90~95℃ ℃ 85~90℃ ℃
四、尾气处理分析
在重过磷酸钙生产中，在反应、 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， 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， 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。 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， 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。 进一步加工成各种氟化物或作为污水处理排放。 反应式： 反应式：3SiF4+3H2O==2H2SiF6+H2SiO3 从动力学角度考虑，温度降低有利于平衡向右移动， 从动力学角度考虑，温度降低有利于平衡向右移动，故在 较低温度下，有利于四氟化硅的吸收。 较低温度下，有利于四氟化硅的吸收。
（2）温度 温度 化学反应速率可用阿雷尼乌斯公式描述
K = K 0e
E
RT
可知反应速度常数K与温度成正比，故提高温度， 可知反应速度常数 与温度成正比，故提高温度，增大 与温度成正比 反应速率，但同时，增大反应体系的溶解度，结晶析出量 反应速率，但同时，增大反应体系的溶解度， 减少，不利于反应。常用的反应温度在 减少，不利于反应。常用的反应温度在40~100℃之间。 ℃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， 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。 反应也愈完全。但颗粒愈细，动力消耗愈多。
重过磷酸钙生产工艺分析
目录
生产工艺整体分析 原料预处理分析
化学反应过程分析
尾气处理分析
一、整体分析
磷矿 原料预处理 磷酸 反应过程 造粒与 净化过程 重过磷酸钙
1、原料 、 磷矿
主要组成：磷酸三钙或氟磷酸钙。 主要组成：磷酸三钙或氟磷酸钙。 分类：（ ）一次矿： 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 ）二次矿： 质量标准： 质量标准：
二、原料预处理过程分析
磷矿预处理
磷矿 反击式破碎机 风扫磨 选粉器 离心分离器
粉
矿
磷 袋式过滤器 多组除尘器 风机
磷酸预处理
由生产工艺对磷酸的要求决定 。
三、反应过程分析
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 ）反应属于放热反应，但放热量极为有限， 高的反应温度，需要加热磷酸或反应体系。 高的反应温度，需要加热磷酸或反应体系。
（4）磷酸浓度 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 的 生成 （2）降低温度，可以 ）降低温度， 扩大 Ca(H2PO4)2.H2O结 结 晶区。 晶区。 （3）蒸发水分可以促 ） 进CaHPO4重结晶成 Ca(H2PO4)2.H2O
中和度曲线
பைடு நூலகம்
4、动力学分析 、
磷矿分解分两个阶段： 磷矿分解分两个阶段：
•
不饱和区： 反应时间一般为5~10min 不饱和区：分解速度快 ，反应时间一般为 饱和区：有结晶析出， 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- ;
2++2H PO -+H O Ca(H2PO4)2.H2O==Ca 2 4 2 + （1）H 浓度降低 ） + （2）钙离子的生成减少 H ]的电离 ）钙离子的生成减少[ 的电离
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： 根据反应的特点，反应速度可以用下式描述：
SDA R∝ r 扩散系数， 磷矿表面积； 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； 扩散系数 是温度与杂质含量等的函数； 磷矿表面积
酸浓度； 扩散阻力 酸浓度； r-扩散阻力
A-
故反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 磷酸用量增加，反应速度加快；另外， 子的中和度降低，增加磷矿分解的完全度。但过高， 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， 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。 产不利。
（2）使用表面活性剂 ）
使用表面活性剂可以减小液相浓度， 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， 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。 而增加磷矿的分解速度。
5、工艺条件的确定 、
磷酸浓度 磷酸中[H 浓度 磷酸中 +]浓度 磷酸用量 磷酸温度 磷矿中P 磷矿中 2O5含量 磷矿细度 化成温度 熟化温度 反应温度 造粒物料温度 化成法 48~50%P2O5 ≥0.6% 95~100% 70~80℃ 70~80℃ ≥32% ≥90%-200目 目 75~80℃ ℃ 45~60℃ ℃ 料浆法 37~40%P2O5 ≥0.5% 90~95% 80~90℃ 80~90℃ ≥32% ≥90%-200目 目
（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 ]浓度 ）提高溶液中[H 浓度
[H+] = K1[ H 3 PO4 ] 液相中游离的H 3 PO4浓度 ≈ K1 − 液相中Ca（H 2 PO 4） [ H 2 PO4 ] 2的浓度
+
• 降低温度 1264 .51 lgK 1 = - 0.01859 T + 7.6601 解离常数K 解离常数 1是温度的函数 T • 提高H3PO4的浓度 提高
P2O5 ≥ 32%
FeO 3 + Al 2O3 P2O5
Mg P2 O 5
≤ 3%
CO 2
P2O5
≤ 18 %
≤ 10 %
CaO
P2O5
≤ 1.5%
磷酸 热法磷酸：纯度高， 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P 0.6%， 湿法磷酸：杂质多，要求当P2O5 ≥48% 时，[H+] ≥0.6%， 磷酸含固量 2、产品 、 重过磷酸钙是一种高浓度水溶性磷肥， 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P 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， 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P 48-50%。 产的重过磷酸钙产品中P2O5为48-50%。 ≤1%（质量计） 1%（质量计）
3、生产工艺 、
一是浓酸固化法或称化成法， 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； 产品；
磷酸 混合 磷矿 化成 熟化 粉状产品
粒状产品
干燥
造粒
中和
二是稀酸反料浆造粒法（料浆法）一步制的粒状产品。 二是稀酸反料浆造粒法（料浆法）一步制的粒状产品。
磷酸 磷矿 筛分 混合 造粒 干燥 粒状 产品