烧后，在炭使矿物中难选的有价值金属矿物经氯化焙

18、烧后，在炭粒上转变为金属，并附着在炭粒上，随后用选矿方法粒上转变为金属，并附着在炭粒上，随后用选矿方法富集，制成精矿，其品位和回收率均可以提高，称为富集，制成精矿，其品位和回收率均可以提高，称为氯化离析焙烧。氯化离析焙烧。二、矿石的热化学加工二、矿石的热化学加工 硫酸化焙烧硫酸化焙烧 以二氧化硫为反应剂以二氧化硫为反应剂的焙烧过程，通常的焙烧过程，通常用于硫化物矿的焙烧，使金属硫化物氧化为用于硫化物矿的焙烧，使金属硫化物氧化为易溶于水的硫酸盐。若以易溶于水的硫酸盐。若以Me表示金属，硫表示金属，硫酸化焙烧主要包括下列过程：酸化焙烧主要包括下列过程： 2MeS+3O22MeO+2SO2 例如：闪

19、锌矿经硫酸化焙烧制得硫酸锌、例如：闪锌矿经硫酸化焙烧制得硫酸锌、硫化铜经硫酸化焙烧制得硫酸铜等。硫化铜经硫酸化焙烧制得硫酸铜等。 二、矿石的热化学加工二、矿石的热化学加工 钠化焙烧钠化焙烧 在固体物料中加入适量的氯化钠、硫在固体物料中加入适量的氯化钠、硫酸钠等钠化剂，焙烧后产物为易溶于水的酸钠等钠化剂，焙烧后产物为易溶于水的钠盐。钠盐。 例如：湿法提钒过程中，细磨钒渣，例如：湿法提钒过程中，细磨钒渣，经磁选除铁后，加钠化剂在回转窑中焙烧，经磁选除铁后，加钠化剂在回转窑中焙烧，渣中的三价钒氧化成五价钒。渣中的三价钒氧化成五价钒。二、矿石的热化学加工二、矿石的热化学加工 挥发焙烧挥发焙烧 是将硫化

20、物矿石在空气中加热，使矿物是将硫化物矿石在空气中加热，使矿物中的有效组分转变为挥发性氧化物，以气中的有效组分转变为挥发性氧化物，以气态形式将其分离出来的一种焙烧过程。态形式将其分离出来的一种焙烧过程。二、矿石的热化学加工二、矿石的热化学加工 3、烧结、烧结 烧结烧结是将矿粉和石灰、纯碱、硫酸钠、是将矿粉和石灰、纯碱、硫酸钠、亚硫酸钠等烧结剂混合，在高于炉料熔点亚硫酸钠等烧结剂混合，在高于炉料熔点的温度下发生化学反应的过程。的温度下发生化学反应的过程。二、矿石的热化学加工二、矿石的热化学加工烧结地面砖烧结地面砖三、矿石的湿法加工三、矿石的湿法加工 矿石的湿法加工矿石的湿法加工是利用适宜的溶剂使是

21、利用适宜的溶剂使矿石中有用组分转入到溶液中，然后再将矿石中有用组分转入到溶液中，然后再将溶液进一步加工。溶液进一步加工。 如有用组分是水溶性的，可用水作为如有用组分是水溶性的，可用水作为溶剂；溶剂； 如有用组分是水不溶性的，可用酸碱如有用组分是水不溶性的，可用酸碱盐的溶液作为溶剂。盐的溶液作为溶剂。 1、溶解、溶解 当矿石中不溶性组分较少，用溶剂处理后的当矿石中不溶性组分较少，用溶剂处理后的残渣很少，这种过程称为残渣很少，这种过程称为溶解溶解。 根据溶解过程的性质，溶解可分为：根据溶解过程的性质，溶解可分为： （1）物理溶解）物理溶解 溶解时，溶质的化学组成没有变化。溶解时，溶质的化学组成没有

22、变化。 （2）化学溶解）化学溶解 溶解时，溶质与溶剂之间发生了化学反应。溶解时，溶质与溶剂之间发生了化学反应。 （3）水化反应）水化反应 现代物理化学观点，任何溶解过程完全没有现代物理化学观点，任何溶解过程完全没有化学变化的情况是不存在的。大多数可溶性无机化学变化的情况是不存在的。大多数可溶性无机盐矿物溶解于水时，其阴阳离子均会发生水化反盐矿物溶解于水时，其阴阳离子均会发生水化反应。应。 三、矿石的湿法加工三、矿石的湿法加工 盐类的正负离子处于晶体状态时存在盐类的正负离子处于晶体状态时存在晶格能晶格能，当其溶解于水中时要释放出当其溶解于水中时要释放出水化能水化能。 盐类的正负离子处于晶体状态时

23、，存在晶格盐类的正负离子处于晶体状态时，存在晶格能，当其溶解于水中时要释放出水化能。能，当其溶解于水中时要释放出水化能。 水化能水化能晶格能晶格能时，则盐类时，则盐类不能溶解不能溶解。 水化能水化能晶格能晶格能时，则盐类时，则盐类能够溶解能够溶解。三、矿石的湿法加工三、矿石的湿法加工 晶格能又叫点阵能。它是在反应时晶格能又叫点阵能。它是在反应时1mol离子化合物中的离子化合物中的正、负离子从相互分离的气态结合成离子晶体时所放出的能量。正、负离子从相互分离的气态结合成离子晶体时所放出的能量。用化学反应式表示时，相当于下面反应式的焓变的负值。用化学反应式表示时，相当于下面反应式的焓变的负值。a M

24、z+(g) + b Xz-(g) MaXb(s) U=-H 离子半径越大，晶格能越小；而离子电荷越大，晶格能就离子半径越大，晶格能越小；而离子电荷越大，晶格能就越大。越大。 晶格能越大，表示离子键越强，晶体越稳定。晶格能越大，表示离子键越强，晶体越稳定。水化能是物质溶于大量水中成为无限稀释溶液时所释放的能量水化能是物质溶于大量水中成为无限稀释溶液时所释放的能量 2、浸取、浸取 浸取是应用溶剂将固体混合物中可溶组分提取出来浸取是应用溶剂将固体混合物中可溶组分提取出来的过程，又称为的过程，又称为固体萃取固体萃取。 浸取所处理的物料，有天然的或经火法处理的矿物，浸取所处理的物料，有天然的或经火法处理

25、的矿物，也有生物物质，如植物的根、茎、叶、种子等。也有生物物质，如植物的根、茎、叶、种子等。 （1）浸取的分类）浸取的分类 物理浸取物理浸取 是单纯的溶质溶解过程，所用的溶剂有水、醇或其是单纯的溶质溶解过程，所用的溶剂有水、醇或其他有机溶剂。他有机溶剂。 化学浸取化学浸取 用于处理矿物，常用酸、碱及一些盐类的水溶液，用于处理矿物，常用酸、碱及一些盐类的水溶液，通过化学反应，将某些组分溶出。通过化学反应，将某些组分溶出。 细菌浸取细菌浸取 用于处理某些硫化金属矿，靠细菌的氧化作用，将用于处理某些硫化金属矿，靠细菌的氧化作用，将难溶的硫化物转变为易溶的硫酸盐而转入浸出液中。难溶的硫化物转变为易溶的

26、硫酸盐而转入浸出液中。三、矿石的湿法加工三、矿石的湿法加工 （2）浸取法分离可溶组分的步骤）浸取法分离可溶组分的步骤 溶剂与固体物料密切接触，使可溶组溶剂与固体物料密切接触，使可溶组分转入液相，成为浸出液。分转入液相，成为浸出液。 浸出液与不溶固体（残渣）的分离。浸出液与不溶固体（残渣）的分离。 用溶剂洗涤残渣，回收附着在残渣上用溶剂洗涤残渣，回收附着在残渣上的可溶组分。的可溶组分。 浸出液的提纯与浓缩，取得可溶组分浸出液的提纯与浓缩，取得可溶组分的产品。的产品。 从残渣中回收有价值的溶剂。从残渣中回收有价值的溶剂。三、矿石的湿法加工三、矿石的湿法加工 （3）影响浸取的因素）影响浸取的因素 对

27、于有化学反应的浸取过程，影响浸取速率的因素主对于有化学反应的浸取过程，影响浸取速率的因素主要为：要为： 温度温度 浸取反应属于液固反应，浸取反应属于液固反应，当浸取过程属于化学反应控当浸取过程属于化学反应控制时，浸取速度随温度升高而增快；制时，浸取速度随温度升高而增快； 当浸取过程属于外扩散控制时，温度对浸取速度的影当浸取过程属于外扩散控制时，温度对浸取速度的影响不显著。响不显著。 溶剂浓度溶剂浓度 浸取速度随浸取剂浓度的增大而增快。但浸取速度随浸取剂浓度的增大而增快。但当其浓度超当其浓度超过某一值时，有效组分的浸取效率提高并不明显，相反却过某一值时，有效组分的浸取效率提高并不明显，相反却增加

28、了其他组分的溶解。增加了其他组分的溶解。 因此，实际生产实践中，应根据产品的收率及产品质因此，实际生产实践中，应根据产品的收率及产品质量的要求，控制适宜的浓度，避免杂质过多的浸出。量的要求，控制适宜的浓度，避免杂质过多的浸出。三、矿石的湿法加工三、矿石的湿法加工 矿物粒径矿物粒径 浸取速度随矿粉粒度减小而增大。浸取速度随矿粉粒度减小而增大。 粒径越小，固液两相接触的表面积越大。但粒径也粒径越小，固液两相接触的表面积越大。但粒径也不能太小，太小会增加粉碎成本。粒径太大，浸取时间不能太小，太小会增加粉碎成本。粒径太大，浸取时间会增大。会增大。 孔隙率孔隙率 固体物料的孔隙率越高，则可溶性组分的浸取

29、便越固体物料的孔隙率越高，则可溶性组分的浸取便越容易。容易。 搅拌强度搅拌强度 浸取过程是液相扩散控制时，搅拌对浸取有较大影浸取过程是液相扩散控制时，搅拌对浸取有较大影响。响。搅拌强度越大，则扩散速度越快，浸取速度越快。搅拌强度越大，则扩散速度越快，浸取速度越快。 浸取过程是化学反应控制时，搅拌强度对浸取速度浸取过程是化学反应控制时，搅拌强度对浸取速度影响不大，但也必须充分搅拌以免固体沉降。影响不大，但也必须充分搅拌以免固体沉降。三、矿石的湿法加工三、矿石的湿法加工 此外，矿浆密度及浸取物的物理化学此外，矿浆密度及浸取物的物理化学性质等对浸取速率也有影响。浸取时间应性质等对浸取速率也有影响。浸

30、取时间应依据有用组分的回收率和杂质最小污染程依据有用组分的回收率和杂质最小污染程度及生产强度等确定。度及生产强度等确定。三、矿石的湿法加工三、矿石的湿法加工 （4）浸取流程及设备）浸取流程及设备 浸取过程一般采用浸取过程一般采用逆流方式逆流方式进行。进行。 浸取设备有浸取设备有间歇式、半间歇式、连续间歇式、半间歇式、连续式。式。 按固体原料的处置方式，浸取设备又按固体原料的处置方式，浸取设备又可分为可分为固定床、移动床、分散接触式固定床、移动床、分散接触式。 按溶剂与固体原料的接触方式，可将按溶剂与固体原料的接触方式，可将浸取设备分为浸取设备分为单级接触、多级接触与微分单级接触、多级接触与微分

31、接触型。接触型。三、矿石的湿法加工三、矿石的湿法加工3.3.3 无机化学矿物加工利用无机化学矿物加工利用 自然界中无机化学矿物的品类繁多，自然界中无机化学矿物的品类繁多，物理化学性质各异，因而它们的加工利用物理化学性质各异，因而它们的加工利用方法差别悬殊。本节通过一些典型的无机方法差别悬殊。本节通过一些典型的无机化学矿物的加工示例，说明其工艺过程的化学矿物的加工示例，说明其工艺过程的制定及工艺条件的选择。制定及工艺条件的选择。一、酸浸取磷矿制磷酸一、酸浸取磷矿制磷酸 磷矿是生产磷酸、磷肥及磷酸盐的原料，天磷矿是生产磷酸、磷肥及磷酸盐的原料，天然磷矿石分两大类：然磷矿石分两大类：磷灰石和磷块岩磷

32、灰石和磷块岩，主要成分，主要成分都是都是Ca5F(PO4)3。 1、湿法磷酸生产原理、湿法磷酸生产原理 用硫酸分解磷矿制磷酸用硫酸分解磷矿制磷酸(湿法磷酸湿法磷酸)是磷酸生是磷酸生产中应用最广泛的方法，在技术上最成熟，经济产中应用最广泛的方法，在技术上最成熟，经济上最合理，其产量在磷酸产量中占绝对优势。上最合理，其产量在磷酸产量中占绝对优势。 （1）主要化学反应）主要化学反应 硫酸浸取分解磷矿是液固相反应过程，反应式为：硫酸浸取分解磷矿是液固相反应过程，反应式为： Ca5F(PO4)3+5H2SO4+11H2O3H3PO4+HF+5CaSO4nH2O 反应过程中为避免磷矿颗粒表面被硫反应过程中

33、为避免磷矿颗粒表面被硫酸钙包裹，延缓或阻碍反应的进行：实际酸钙包裹，延缓或阻碍反应的进行：实际上是用循环磷酸料浆来分解磷矿，即用磷上是用循环磷酸料浆来分解磷矿，即用磷酸与硫酸的混酸来分解磷矿。酸与硫酸的混酸来分解磷矿。 反应分两步进行，反应分两步进行，第一步第一步是磷矿与磷是磷矿与磷酸生成磷酸一钙，酸生成磷酸一钙，第二步第二步是磷酸一钙再与是磷酸一钙再与硫酸反应生成磷酸与硫酸钙：硫酸反应生成磷酸与硫酸钙： Ca5F(PO4)3+7H3PO45Ca(H2PO4)3+HF 5Ca5F(PO4)3+5H2SO4+nH2O10H3PO4+5CaSO4nH2O 一、酸浸取磷矿制磷酸一、酸浸取磷矿制磷酸

34、磷矿中所含杂质对湿法磷酸的生产工艺过程磷矿中所含杂质对湿法磷酸的生产工艺过程和产品质量有显著影响。和产品质量有显著影响。 氟氟 磷矿中的氟在酸解时会生成磷矿中的氟在酸解时会生成HF，再与磷矿中，再与磷矿中活性活性SiO2形成氟硅酸。氟存留在磷酸中会增大磷形成氟硅酸。氟存留在磷酸中会增大磷酸溶液的腐蚀性，大部分氟以酸溶液的腐蚀性，大部分氟以SiF4形态逸出，回形态逸出，回收加工为氟盐，并消除了污染。收加工为氟盐，并消除了污染。 SiO2 磷矿中含有少量磷矿中含有少量SiO2，有利于生成的，有利于生成的HF转化转化为挥发性低和腐蚀性弱的氟硅酸。若为挥发性低和腐蚀性弱的氟硅酸。若SiO2过高，过高，

35、会增大设备、管道和搅拌浆的腐蚀，并增加料浆会增大设备、管道和搅拌浆的腐蚀，并增加料浆粘度，降低分离硫酸钙时的过滤强度。粘度，降低分离硫酸钙时的过滤强度。 一、酸浸取磷矿制磷酸一、酸浸取磷矿制磷酸 碳酸盐碳酸盐 磷矿中通常会有少量石灰石等碳酸盐矿物，磷矿中通常会有少量石灰石等碳酸盐矿物，主要成分为主要成分为CaCO3、MgCO3。CaO在酸解时生成在酸解时生成CaSO4，增大硫酸的消耗定额；，增大硫酸的消耗定额；MgO全部进入磷全部进入磷酸溶液中，中和掉磷酸中的第一个氢离子，并增酸溶液中，中和掉磷酸中的第一个氢离子，并增加溶液粘度，对结晶、过滤、浓缩过程不利。碳加溶液粘度，对结晶、过滤、浓缩过程

36、不利。碳酸盐分解时放出酸盐分解时放出CO2,使溶液形成泡沫，造成逸出使溶液形成泡沫，造成逸出损失。损失。 铁、铝化合物铁、铝化合物 磷矿中的铁、铝杂质会增大磷酸溶液的粘度，磷矿中的铁、铝杂质会增大磷酸溶液的粘度，降低酸的质量，并在浓缩时在设备中结垢，并可降低酸的质量，并在浓缩时在设备中结垢，并可能与磷酸形成淤渣，造成能与磷酸形成淤渣，造成P2O5损失。损失。 一、酸浸取磷矿制磷酸一、酸浸取磷矿制磷酸 钾、钠化合物钾、钠化合物 磷矿中钾、钠离子首先与氟硅酸反应生成氟磷矿中钾、钠离子首先与氟硅酸反应生成氟硅酸钾、钠，会在反应、过滤及浓缩系统的设备硅酸钾、钠，会在反应、过滤及浓缩系统的设备与管线中析

37、出结垢，在贮存系统中形成淤渣，导与管线中析出结垢，在贮存系统中形成淤渣，导致装置开车率下降与致装置开车率下降与P2O5损失增大。损失增大。 锶、镧等稀土金属化合物锶、镧等稀土金属化合物 磷灰石在矿中的稀土金属氧化物对半水物硫磷灰石在矿中的稀土金属氧化物对半水物硫酸钙转化为二水物起延缓作用。酸钙转化为二水物起延缓作用。 氯、碘氯、碘 氯和碘是萃取磷酸中最不希望存在的杂质，氯和碘是萃取磷酸中最不希望存在的杂质，它们会使磷酸溶液具有极强的腐蚀性。应避免这它们会使磷酸溶液具有极强的腐蚀性。应避免这两种杂质进入磷酸生产系统。两种杂质进入磷酸生产系统。一、酸浸取磷矿制磷酸一、酸浸取磷矿制磷酸 （2） 硫酸

38、钙的晶型和生产方法分类硫酸钙的晶型和生产方法分类 在湿法磷酸生产过程中，根据液相中在湿法磷酸生产过程中，根据液相中磷酸与硫酸的浓度，系统的温度不同，有磷酸与硫酸的浓度，系统的温度不同，有三种硫酸钙的水合物结晶与溶液处于平衡三种硫酸钙的水合物结晶与溶液处于平衡状态，它们是二水物状态，它们是二水物CaSO42H2O(二水石二水石膏膏)、半水物、半水物-CaSO40.5H2O(半水石膏半水石膏)和和无水物无水物CaSO4I (硬石膏硬石膏)。它们的化学组成。它们的化学组成与物系见表与物系见表1。一、酸浸取磷矿制磷酸一、酸浸取磷矿制磷酸 湿法磷酸生产方法往往以硫酸钙出现的形态湿法磷酸生产方法往往以硫酸

39、钙出现的形态来命名。工业上有下述几种湿法磷酸生产方法：来命名。工业上有下述几种湿法磷酸生产方法： 二水物法二水物法(DH)制湿法磷酸制湿法磷酸 这是目前世界上应用最广泛的方法，有多槽这是目前世界上应用最广泛的方法，有多槽流程和单槽流程，其中又分无回浆与有回浆流程，流程和单槽流程，其中又分无回浆与有回浆流程，以及真空冷却与空气冷却流程。二水物法湿法磷以及真空冷却与空气冷却流程。二水物法湿法磷酸一般含酸一般含P2O5 2832，磷总收率，磷总收率9397。二。二水物法磷的总收率较低，原因是该法洗涤不完全；水物法磷的总收率较低，原因是该法洗涤不完全；少量磷酸溶液进入硫酸钙晶体空穴中，磷酸一钙少量磷酸

40、溶液进入硫酸钙晶体空穴中，磷酸一钙结晶后与硫酸钙结晶层交替生长；磷矿颗粒表面结晶后与硫酸钙结晶层交替生长；磷矿颗粒表面形成硫酸钙膜使磷矿萃取不完全。形成硫酸钙膜使磷矿萃取不完全。 一、酸浸取磷矿制磷酸一、酸浸取磷矿制磷酸 半水半水-二水物法二水物法(HH/DH)制湿法磷酸制湿法磷酸 先使硫酸钙形成半水物结晶，后再重结晶先使硫酸钙形成半水物结晶，后再重结晶为二水物。这样可使硫酸钙晶格中的为二水物。这样可使硫酸钙晶格中的P2O5全部全部释放出来，释放出来，P2O5总收率达总收率达9898.5，同时提高，同时提高了磷石膏纯度，扩大了它的应用。半水二水了磷石膏纯度，扩大了它的应用。半水二水物法流程根据

41、产品酸的浓度又可分为稀酸流程物法流程根据产品酸的浓度又可分为稀酸流程(HRC)和浓酸流程和浓酸流程(HDH)两种。前者半水物结晶两种。前者半水物结晶不过滤直接水化为二水物再过滤分离，产品酸不过滤直接水化为二水物再过滤分离，产品酸含含P2O5 3032；后者从半水物料浆分出产品；后者从半水物料浆分出产品酸，含酸，含P2O5 45，滤饼送入水化槽重结晶为二，滤饼送入水化槽重结晶为二水物。水物。 一、酸浸取磷矿制磷酸一、酸浸取磷矿制磷酸 二水半水物二水半水物(DH/HH)法制湿法磷酸法制湿法磷酸 P2O5总收率达总收率达99。磷石膏含结晶水。磷石膏含结晶水少，有利于制造硫酸与水泥，产品酸含少，有利于

42、制造硫酸与水泥，产品酸含P2O5 35左右。左右。 半水物法半水物法(HH)湿法磷酸湿法磷酸 可得含可得含P2O5 4050的高浓度磷酸。的高浓度磷酸。 一、酸浸取磷矿制磷酸一、酸浸取磷矿制磷酸 （3） CaSO4-H3PO4-H2O体系相平衡体系相平衡 硫酸钙的各种水合物及其变体在水中硫酸钙的各种水合物及其变体在水中的溶解度如图的溶解度如图3-58所示。除二水物外，溶解所示。除二水物外，溶解度均随温度升高而降低。度均随温度升高而降低。 一、酸浸取磷矿制磷酸一、酸浸取磷矿制磷酸由图可见：由图可见： 二水物与无水物二水物与无水物在水中溶解度最小，在水中溶解度最小，40时两者溶解度曲线相交，时两者

43、溶解度曲线相交，说明低于说明低于40时二水物是稳定固相，高于时二水物是稳定固相，高于40时，无水物时，无水物是稳定固相，是稳定固相，在在40时两者可以互相转换并保持时两者可以互相转换并保持CaSO42H2OCaSO4II+2H2O的平衡的平衡关系。其他水合物及其变体溶解度高，均为介稳固相，最终将转变为二关系。其他水合物及其变体溶解度高，均为介稳固相，最终将转变为二水物或无水物水物或无水物。 （3）生产工艺流程）生产工艺流程 湿法磷酸的生产工艺均须具有以下几个基本工序：湿法磷酸的生产工艺均须具有以下几个基本工序： 磷矿的磨碎磷矿的磨碎 采用干磨或湿磨方法将磷矿研磨至所需细度。研采用干磨或湿磨方法

44、将磷矿研磨至所需细度。研磨矿粉的细度原则上应与其特性与所选用的生产工艺磨矿粉的细度原则上应与其特性与所选用的生产工艺流程相匹配。在磨机选择上，大型生产装置选用球磨流程相匹配。在磨机选择上，大型生产装置选用球磨与棒磨，它们既可用于干磨也可用于湿磨；中小型装与棒磨，它们既可用于干磨也可用于湿磨；中小型装置选用弹性较大的环辊式或辊式干湿磨机。置选用弹性较大的环辊式或辊式干湿磨机。 磷矿的浸取磷矿的浸取 在激烈搅拌和料浆高速循环的条件下进行硫酸分在激烈搅拌和料浆高速循环的条件下进行硫酸分解磷矿的反应。反应系统的目的在于获得尽可能高的解磷矿的反应。反应系统的目的在于获得尽可能高的磷矿分解率和制得性能稳定

45、、颗粒均匀粗大的硫酸钙磷矿分解率和制得性能稳定、颗粒均匀粗大的硫酸钙结晶。对于二水物生产工艺，反应系统可以采用多槽结晶。对于二水物生产工艺，反应系统可以采用多槽串联，也可采用单槽或多格单槽。对于半水物和再结串联，也可采用单槽或多格单槽。对于半水物和再结晶的生产工艺，必须采用多槽反应系统。晶的生产工艺，必须采用多槽反应系统。一、酸浸取磷矿制磷酸一、酸浸取磷矿制磷酸 料浆的冷却料浆的冷却 磷矿的分解属放热过程，为使反应在适宜磷矿的分解属放热过程，为使反应在适宜温度下进行，必须对料浆进行冷却。温度下进行，必须对料浆进行冷却。 消除反应热的方法有两种：鼓风冷却和真消除反应热的方法有两种：鼓风冷却和真空

46、闪蒸冷却，两种方法的电耗接近，但两者相空闪蒸冷却，两种方法的电耗接近，但两者相比，鼓风冷却的效果受周围环境的温度与湿度比，鼓风冷却的效果受周围环境的温度与湿度影响大，同时含氟尾气量大，对环境的污染也影响大，同时含氟尾气量大，对环境的污染也大。真空冷却不受周围环境温度与湿度影响，大。真空冷却不受周围环境温度与湿度影响，无需对排放物处理，对环境污染少，因此应用无需对排放物处理，对环境污染少，因此应用日益普及，该法缺点是设备与管线易结垢，需日益普及，该法缺点是设备与管线易结垢，需定期清理。定期清理。 一、酸浸取磷矿制磷酸一、酸浸取磷矿制磷酸 料浆的过滤料浆的过滤 反应系统所制得的料浆中，固相以硫酸钙

47、结反应系统所制得的料浆中，固相以硫酸钙结晶为主，此外还有酸不溶物，未反应的磷矿以及晶为主，此外还有酸不溶物，未反应的磷矿以及从液相中重新析出的氟硅酸盐等固体杂质。普遍从液相中重新析出的氟硅酸盐等固体杂质。普遍采用具有逆流洗涤的真空过滤机分离磷酸和固相采用具有逆流洗涤的真空过滤机分离磷酸和固相物。物。 过滤系统所追求的目标是：过滤系统所追求的目标是：获得尽可能洁净获得尽可能洁净的滤酸；达到尽可能高的的滤酸；达到尽可能高的P2O5回收率；尽可能避回收率；尽可能避免滤酸损失；装置的可靠性与运转率高。过滤机免滤酸损失；装置的可靠性与运转率高。过滤机是整个湿法磷酸生产装置中机械结构最复杂、价是整个湿法磷

48、酸生产装置中机械结构最复杂、价格上最昂贵的装备，约占二水物法装置投资的一格上最昂贵的装备，约占二水物法装置投资的一半左右。有三种类型的真空过滤机可供选择：橡半左右。有三种类型的真空过滤机可供选择：橡胶带式真空过滤机，盘式真空过滤机和转台式真胶带式真空过滤机，盘式真空过滤机和转台式真空过滤机。空过滤机。一、酸浸取磷矿制磷酸一、酸浸取磷矿制磷酸 回磷酸系统回磷酸系统 将洗涤液与部分滤液配制回磷酸，返回反应将洗涤液与部分滤液配制回磷酸，返回反应系统，以维持反应料浆所需的液固比。系统，以维持反应料浆所需的液固比。 湿法磷酸的浓缩湿法磷酸的浓缩 二水物法湿法磷酸的浓度为二水物法湿法磷酸的浓度为2830P

49、2O5，半水物法或半水半水物法或半水-二水物法磷酸浓度较高，但作为二水物法磷酸浓度较高，但作为商品磷酸进行长期运输时需浓缩至商品磷酸进行长期运输时需浓缩至5252P2O5。大中型湿法磷酸生产企业中一半均自配硫酸生产大中型湿法磷酸生产企业中一半均自配硫酸生产装置，可综合利用硫酸的副产蒸气发电后的低位装置，可综合利用硫酸的副产蒸气发电后的低位能背压气作热源。采用真空蒸发浓缩磷酸。结垢能背压气作热源。采用真空蒸发浓缩磷酸。结垢问题是湿法磷酸浓缩过程能否长期、稳定运行的问题是湿法磷酸浓缩过程能否长期、稳定运行的关键所在，在有游离硫酸存在的条件下，结垢的关键所在，在有游离硫酸存在的条件下，结垢的主要组成

50、是硫酸钙、氟硅酸钾、磷酸铁等，生产主要组成是硫酸钙、氟硅酸钾、磷酸铁等，生产过程中要采用有效措施延缓与阻止结垢。过程中要采用有效措施延缓与阻止结垢。一、酸浸取磷矿制磷酸一、酸浸取磷矿制磷酸 含氟气体的吸收含氟气体的吸收 生产过程中所逸出的氟化物应进行吸生产过程中所逸出的氟化物应进行吸收，使之符合环保规定。收，使之符合环保规定。 再结晶系统再结晶系统 对半水物二水物流程或二水物半对半水物二水物流程或二水物半水物流程，需将硫酸钙的结晶进行转化，水物流程，需将硫酸钙的结晶进行转化，回收的回收的P2O5返回反应系统，滤饼作副产物返回反应系统，滤饼作副产物使用。使用。一、酸浸取磷矿制磷酸一、酸浸取磷矿制

51、磷酸 （4）几种典型的湿法磷酸生产工艺）几种典型的湿法磷酸生产工艺 二水物法二水物法(DH) 典型的二水物法工艺流程有雅可布斯典型的二水物法工艺流程有雅可布斯-道道尔科尔科流程和罗纳流程和罗纳-布朗流程。布朗流程。 二水物的工艺条件为：二水物的工艺条件为：成品磷酸浓度成品磷酸浓度2830P2O5，液相游离，液相游离SO3 0.250.35g/mL，反，反应温度应温度7585，停留时间，停留时间48小时，料浆液小时，料浆液固重量比固重量比2.03.0，P2O5得率得率9397。 典型的单槽二水物法制湿法磷酸流程如典型的单槽二水物法制湿法磷酸流程如图图3-60。一、酸浸取磷矿制磷酸一、酸浸取磷矿制

52、磷酸 半水物半水物-二水物稀酸再结晶法二水物稀酸再结晶法(HRC) 典型的半水典型的半水-二水物稀酸再结晶法工艺流程有二水物稀酸再结晶法工艺流程有日产日产H流程流程(见见图图3-61)。这类流程先制得半水物结。这类流程先制得半水物结晶，然后重结晶为二水物，经过滤得晶，然后重结晶为二水物，经过滤得3035的的磷酸。磷酸。 工艺条件为工艺条件为：半水和二水系统中磷酸浓度相：半水和二水系统中磷酸浓度相同，均为同，均为3035。首先在。首先在80100温度下获得半温度下获得半水物结晶，然后将料浆送入二水物再结晶槽内，水物结晶，然后将料浆送入二水物再结晶槽内，在有回浆提供晶种的条件下降至在有回浆提供晶种

53、的条件下降至5065,使半水使半水物转变为二水物，采用一半过滤分离磷石膏。本物转变为二水物，采用一半过滤分离磷石膏。本工艺工艺P2O5的总得率可达的总得率可达98。一、酸浸取磷矿制磷酸一、酸浸取磷矿制磷酸 半水物半水物-二水物浓酸法二水物浓酸法(HDH) 典型的半水物典型的半水物-二水物浓酸法流程有日产二水物浓酸法流程有日产C流程流程(见见图图3-62)这类流程先制得半水物结晶，将半水系统这类流程先制得半水物结晶，将半水系统中制得的料浆进行第一段过滤，获得含中制得的料浆进行第一段过滤，获得含P2O5 4050的浓磷酸，滤饼经洗涤、再制浆后送入二水物系统的浓磷酸，滤饼经洗涤、再制浆后送入二水物系

54、统再结晶。最后进行第二段过滤、洗涤，获得较纯净再结晶。最后进行第二段过滤、洗涤，获得较纯净的二水物硫酸钙。的二水物硫酸钙。 工艺条件为：工艺条件为：半水系统磷酸浓度为半水系统磷酸浓度为4050P2O5，液相中液相中SO3/CaO摩尔比摩尔比1，反应温度，反应温度1005，反，反应时间应时间2小时。料浆经过滤得成品酸，滤饼经洗涤、小时。料浆经过滤得成品酸，滤饼经洗涤、再制浆后加入二水系统。二水系统液相磷酸浓度再制浆后加入二水系统。二水系统液相磷酸浓度1025P2O5，硫酸浓度，硫酸浓度515，转化温度，转化温度6070，停留时间停留时间2小时左右。小时左右。P2O5总得率总得率98.5左右。左右

55、。一、酸浸取磷矿制磷酸一、酸浸取磷矿制磷酸这类流程在较高的磷酸浓度下分解磷矿生成二水物。用沉降离心机分离出成品酸，滤饼这类流程在较高的磷酸浓度下分解磷矿生成二水物。用沉降离心机分离出成品酸，滤饼不洗涤直接加入转化系统中转变为半水物，再经过滤分离与造粒。主要工艺条件为：在不洗涤直接加入转化系统中转变为半水物，再经过滤分离与造粒。主要工艺条件为：在二水物系统，反应温度约为二水物系统，反应温度约为70,停留时间约停留时间约4小时，液固比小时，液固比2.3左右，磷酸约含左右，磷酸约含35P2O5，H2SO41.5。在半水物结晶转化系统，液相。在半水物结晶转化系统，液相P2O5浓度浓度2030，H2SO

56、41014，液固比，液固比约约2.5，转化温度保持在，转化温度保持在85,转化时间约为转化时间约为1小时。小时。P2O5总得率可达总得率可达9899。 半水物法半水物法(HH) 典型的半水物工艺流程有诺斯克典型的半水物工艺流程有诺斯克-特罗半水物特罗半水物流程。半水物可直接制得浓度较高的磷酸。流程。半水物可直接制得浓度较高的磷酸。 工艺条件为：工艺条件为：成品磷酸的浓度约为成品磷酸的浓度约为3850P2O5，一般为，一般为4045P2O5。为获得粗大的半水物。为获得粗大的半水物结晶，关键在于控制磷矿溶解槽中液相中的结晶，关键在于控制磷矿溶解槽中液相中的SO3/CaO的摩尔比小于的摩尔比小于1，

57、即在硫酸量不足的条件，即在硫酸量不足的条件下进行磷矿分解和半水物结晶。加入磷矿溶解槽中下进行磷矿分解和半水物结晶。加入磷矿溶解槽中的硫酸量约为硫酸总用量的的硫酸量约为硫酸总用量的90，槽内液相，槽内液相SO3浓浓度为度为0.010.02g/ml，其余，其余10硫酸补加于结晶槽内。硫酸补加于结晶槽内。浸取反应温度浸取反应温度85110,停留时间停留时间68小时，料浆液小时，料浆液固固(重量重量)比为比为34，P2O5得率得率94左右。左右。一、酸浸取磷矿制磷酸一、酸浸取磷矿制磷酸 硫铁矿是硫化铁矿物的总称，它包括主要成硫铁矿是硫化铁矿物的总称，它包括主要成分为分为FeS2的黄铁矿与主要成分为的黄

58、铁矿与主要成分为FenSn+1(n5)的磁的磁硫铁矿。纯粹黄铁矿含硫硫铁矿。纯粹黄铁矿含硫53.45，磁硫铁矿含硫，磁硫铁矿含硫36.540.8。 硫铁矿有块状与粉状两种。块状硫铁矿是专硫铁矿有块状与粉状两种。块状硫铁矿是专门从矿山开采供制酸使用的含硫量符合工业标准门从矿山开采供制酸使用的含硫量符合工业标准的原矿，也包括从煤矿中检出的块状含煤硫铁矿；的原矿，也包括从煤矿中检出的块状含煤硫铁矿；粉状硫铁矿包括专为制硫酸而开采的、经过浮选粉状硫铁矿包括专为制硫酸而开采的、经过浮选符合工业标准的硫精矿。对于块矿，在焙烧前要符合工业标准的硫精矿。对于块矿，在焙烧前要经过破碎、筛分等作业，一般不需进行干

59、燥；对经过破碎、筛分等作业，一般不需进行干燥；对于粉矿，在焙烧前需进行干燥、破碎与筛分。于粉矿，在焙烧前需进行干燥、破碎与筛分。二、硫铁矿焙烧制硫酸原料气二、硫铁矿焙烧制硫酸原料气 以硫铁矿为原料接触法生产硫酸的过以硫铁矿为原料接触法生产硫酸的过程主要有程主要有5个工序：个工序： 原料预处理，包括原料破碎、配矿等。原料预处理，包括原料破碎、配矿等。 硫铁矿焙烧，硫铁矿焙烧，SO2炉气制备。炉气制备。 净化，清除炉气中的有害杂质。净化，清除炉气中的有害杂质。 转化，转化，SO2催化氧化制备催化氧化制备SO3。 吸收，硫酸吸收吸收，硫酸吸收SO3制发烟硫酸。制发烟硫酸。二、硫铁矿焙烧制硫酸原料气二

60、、硫铁矿焙烧制硫酸原料气 1、硫铁矿的焙烧反应、硫铁矿的焙烧反应 硫铁矿焙烧的主要化学反应是硫铁矿焙烧的主要化学反应是FeS2的氧化，它分两的氧化，它分两步进行，首先是步进行，首先是FeS2的热分解，尔后为分解产物的氧化。的热分解，尔后为分解产物的氧化。 2FeS22FeS+S2(g) S2(g)+2O22SO2 2FeS+3O22FeO+2SO2 2FeO+1.5O2Fe2O3 实际上焙烧炉中过剩空气较少，故矿渣中的铁有实际上焙烧炉中过剩空气较少，故矿渣中的铁有Fe2O3和和FeO两种形态，两种形态，Fe2O3、FeO的比例取决于炉中氧的比例取决于炉中氧的分压。的分压。 硫铁矿焙烧硫铁矿焙烧