化工工艺学
第二章
第二章 化工原料及其初步加工
2.1 化学矿物 2.2 天然气 2.3 石油 2.4 煤炭 2.5 生物质
2.1 化学矿物
化学矿物是化肥工业、化工、冶金及 其他相关工业的原料，是除石油、天然气 和煤外的一类重要矿物资源。
2.1.1 磷矿 2.1.2 硫铁矿 2.1.3 硼矿
体及五角十二面体。 2.分布情况 我国硫铁矿主要集中在广东、内蒙、
安徽和四川等地，其储量占全国总储量的 85%。
2.1.2 硫铁矿
3.加工概况 以硫铁矿为原料制取硫酸，其矿渣可
用来炼铁、炼钢。若炉渣含硫较高，含铁 量不高时，可以用作水泥的附属原料—— 混合料。
2.1.3 硼矿
硼是一种典型的非金属元素。硼在自然界中
碱法制取硼砂，再由硼砂生产硼酸。
Na2B4O7+H2SO4+5H2O=4H3BO3+Na2SO4
化学矿产绝大部分为非金属矿物，在
化学工业中主要用于制硫酸、磷肥、钾肥、 纯碱及其他无机盐化工、精细化工的原料， 还可作为其他工业领域（如冶金、轻工、 石油、电子、金属陶瓷、医药、水泥、玻 璃、饲料及食品等）中的基本原料和配料。 因此，其加工利用方法众多，工艺过程繁 简不一，比较庞杂。但粗略划分，可分火 法工艺和湿法工艺。
2.1.1 磷矿
磷矿是指在经济上能被利用的磷酸盐 类矿物的总称，是一种重要的化工矿物原 料。
磷矿是生产磷肥、磷酸、单质磷、磷 化物和磷酸盐的原料。
2.1.1 磷矿
1.资源特点 磷矿按其成因不同，可分为磷灰石、磷
块岩和岛磷矿，其中有工业价值的是磷灰石 和磷块岩。
（1）磷灰石：是指磷以晶质磷灰石形式出 现在岩浆岩和变质岩中的磷矿石。主要化学 成分是磷酸钙，其中还有氟、氯等元素。
2.1.3 硼矿
3.加工概况 （1）由硼镁矿制硼砂（又称硼酸钠、月石粉）
的工艺 A碳碱法工艺：将预处理的硼镁矿粉与碳酸钠溶
液混合加温，通二氧化碳升压后反应制取。 B碱法工艺：又分为常压碱解法和加压碱解法。
是用NaOH溶液加热分解硼镁矿粉制取，亦可由 天然硼砂直接制取。 由于碱法工艺不适宜加工品位低的矿粉，且 工艺流程长，设备多，现已逐步被碳碱法取代。
2.2 天然气
天然气是一种多组分的混合气体，主 要成分是烷烃，其中甲烷占绝大多数，另 有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外，一般 还含有硫化氢 、二氧化碳、氮和水气，以 及微量的惰性气体，如氦和氩等。在标准 状况下，甲烷至丁烷以气体状态存在，戊 烷以上为液体。
2.2.1 天然气的定义 2.2.2 天然气的分类 2.2.3 天然气的主要用途
这了两硅类钙硼硼矿石物尚中具，工以 分除业化 布合 广物 泛形Biblioteka 。式存在，但在地壳中分散状态的硼却
价值外，其他或是1难.资源特点
以加工，或因大量聚 集成工业矿床而意义
世界上含硼矿物很多，根据含硼矿物的化学
不大。
组成，可将其分为三类：
①硼硅酸盐矿物：主要是硅钙硼石和赛黄晶。
②硼铝硅酸盐矿物：主要有电气石和斧石
③硼酸盐矿物：硼工业原料的主要来源。这类矿
物有100多种，但作为工业硼资源开发利用的仅 有10余种，如天然硼砂、遂安石、硼镁石、硬硼 钙石、天然硼酸、纳硼解石、柱硼镁石。
2.1.3 硼矿
2.分布情况 目前，主要硼矿床仅在少数几个国家
和地区分布，大部分集中在美国和土耳其， 其产量约占世界产量的90%。 我国可以利用的硼酸盐型硼矿资源主 要是辽东地区的镁硼酸盐型硼矿（俗称白 硼）和青藏高原的盐湖卤水硼砂矿，其次 在湖南长宁地区有少量矽卡岩型硼矿产出。
2.1.1 磷矿
（2）热法磷肥 原理：将磷矿石与配料混合，进行高
温加工所得可被作物吸收的磷酸盐或含磷 的玻璃体物质，统称为热法磷肥。 主要品种有：钙镁磷肥、脱氟磷肥、 钢渣磷肥、偏磷酸钙。
2.1.2 硫铁矿
又称黄铁矿、磁黄铁矿、白铁矿，主 要用于制造硫酸。
1.资源特点 硫铁矿最常见的晶体是六方体、八面
分子式：[Ca5(OP4)3(F,Cl,OH)] （2）磷块岩：是指由外生作用形成、由隐
晶质或显微隐晶质磷灰石及其他脉石矿物组 成的堆积体。
2.1.1 磷矿
2.分布情况 自然界中已知的含磷矿物大约有120
多种，分布广泛。 世界上磷矿资源较丰富的国家有摩洛
哥、南非、美国、前苏联及中国。我国磷 矿主要分布在西南和中南地区。虽然只能 过过磷矿储量为世界第四位，但高品位矿 储量较少。
2.1.3 硼矿
（2）由硼镁矿制硼酸工艺 A盐酸法：先用盐酸分解硼镁矿，再利用
氯化镁使硼酸有效地萃取入溶剂，经水反 萃取得硼酸。萃取余液中含有氯化镁，经 除去少量的钙、脱水、煅烧，可制得氧化 镁和盐酸，盐酸再用于矿石分解，氧化镁 可作为耐火材料。
MgO•B2O3+2HCl+2H2O=2H3B2O3+MgCl2 B硫酸中和法：以硼镁矿为原料，采用碳
1、根据成因不同，天然气可分为伴生气 和非伴生气。
（1）伴生气：伴随原油共生，与原油同 时被采出的油田气叫伴生气。
（2）非伴生气：包括纯气田天然气和凝
析气田天然气两种，在地层中都以气态存
在。
凝析气田天然气从地层流出井口后，
随着压力和温度的下降，分离为气
液两相，气相是凝析气田天然气，
2.2.1 天然气的定义
1、广义的定义 天然气是指自然界中天然存在的一切
气体，包括大气圈、水圈、生物圈和岩石 圈中各种自然过程形成的气体。 2、从能量角度出发的狭义的定义 天然气是指蕴藏于地层中的烃类和非 烃类气体的混合物，主要存在于油田气、 气田气、煤层气、泥火山和生物生成气中。
2.2.2 天然气的分类
2.1.1 磷矿
3.加工概况 85%以上的磷矿用于制造磷肥。根据生产
方法，磷肥主要分为湿法磷肥（酸法磷肥）和 热法磷肥两类。 （1）湿法磷肥（酸法磷肥） 原理：用无机酸的化学能分解磷矿制成磷 肥。无机酸包括硫酸、硝酸、盐酸和磷酸，其 中主要是硫酸。 ①硫酸分解磷矿可直接制得普通过磷酸钙。 ②硝酸分解磷矿可制得硝酸磷肥。 ③盐酸分解磷矿可得沉淀磷酸钙或磷酸。 ④磷酸分解磷矿可制得磷酸一钙。