硫酸亚铁法生产磷酸铁与高铁法生产磷酸铁工艺比较

硫酸亚铁法生产磷酸铁与高铁法生产磷酸铁工艺比较工艺介绍及对比1.1硫酸亚铁法生产磷酸铁工艺介绍煅烧等工序制得。具体反应方程式如下：①FeSO4·7H2O FeSO4+7H2O（溶解、过滤、除杂)②2FeSO4+H2O2+2H3PO4+4NaOH 2FePO4·2H2O↓+2Na2SO4+2H2O其原理是将提纯后的硫酸亚铁制备成硫酸亚铁溶液储存；再80℃左右，加入磷酸、液碱反应，80℃保温，同时充分搅拌以加速反应的进行。反2h以上（此过程无需加热）接排放。陈化好的磷酸铁料浆泵送至料浆贮槽暂存，再泵送至过滤、水洗工序。通过压滤分离或着离心分离的方式进行固液分离，用热水洗涤固体至洗水检测无硫酸根离子。洗干净后的滤饼进行闪蒸干燥，200-500℃110-150℃，干燥后的含尘气体经高温袋滤器过滤后达标排400-500℃下，脱除结晶水的成品磷酸铁经出料螺旋送至粉碎机系统，经筛分粉碎（500kg/袋煅烧等工序制得。具体反应方程式如下：①Fe+4HNO3→Fe(NO3)3+NO+2H2O2NO+H2O+1.5O2→2HNO3②FeNO3·9H2O+HPO4→FePO4·2H2O+3HNO3+7H2O其原理如下：纯铁与硝酸按摩尔投料比在特制反应釜向其中加入定量的铁块后，开始滴加稀硝酸。硝酸的加入量通过质量流量计或称重模块控制其重量、流速，完成投料反应。反应温度通过控制加酸速度调整反应速度，控制温度在指定温度80-90℃反应，温度高时联锁冷却水冷却。铁含量在规定浓度13.5%左右时出料。生产硝酸铁时产生NO利用加压装置回收制备硝酸，在继续用于下次生产。将生产好的硝酸铁溶液和85%磷酸，按摩尔比为（Fe:P=1:1.01～1.05）的比例将铁源、磷源混合，将溶液搅拌均匀，均相后取样分析，样品必须符合Fe:P要求，否则调整至合格。将合格的混合液移至反应釜并用饱和热水加热控制在80-90℃温度范围，加入磷酸铁晶种大约反应6至10小时左右反应至磷酸铁沉淀好为止。将各反应釜反应好的混合液打入混合釜（为保正各生产批次的一至性，进行混料，也可在焙烧后进行混料，各工艺都需要）混料。通过砂浆泵输送浆料至喷雾干燥机进行烘干。烘干后的物料通过气流输送系统进入气流磨破碎系统破碎后在气流酥松至回转炉400-500℃下脱水，脱水后产品（500kg/袋喷雾干燥原理是空气经过滤和加热，进入干燥器顶部空气分配器，热空气呈螺旋状均匀地进入干燥室。料液经塔体顶部的高速离心雾化器或高压雾化器，喷雾成极细微的雾状液珠，与空气并流接触在极短的时间内可干燥为成品。成品连续地由干燥塔底部和旋风分离器中输出，微尘物料由脉冲布袋收集器收集，废气由风机排空。1.3两种工艺优缺点比较两种方法都需要经过两步合成才可得到产品。硫酸亚铁法生产工艺铁源成本低，副产硫酸亚铁成本低，市场只需要300元/吨，但其杂质较高需提纯加工才用于生产；且生产过程中产生的副产物硫酸钠等不易分离，需要用大量热水清洗，1吨产品大约需15至20吨热水才可清洗干净，副产物硫酸钠需进行蒸发浓缩进行回收。高铁法生产工艺铁源较纯，但价格较贵,一吨纯铁6200元/吨，但其不是用双氧水及碱，两者原料成本基本相当；而其生产工艺副产硝酸可套用生产硝酸铁原料，相当于媒介。分离过程中利用硝酸易挥发及在83℃分解成NO的特性，可不经过水洗就可与固体进行分离。分离后可经过加压装置回收成硝酸继续用于生产（其中蒸发后回收硝酸含量在45%左右，可当作吸收液用于硝酸铁生产系统吸收NO，提高硝酸浓度到65%，当原料使用）。相对于硫酸亚铁法，高铁法工艺无废水产生，废气通过处理后，都可以符合标准要求，其生产成本相对于硫酸亚铁法较低。两工艺单耗对比磷酸铁生产原料单耗硫酸亚铁法高铁法原料名称单耗/吨单价元/吨费用元原料名称单耗/吨单价元/吨费用元工业磷酸0.8102008160工业磷酸0.810200816085%七水硫酸亚铁1.2300360纯铁0.376200229427.5%双氧水0.41150061568%硝酸0.1281830234.2425%氨水0.90314001264.2纯水12020费用合计10419.2费用合计10688.24说明：1、硫酸亚铁法生产工艺，硫酸亚铁还需溶解，过滤，硫酸亚铁按50%比例溶解，需要1吨纯水，溶解需加热按需半吨蒸汽，原料费用需用100元左右（人工未计算），计算此相关费用后，两者生产工艺生产原料成本相当。高铁法生产工艺，1吨铁耗6.6吨68%硝酸，按回收率95%计算硝酸单耗用量为0.128吨，如加压系统提高回收率至98%，原料成本更低。两者工艺设备投资设备对比设备清单对比硫酸亚铁法高铁法序号工序设备名称序号工序设备名称1铁盐制备工序硫酸亚铁溶解釜1铁盐制备工序硝酸铁反应釜2硫酸亚铁过滤器2硝酸铁溶液过滤器3循环输送泵3循环输送泵4纯水储槽4硝酸储槽5纯水高位槽5硝酸高位槽6反应工序双氧水储槽反应工序7双氧水高位槽8磷酸储槽9磷酸高位槽6磷酸储槽10硫酸亚铁高位槽7磷酸高位槽11反应釜8反应釜12循环输送泵9循环输送泵13分离烘干工序压滤机及配套水洗系统分离烘干工序14洗水储罐15闪蒸烘干设备10喷雾烘干设备16焙烧系统气流磨破碎11焙烧系统气流磨破碎17气流输送系统12气流输送系统18回转窑13回转窑19除磁性器14除磁器20料仓及包装机15料仓及包装机21尾气处理系统普通尾气吸收塔16尾气处理系统专用尾气处理系统22废水处理系统硫酸钠蒸发及废水处理17废水处理系统无由设备清单对比可知，铁源制备及焙烧系统设备要求基本一样，反应工序硫酸亚铁法工艺比高铁法要多设置双氧水储罐等；分离烘干工序，硫酸亚铁法工艺需增加分离水洗系统；高铁法生产工艺需要加压尾气处理系统。设备投资比较，两种生产工艺的设备投资主要差别在于分离工序和尾气处理工序。硫酸亚铁法工艺主要是压滤机及配套水洗系统、双氧水储罐投资费用，高铁法主要是尾气加压处理系统，如果有生产硝酸工艺装置，其尾气可以并联使用，减少投资。高铁法生产工艺相对硫酸亚铁法生产工艺少了水洗分离工序，按相同一条生产线3班每班2人计算，高铁法比硫酸亚铁法工艺可减少6人的人工费用（产能越大减少人工越多）。硫酸亚铁法工艺，1吨磷酸铁大约需15吨到20吨