湿法磷酸生产原理及生产方法的选择
湿法磷酸的浓缩
湿法磷酸的浓缩湿法磷酸的浓缩字体大小：大| 中| 小2010-07-28 09:43 -阅读：237 -评论：0一、浓缩的工艺原理和方法采用二水法生产得到的磷酸，其质量分数只有20%～24%P2O5，而生产重钙时，磷酸的质量分数要求在45% P2O5以上，因此稀磷酸必须通过浓缩处理。
磷酸的浓缩被认为是一种困难的操作，这是因为湿法磷酸中含有约2%的H2SO4和约2%的H2SiF6（以F计），具有很强的腐蚀性，同时在加热浓缩的过程中，稀磷酸中已处于过饱和或饱和状态的杂质，随磷酸浓度的不断升高而析出，并沉积在器壁表面，另外还存在着浓缩过程中废气的处理问题。
磷酸的浓缩的方法以其加热方式可分为两类，即直接加热和间接加热蒸发。
1、直接加热蒸发直接加热蒸发是最简单的方式进行浓缩，磷酸与热气体直接触，就其设备而言，直接加热蒸发可以克服中间传热蒸发所引起的腐蚀和结垢问题。
广泛应用于磷酸浓缩的直接加热器有鼓泡浓缩流程浸没燃烧蒸发器及湿壁蒸发器等。
但是在过去的二十几年里，这类装置的使用已逐步减少，主要是燃料费用太高和达不到环保要求的废气排放标准。
2、间接加热蒸发间接加热蒸发是加热蒸汽通过传热介质（如列管的管壁）向磷酸传热，由于磷酸浓缩时，随着P2O5浓度的提高，传热表面上淤渣结垢和设备管道服饰问题，影响传热性能和结构材料。
广泛应用于磷酸浓缩的间接加热器有强制循环真空蒸发列管换热器。
湿法磷酸采用蒸汽间接加热蒸发浓缩，磷酸的质量分数在0～76% P2O5时，其沸腾平衡气相中只存在水蒸气，理论上可以将磷酸浓缩到很高浓度，但是随着磷酸浓度的提高，同时稀磷酸溶液中某些杂质组分由于溶解度降低而析出沉淀，结果磷酸的黏度上升，是磷酸操作变得很困难。
实际生产中，磷酸黏度上升到70MPa·s以上，浓缩操作就难于进行。
二、磷酸浓缩工艺流程1、工艺流程图及简介来自稀磷酸贮槽的稀磷酸经计量后加入石墨列管换热器出口，与经过加热后的循环酸混合并进入蒸发室内蒸发其中的水份。
湿法磷酸的浓缩
从蒸发室出来的气体中含有氟，首先用循环洗涤液进行洗涤回收其中的氟，得到12～18％H2SiF6氟硅酸，化学反应式为：
SiF4＋2HF==H2SiF6
大量的水蒸汽用循环冷却水冷凝，返回循环水装置冷却降温后循环使用，不凝性气体用真空泵抽出排入大气中。
4 浓磷酸澄清
经过浓缩后浓度为44～46％的磷酸中含有8～10％的磷酸淤渣需进行澄清，澄清后的浓磷酸送重钙装置（一部分销售），淤渣从底部排出，送到富钙库房伴酸渣富钙，回收其中的P2O5。
蒸汽温度通过20吨锅炉附带除氧水调节加入蒸汽管道的水量进行控制。温度太高，会损坏石墨列管；温度太低，带水严重，同样会损坏石墨列管。
磷酸浓度通过调节稀酸加入量和进加热器蒸汽流量进行。磷酸浓度太低，不能满足商品磷酸要求，同时氟回收部份会产生大量硅胶，堵塞喷头及设备管道。磷酸浓度太高，会降低生产负荷，增加蒸汽消耗，同时加快酸加热器石墨列管的结垢速度，缩短运行同期。
2、间接加热蒸发 间接加热蒸发是加热蒸汽通过传热介质（如列管的管壁）向磷酸传热，由于磷酸浓缩时，随着P2O5浓度的提高，传热表面上淤渣结垢和设备管道服饰问题，影响传热性能和结构材料。广泛应用于磷酸浓缩的间接加热器有强制循环真空蒸发列管换热器。湿法磷酸采用蒸汽间接加热蒸发浓缩，磷酸的质量分数在0～76% P2O5时，其沸腾平衡气相中只存在水蒸气，
2、生产操作条件的选择
浓缩控制主要工艺指标为磷酸浓度、温度、蒸发室真空度、低压蒸汽压力和温度。磷酸浓度要求达到44～46％P2O5，温度为75～80℃，蒸发室真空度65～70Kpa Kpa(Abs) ，低压蒸汽压力为0.13～0.20MPa，温度为135～140℃ 。
蒸汽压力通过压力调节阀进行控制。蒸汽压力太高, 超过酸加热器石墨列管耐压值，会导致石墨管损坏。蒸汽压力太低，带水严重，同样会冲击石墨列管，使列管受到损坏。
湿法磷酸生产原理
CaSO4Ⅱ
贵州川恒化工股份有限责任公司 1.3.2 硫酸钙结晶的热力学原理 1.3.2.1 硫酸钙在CaSO4--H3PO4--H2O三元体系相平衡 • ef线—半水物与无水物转化平衡线 CaSO4· 0.5H2O CaSO4 + 0.5H2O • 转化平衡点磷酸浓度与温度关系式 T1=-0.153P+0.00667P2-0.000533P3+107 • Cd线---半水物与二水物转化平衡线 CaSO4· 0.5H2O +1.5H2O CaSO4· 2H2O • 转化平衡点磷酸浓度与温度关系式 T1=-0.032P+0.0506P2+265.4 • 二水物的稳定区域在cd线以下 • 湿法二水物流程极限温度在c点处，极限 磷酸浓度在d点处。
很慢
CaSO4· 2H2O
很慢
CaSO4
CaSO4· 2H2O CaSO4 •根据CaSO4-H3PO4-H2O系统相平衡图，简明湿法磷酸生产中，所采用的工 艺流程和工艺条件的关系。 •采用二水物流程，工艺条件应控制在abcd区域内，cd线是二水物流程极限 •二水物稳定区域Ⅲ内，温度过低，不利于磷矿分解和硫酸钙结晶，且要移 走大量热，在实际工业上难于实现。
贵州川恒化工股份有限责任公司
cd线以上区域 为CaSO4稳定 区，转化顺序： abcd线区域为 CaSO4稳定区， 转化顺序： ab线以下区域为 CaSO4· 2H2O稳 定区，转化顺序：
CaSO4· 2H2O
很快
CaSO4· 0.5H2 O
很快
CaSO4·Байду номын сангаас0.5H2 O
CaSO4· 0.5H2 O
贵州川恒化工股份有限责任公司
2 硫酸钙结晶过程
湿法磷酸净化技术及发展
湿法磷酸净化技术及发展湿法磷酸净化技术是指利用化学方法将磷酸废水中的磷酸化合物进行分离和处理的一种环保技术。
随着环保意识的增强和政府对环境保护的重视，湿法磷酸净化技术在近年来得到了广泛的关注和应用。
本文将从湿法磷酸净化技术的原理、发展现状和未来趋势进行介绍和分析。
一、湿法磷酸净化技术的原理湿法磷酸净化技术主要包括沉淀法、结晶法、草酸法和离子交换法等方法。
沉淀法是目前应用最广泛的一种方法。
其原理是将磷酸废水中的磷酸化合物与适当的金属离子，如铁、铝等金属离子，反应生成沉淀物，然后通过过滤或沉淀把沉淀物分离出来，从而达到净化磷酸废水的目的。
结晶法是通过调节磷酸废水中的温度和浓度，使磷酸化合物结晶析出，然后通过过滤等工艺将其分离。
草酸法是利用草酸盐与磷酸化合物生成沉淀，离子交换法则是通过离子交换树脂将磷酸化合物吸附并分离出来。
目前，湿法磷酸净化技术在磷化工、磷矿提取、焦化、冶金、玻璃、有色金属和印染等行业得到了广泛的应用。
在磷肥生产过程中，大量的磷酸废水需要进行处理，湿法磷酸净化技术为解决这一问题提供了有效的技术手段。
在磷矿提取中，湿法磷酸净化技术可以有效地净化含磷废水，降低环境污染。
在焦化和冶金行业，利用湿法磷酸净化技术可以有效地处理含磷废水，降低对水环境的影响。
在玻璃、有色金属和印染行业，湿法磷酸净化技术也发挥了重要作用。
近年来，随着环保要求的提高，我国对湿法磷酸净化技术的研究和应用开始得到重视。
一些大型磷化工企业纷纷投入资金进行湿法磷酸净化技术的研发和应用，取得了一定的成果。
一些科研院所和高校也对湿法磷酸净化技术进行了深入研究，提出了一些新的方法和技术。
这些都为湿法磷酸净化技术的发展奠定了基础。
随着科技的不断进步和环保要求的提高，湿法磷酸净化技术将会迎来更广阔的发展空间。
针对湿法磷酸净化技术中存在的一些问题，如成本较高、操作复杂等，科研人员将会继续深入研究和改进，寻求更经济、高效的处理方法。
随着环保法规的不断完善和执行力度的加大，企业将会更加重视湿法磷酸净化技术的研究和应用，推动其产业化发展。
我国湿法磷酸
我国湿法磷酸《我国湿法磷酸》一、引言磷酸是化学中最重要的三大组成成分之一，是组成生物体的重要物质，也是一种重要的农药来源。
由于多种原因，我国的湿法磷酸的研究和开发比较滞后。
湿法磷酸是利用磷酸钙属性的催化反应，将磷酸溶液中的碳酸根和羧酸根等共轭分子转化为磷酸盐的工业过程。
湿法磷酸的开发和研究，不仅可以解决我国磷酸的供不应求的矛盾，而且还可以减少淡水海洋中磷酸盐的污染，还可以利用湿法磷酸的原料，如磷酸钙，磷酸钠等等，以及利用湿法磷酸本身产生的化学制品，如硝酸钾，硫酸钠，硫酸钙等，从而有助于经济发展。
二、我国湿法磷酸发展历史我国湿法磷酸的发展可以追溯到20世纪50年代，当时在我国的热风炉上，我国第一次成功开发了热风炉湿法磷酸的工艺，由中科院能源与动力机械研究所（今属北京师范大学）及中国营养学会发起的“中国磷酸工业化”研究，1965年成功实施了全国性的磷酸工业生产。
三、湿法磷酸的生产工艺（1）碱性钙溶液和碱性磷酸溶液的预处理将碱性溶液中的氢离子和氯离子进行分离，然后将其中的氢离子进行氧化，以防止滞，同时还要除去其中的杂质，如SiO2，元素性氧化物等。
（2）湿法还原反应将碱性钙溶液和碱性磷酸溶液按一定比例混合，再加入碱性氧化剂如过氧化氢，这时反应开始发生，氢离子通过还原氧化剂形成水，然后与碱性钙溶液中的碳酸根和羧酸根发生反应，形成磷酸盐。
（3）离析反应反应产物中的磷酸盐会沉淀在液体中，这时应加入适量的浓盐酸以将其从液体中提取出来，即可完成磷酸的生产。
经过离析反应后的磷酸，溶解度增加，质量更有保证，能够满足其他行业的要求。
四、湿法磷酸的研究趋势1、进一步降低温度和氧浓度，减少能耗，改善反应效果；2、开发磷酸仿生催化剂，优化湿法磷酸反应；3、采用新型循环系统，改善湿法磷酸操作条件；4、研究新型磷酸仿生催化剂，优化湿法磷酸反应；5、开发具有工业化能力的磷酸反应体系；6、研究新型磷酸化催化剂，丰富湿法技术；7、研究钠碱以及复合酸的湿法反应条件，提高磷酸溶解度。
制湿法磷酸实验报告
一、实验目的1. 了解湿法磷酸的制备原理和工艺流程。
2. 掌握湿法磷酸的制备方法和操作步骤。
3. 通过实验验证湿法磷酸制备过程中的关键参数对产品质量的影响。
二、实验原理湿法磷酸制备原理：以磷矿石为原料，通过硫酸或盐酸等无机酸浸出，得到粗磷酸，再经过净化、浓缩等步骤，最终得到湿法磷酸。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：- 磷矿石（P2O5含量≥30%）- 硫酸（浓度98%）- 碳酸钠（纯度≥99%）- 硫酸铵（纯度≥99%）- 氢氧化钠（纯度≥99%）- 活性炭- 滤纸- 实验用水2. 实验仪器：- 磷矿石浸出装置- 磷酸浓缩装置- 蒸馏装置- pH计- 电热恒温水浴锅- 电子天平- 磷酸滴定仪- 离心机四、实验步骤1. 磷矿石浸出- 将磷矿石破碎至小于10mm的颗粒。
- 将破碎后的磷矿石与硫酸按一定比例混合，放入浸出装置中。
- 控制浸出温度和浸出时间，使磷矿石充分浸出。
- 浸出液经过滤，得到粗磷酸。
2. 净化- 将粗磷酸与活性炭混合，进行吸附净化。
- 吸附后的磷酸通过滤纸过滤，去除活性炭。
- 调节pH值至6.5-7.5，使磷酸中的杂质离子沉淀。
3. 浓缩- 将净化后的磷酸放入浓缩装置中，加热浓缩。
- 控制浓缩温度和浓缩时间，使磷酸浓度达到要求。
4. 脱水- 将浓缩后的磷酸通过蒸馏装置进行脱水，得到湿法磷酸。
5. 检测与分析- 对制备的湿法磷酸进行P2O5含量、pH值、杂质离子含量等指标的检测。
- 分析实验数据，探讨关键参数对产品质量的影响。
五、实验结果与分析1. P2O5含量：实验制备的湿法磷酸P2O5含量达到（以P2O5计）≥40%。
2. pH值：实验制备的湿法磷酸pH值在6.5-7.5范围内。
3. 杂质离子含量：实验制备的湿法磷酸中，铁、镁、铝等杂质离子含量均低于国家标准。
4. 实验数据分析：通过实验数据可以看出，影响湿法磷酸制备质量的关键参数有浸出温度、浸出时间、净化温度、净化时间、浓缩温度、浓缩时间等。
磷酸工艺
磷酸工艺知识讲解第一讲二水湿法磷酸工艺原理一、湿法磷酸生产化学反应原理1、反应方程式：Ca5(PO4)3F + 5H2SO4+ 5n•H2O = 5CaSO4•nH2O + 3H3PO4+ HF↑磷矿石硫酸磷石膏(副产品) 磷酸(产品) 尾气其中，未定变量n有三种值，分别为0、1/2、2，则对应的副产品也分为三种，分别为无水物、半水物与二水物。
同时对应的生产方法也分别叫：无水法、半水法与二水法。
在实际的国内乃至国际工业生产中，二水法磷酸的生产工艺占80%以上。
2、二水法磷酸工艺原理：当n=2时，1中的方程式为：Ca5(PO4)3F + 5H2SO4 + 10H2O = 5CaSO4•2H2O + 3H3PO4+ HF↑3、硫酸分解中磷矿分两步完成①磷矿首先被磷酸分解：Ca5(PO4)3F+7H3PO4=5Ca(H2PO4)2+HF② Ca(H2PO4)2与硫酸反应生成磷酸：5Ca(H2PO4)2 + 5H2SO4 + 10H2O = 5CaSO4•2H2O + 10 H3PO4由上可知，磷矿在反应槽中首先与槽内的磷酸反应，所以工艺上应将硫酸加入点放在磷矿加入点的后面位置。
4、什么叫二水湿法磷酸工艺？磷酸的工业生产方法分为热法生产与湿法生产两类。
从广义上讲，凡是用酸分解磷矿制成的磷酸，称为湿法磷酸，通常用硫酸分解磷矿，所以上述用硫酸分解磷矿，且副产品是二水物的磷酸生产工艺称为二水湿法磷酸工艺。
5、二水法工艺技术主要特点：（与半水法或其它方法相比较）①流程简单、操作稳妥可靠；②装置建厂数量最多，且单系列生产规模最大，居各种工艺之首；③对磷矿适应性强，特别对我国磷矿品位低，杂质含量高的情况尤为适用；④在较低的酸温和较低的酸浓度下操作，使得衬胶设备和不锈钢设备使用寿命延长；⑤二水石膏过滤不受过滤机类型限制，转台式、翻盘式及带式均可使用；⑥工业化磷酸装置P2O5收率一般在94%——96%之间。
二、湿法磷酸生产的原料湿法磷酸生产的主要原料是磷矿与硫酸。
磷矿制磷酸工艺
三、硫酸浸取磷矿制磷酸用硫酸分解磷矿制磷酸(湿法磷酸)是磷酸生产中应用最广泛方法，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。
1.生产原理(1)化学反应硫酸浸取分解磷矿是液固相反应过程，反应式为：Ca5F(P04)3+5H2S04+llH20-3H3P04+HF+5CaS04 ・ nH20反应过程中为避免磷矿颗粒表面被硫酸钙包裹，延缓或阻碍反应进行：实际上是用循环磷酸料浆来分解磷矿，即用磷酸及硫酸混酸来分解磷矿。
反应分两步进行，第一步是磷矿及磷酸生成磷酸一钙，第二步是磷酸一钙再及硫酸反应生成磷酸及硫酸钙：Ca5F (P04)3+7H3P04一5Ca(H2P04)3+HF5Ca5F(P04)3+5H2S04+nH20f 10H3P04+5CaS04 ・ nH20 磷矿中所含杂质对湿法磷酸生产工艺过程和产品质量有显著影响。
①氟磷矿中氟在酸解时会生成HF,再及磷矿中活性Si02形成氟硅酸。
氟存留在磷酸中会增大磷酸溶液腐蚀性，大部分氟以SiF4形态逸出，回收加工为氟盐，并消除了污染。
②S102磷矿中含有少量SiO2,有利于生成HF转化为挥发性低和腐蚀性弱氟硅酸。
若S102过高，会增大设备、管道和搅拌浆腐蚀，并增加料浆粘度，降低分离硫酸钙时过滤强度。
③碳酸盐磷矿中通常会有少量石灰石等碳酸盐矿物，主要成分为CaC03、MgC03o CaO在酸解时生成CaSO4,增大硫酸消耗定额；MgO全部进入磷酸溶液中，中和掉磷酸中第一个氢离子，并增加溶液粘度，对结晶、过滤、浓缩过程不利。
碳酸盐分解时放出C02,使溶液形成泡沫，造成逸出损失。
④铁、铝化合物磷矿中铁、铝杂质会增大磷酸溶液粘度，降低酸质量，并在浓缩时在设备中结垢，并可能及磷酸形成淤渣，造成P205损失。
⑤钾、钠化合物磷矿中钾、钠离子首先及氟硅酸反应生成氟硅酸钾、钠, 会在反应、过滤及浓缩系统设备及管线中析出结垢，在贮存系统中形成淤渣，导致装置开车率下降及P205损失增大。
湿法磷酸生产原理
谢谢！
• 1、Ca5F(PO4)3+ 7H3PO4 =5 Ca(H2 PO4)2 +HF
• 2、5Ca(H2PO4)2+5H2SO4+10H2O= 5CaSO4.nH2O +10H3PO4
•
除去主要反应外，还有许多副反应，最为
重要 的如下：
• 3、 CaF2+ H2SO4 = CaSO4 +2HF
• 4、 6HF+SiO2 = H2SiF6 +2H2O
•
生产系统：硫酸分解磷矿石后，生产
二水硫酸钙晶体（石膏）和浓度为28%左右的 稀磷酸的混合料浆，然后经过滤分离后得到成 品稀酸，该稀酸经蒸发水分提浓后，最终得到 要求的成品磷酸。
１、主要化学反应为：
Ca5F(PO4)3+5H2SO4+5nH2O=5CaSO4.nH2O+3H3PO4 +HF
实际上，该反应分两步完成：
•
本装置的硫酸由硫酸分厂罐区直截打到
反应槽。其浓度为96-98%
• （2）磷矿
•
本装置用的磷矿是由选矿厂经过破碎浮
选后制成精矿浆泵送到浓密车经浓密后泵送装 置使用。其含回量为63-70%，P2O5含量为
33%左右
三、 产品说明
浓磷酸 P2O5 %wt≥48 含固量 %wt≤2
F
15万吨湿法磷酸生产工艺-萃取和过滤工艺
15万吨湿法磷酸生产工艺-萃取和过滤工艺1. 引言湿法磷酸生产工艺是一种重要的磷酸生产方式，可以有效利用磷矿资源，生产高纯度的磷酸产品。
其中，萃取和过滤工艺是湿法磷酸生产中的关键步骤。
本文将对15万吨湿法磷酸生产工艺的萃取和过滤工艺进行详细介绍和分析。
2. 萃取工艺2.1 萃取原理湿法磷酸生产中的萃取工艺主要利用了有机相和水相之间的分配系数差异实现磷酸的分离提纯。
一般采用有机溶剂（如一元醇、二元醇等）作为萃取剂，将含磷酸的水相与有机相进行接触，通过磷酸在两相之间的分配来实现提取。
2.2 萃取步骤萃取工艺一般包括以下几个步骤：•摇瓶实验：通过摇瓶实验确定最佳的有机相溶剂和萃取条件，确定最佳的平衡条件。
•萃取塔操作：将萃取塔内的有机相和水相进行充分接触，使磷酸从水相迁移到有机相中。
•有机相净化：对提取后的有机相进行净化，去除杂质和有机副产物。
•萃取剂再生：对用过的萃取相进行再生处理，以回收有机相和磷酸。
2.3 萃取设备常用的萃取设备包括：•萃取塔：用于实现有机相和水相之间的接触和物质的传递。
•分相器：用于分离提取后的有机相和水相。
•再生设备：用于实现萃取剂的再生和回收。
3. 过滤工艺3.1 过滤原理湿法磷酸生产中的过滤工艺主要利用了固液分离的原理，将磷酸浆液中的固体颗粒分离出来，获得纯净的液体产品。
传统的过滤方式包括真空过滤、压力过滤、压榨过滤等。
3.2 过滤步骤过滤工艺一般包括以下几个步骤：•筛选预处理：对带有颗粒的磷酸浆液进行筛选预处理，去除大颗粒杂质。
•过滤装置操作：将浆液通过过滤装置进行过滤操作，将固体颗粒分离出来。
•滤饼处理：对过滤后的固体颗粒进行滤饼处理，去除其中的含水率和其它杂质。
•滤液回收：将过滤后的纯净液体产品进行收集和回收利用。
3.3 过滤设备常用的过滤设备包括：•过滤机：常见的过滤机有真空过滤机和压榨过滤机，可根据生产需求选择合适的过滤机型号和规格。
•滤饼处理设备：用于对过滤后的固体颗粒进行滤饼处理，去除其中的含水率和杂质。
磷酸生产原理
磷酸生产原理
磷酸是一种广泛应用于农业、化工等领域的化学品，下面将介绍磷酸的生产原理。
磷酸的生产可以通过两种主要的方法实现：湿法法和干法法。
湿法法生产磷酸的主要步骤如下：
1. 磷矿选矿：选择合适的磷矿石，如磷灰石、燧石等，并进行选矿处理，提高磷含量。
2. 磷矿石的预处理：将选矿后的磷矿石破碎、磨细，以增大矿石表面积，提高磷酸的溶解速度。
3. 矿石的浸出：将经过预处理的磷矿石与稀硫酸等混合，进行浸出反应。
在一定的温度和压力条件下，磷酸与矿石中的磷酸钙等物质发生反应，生成磷酸溶液。
4. 磷酸溶液的净化：将得到的磷酸溶液进行过滤、沉淀等净化工艺，去除杂质。
5. 磷酸的脱水：将净化后的磷酸溶液加热蒸发，除去水分，得到浓度较高的磷酸。
6. 磷酸的精制：通过进一步的加热、冷却、结晶等操作，得到纯度较高的磷酸产品。
干法法生产磷酸的主要步骤如下：
1. 磷矿的烧结：选取合适的磷矿石，经过破碎、烧结等处理，将磷酸钙等物质转化为氧化磷。
2. 氧化磷的提取：将烧结后的磷矿石与酸性介质反应，使氧化磷溶解，生成磷酸溶液。
3. 磷酸溶液的浓缩：通过加热蒸发，使磷酸溶液浓缩。
4. 磷酸的结晶：进一步冷却和结晶处理，得到纯度较高的磷酸产品。
总结起来，磷酸的生产原理主要包括磷矿选矿、矿石的预处理、矿石的浸出或烧结、磷酸溶液的净化、脱水、精制等步骤。
不同的生产方法有些许的差异，但核心原理都是通过磷矿与酸性介质发生反应，提取得到磷酸产品。
湿法磷酸生产原理
湿法磷酸生产原理湿法磷酸是一种常用的磷酸生产方法，主要通过对磷矿石进行湿法提取得到。
湿法磷酸的生产原理如下：1.选矿：首先，从磷矿石中选择出磷酸可溶性矿物。
常见的磷酸可溶性矿物主要有燧石、磷灰石等。
通过冶金学的方法，将磷酸矿物从废石和其他非磷酸矿物中分离出来。
2.破碎和磨矿：将选矿过程中所提取出的矿石进行破碎和磨矿，使得矿石颗粒细小，并增加其表面积。
3.矿浆制备：通过将磨好的矿石与酸性溶液混合制备成矿浆。
通常使用硝酸(HNO3)和硫酸(H2SO4)等酸性溶液进行矿浆制备。
4.提炼：将矿浆置于反应器中，并通过持续搅拌、加热和氧化等过程来提取磷酸。
反应器中的酸性溶液会和矿石中的磷酸可溶性矿物发生反应，生成磷酸盐溶液。
在反应过程中，温度和搅拌的程度对反应速率和产品质量具有重要影响。
5.过滤和固液分离：经过提炼后的溶液中含有磷酸盐和其他杂质，需要通过过滤和固液分离来分离固体和液体。
一般采用压滤机、离心过滤机等设备进行过滤和固液分离操作。
6.产品处理：通过对得到的磷酸产物进行进一步处理，去除其中的杂质。
此过程包括磷酸的提纯、结晶、干燥等，以得到纯度较高的磷酸。
7.尾矿处理：湿法磷酸生产过程中会产生大量的尾矿，其中包含磷酸未被提取的残留物以及其他的杂质。
尾矿处理通常包括中和、沉淀、过滤和固体处理等步骤，以避免对环境造成污染。
湿法磷酸生产原理的关键在于通过对磷矿石的湿法提取，将矿石中的磷酸矿物转化为磷酸盐溶液，并通过过滤、固液分离和进一步的处理得到纯度较高的磷酸。
同时，湿法磷酸生产过程中需要对产生的尾矿进行处理，以减少对环境的影响。
湿法磷酸生产原理及生产方法的选择
湿法磷酸生产原理及生产方法的选择湿法磷酸是一种常用的磷酸生产方法，其主要原理是通过将磷矿石与稀硫酸或盐酸反应，生成磷酸盐溶液，再经过相应的处理步骤，得到所需的磷酸产品。
在湿法磷酸生产过程中，最常用的方法包括硫酸法、盐酸法以及氯化法。
硫酸法是最常用的湿法磷酸生产方法之一、其主要原理是将磷矿石与稀硫酸反应，生成磷酸盐溶液。
该方法的主要步骤包括：磷矿石的破碎、磷矿石与硫酸的反应、反应产物的分离与焙烧。
其中，磷矿石的破碎是为了增大矿石的表面积，方便反应进行。
磷矿石与硫酸的反应是主要步骤，通过加热反应，使磷酸盐溶解在稀硫酸中。
反应产物的分离是将反应溶液中的固体杂质物或产物与溶液分离，得到磷酸溶液。
最后，通过对磷酸溶液进行焙烧，得到所需的磷酸产品。
盐酸法是另一种常用的湿法磷酸生产方法。
其主要原理是将磷矿石与盐酸反应，生成磷酸盐溶液。
该方法的主要步骤包括：磷矿石的破碎、磷矿石与盐酸的反应、盐酸中磷酸盐的析出以及沉淀的处理。
与硫酸法类似，磷矿石的破碎是为了增大矿石的表面积。
磷矿石与盐酸的反应是主要步骤，通过加热反应，使磷酸盐溶解在盐酸中。
盐酸中磷酸盐的析出是通过改变反应条件，使磷酸盐从溶液中析出，得到磷酸产品。
沉淀的处理则是将磷酸盐沉淀物与溶液分离，得到纯净的磷酸溶液。
氯化法是一种较为特殊的湿法磷酸生产方法。
其主要原理是将磷矿石与氯化物反应，生成磷酸盐溶液。
该方法的主要步骤包括：磷矿石的破碎、磷矿石与氯化物的反应、反应产物的处理、磷酸盐的析出以及沉淀的处理。
磷矿石的破碎和反应步骤与硫酸法或盐酸法相似，通过加热反应，使磷酸盐溶解在氯化物中。
反应产物的处理包括溶液的浓缩、过滤等步骤，以得到磷酸溶液。
磷酸盐的析出是通过改变反应条件，使磷酸盐从溶液中析出，得到磷酸产品。
沉淀的处理则是将磷酸盐沉淀物与溶液分离，得到纯净的磷酸溶液。
在选择湿法磷酸生产方法时，需要综合考虑磷矿石的性质、反应条件、生产成本以及产品质量要求等因素。
川恒湿法磷酸净化
川恒湿法磷酸净化川恒湿法磷酸净化是一种常用的磷酸净化方法，它通过湿法处理的方式，有效地去除磷酸中的杂质，提高磷酸的纯度和质量。
本文将详细介绍川恒湿法磷酸净化的原理、工艺流程以及其在工业生产中的应用。
一、川恒湿法磷酸净化的原理川恒湿法磷酸净化是利用化学反应原理，通过溶液的酸碱中和、沉淀、过滤等步骤，将磷酸中的杂质去除，从而提高磷酸的纯度。
其主要原理如下：1. 酸碱中和反应：将磷酸溶液与适量的碱溶液进行中和反应，使磷酸中的酸性物质与碱中的碱性物质相互中和，生成相应的盐类物质。
2. 沉淀反应：通过加入适量的沉淀剂，使磷酸溶液中的杂质与沉淀剂发生反应，生成不溶于溶液中的沉淀物，从而实现杂质的去除。
3. 过滤分离：将沉淀物与溶液进行分离，通过过滤的方式将沉淀物从溶液中分离出来，得到纯净的磷酸溶液。
川恒湿法磷酸净化的工艺流程一般包括以下几个步骤：1. 原料准备：将待净化的磷酸溶液进行预处理，去除其中的悬浮物和杂质。
2. 酸碱中和：将预处理后的磷酸溶液与适量的碱溶液进行中和反应，使溶液的酸碱度达到适宜的范围。
3. 沉淀反应：加入适量的沉淀剂，使溶液中的杂质与沉淀剂发生反应，生成沉淀物。
4. 过滤分离：通过过滤的方式将沉淀物与溶液分离，得到纯净的磷酸溶液。
5. 精制处理：对分离得到的磷酸溶液进行进一步的处理，去除残留的杂质和溶剂，提高磷酸的纯度。
6. 产品收集：将经过净化处理的磷酸溶液进行收集，用于后续的工业生产或其他用途。
三、川恒湿法磷酸净化的应用川恒湿法磷酸净化在工业生产中具有广泛的应用。
主要应用领域包括：1. 电子工业：磷酸是电子元器件的重要材料之一，经过川恒湿法磷酸净化后的磷酸可以用于制备高纯度的电子元器件。
2. 化肥生产：磷酸是化肥生产中的重要原料，经过净化处理后的磷酸可以提高化肥的质量和效果。
3. 食品工业：磷酸在食品加工中有着广泛的应用，经过净化处理后的磷酸可以用于食品的酸化调味和防腐保鲜。
4. 医药工业：磷酸在医药制剂中有着重要的应用，经过净化处理后的磷酸可以用于制备药物和医疗器械。
湿法磷酸
通常所称的“湿法磷酸”实际上是指硫酸法湿法磷酸，即用硫酸分解磷矿生产得到的磷酸。
硫酸法的特点是矿石分解后的产物磷酸为液相，副产物硫酸钙是溶解度很小的固相。
两者的分离是简单的液固分离，具有其他工艺方法无可比拟的优越性。
因此，硫酸法生产磷酸工艺在湿法磷酸生产中处于主导地位。
球磨1、岗位任务将火车从外部运来的粒度≦25㎜、P2O5含量大于31%的磷矿石储存、运输、研磨成80%过100目、含固量为65—68%的合格矿浆送到萃取系统。
2、管理规范负责从装载机倒运磷矿入斗到矿浆泵之间的所用设备、仪表、管线及建筑物，以及岗位所属设备和环境卫生。
3、工艺流程3．1、工艺流程简图装载机→磷矿储斗→皮带输送机→皮带运输机→魔头仓→电子皮带称→球磨机→滚筒筛→地下矿浆泵→矿浆槽→矿浆泵→萃取系统。
3．2、工艺描述运至厂内的粒度≦25㎜、含水量﹤10%的磷矿石储存于堆场，由装载机加入磷矿磷矿储斗，经过皮带机送入磨头仓内，磷矿通过电子皮带秤称重计量后加入球磨机，进行研磨。
所需水量，由电磁流量计与调节阀组成的用水计量系统根据磷矿含水量和加入矿量的多少，按一定比例把水加入磨机内。
其中极大部分水从磨机头加入，小部分水根据密度测定结果，从滚筒筛中加入适量的水，以控制矿浆含水量在32—35%，磨好的矿浆经过滚筒筛筛出大颗粒矿石，由手推车外运，筛下合格矿浆流入地坑内，用地下矿浆泵送至磷矿浆储槽内，在由矿浆给料泵送至萃取槽，系统内产生的污水储存在污水地坑内，由污水泵打至磨机头部，循环使用。
3．2、工艺指标（1）矿浆含固量65-68%（2）矿浆含粒度 80%过100目（3）矿浆储槽液位 60-80%（不超过90%）浓密将来自磨矿系统的低浓度矿浆，经过重力沉降浓密至含固量为60—68%的合格矿浆送到萃取系统。
2、管理规范负责从矿浆管近浓密系统矿浆出口到送入萃取装置之间的所有设备、仪表、管线及建筑物，以及岗位所属设备和环境卫生。
3、工艺流程3．1、工艺流程简图原料矿浆储槽→浓密机喂料泵→浓密机出料泵→陈品矿浆储槽→萃取喂料泵→萃取系统。
湿法磷酸生产饲料级磷酸氢钙
调整过滤负荷和过滤机转速来实现。对洗涤率影响很大。 3、防止边壁效应。
石膏开裂造成洗水短路。 4、提高洗水温度。（70～80℃） 5、利用添加剂。 6、调节洗水分布器位置和选择合适的滤布。
2、磷酸氢钙中和
经过脱氟净化后的磷酸用石灰乳进行中和，反应如下： 2H3PO4+Ca(OH)2=Ca(H2PO4)2·H20+H2O H3PO4+Ca(OH)2=CaHPO4·2H2O ①、缓慢向磷酸中加入石灰乳 ②、控制适宜的中和温度：温度低于20℃，磷酸氢钙沉淀析出
细小晶体；温度升高到40-60 ℃时，结晶增大；超过60 ℃时， 磷酸氢钙的结晶形状和大小骤变，出现形状不规则的微细结 晶。因此中和反应温度以50 ℃左右为宜。 ③、控制适宜的PH值：当溶液PH值小于4.8时，磷酸的第一个 氢当出离溶；子液当P被溶H中液值和P等H，于值反4升.应8至时主6，.要0磷时生酸，成氢磷磷钙酸酸（的二C第氢a二钙HP个（O氢C4.a2离(HH子22OP完）O全4开)被2始）中析； 和，磷酸氢钙完全析出，当溶液PH值大于6.0时，磷酸的第 三个氢离子开始被中和，主要形成有无定型磷酸三钙。
②、矿份细度
磷矿的分解速度与矿表面积成正比，酸解反 应对磷浆的细度有一定的要求，因此提高矿 细度，增加比表面积，从而加快酸解速度， 提高矿的分解率；但过细的会增加动力消耗， 太细也有不利之处，矿浆中的一些酸不溶物 作为泥质颗粒会堵塞过滤孔道，导致过滤强 度和洗涤率的降低，同时反应槽加矿区由于 反应剧烈造成局部过饱和现象
工艺指标
中和后PH值: 5.8-6.5； 反应前的温度:36-40℃； 中和终点温度: 40-50℃；
湿法磷酸和热法磷酸
湿法磷酸和热法磷酸导言：磷酸是一种重要的化学物质，在农业、医药、化工等领域有着广泛的应用。
湿法磷酸和热法磷酸是两种常见的制备磷酸的方法。
本文将介绍湿法磷酸和热法磷酸的原理、制备过程以及它们的特点和应用。
一、湿法磷酸湿法磷酸是一种通过化学反应制备磷酸的方法。
其主要原料是磷矿石，例如磷灰石。
湿法磷酸的制备过程通常包括以下几个步骤：1. 矿石破碎与矿石选别：将磷矿石经过破碎，得到一定粒度的矿石颗粒。
然后通过选别，去除其中的杂质。
2. 矿石矿化：将矿石与硫酸等酸性溶液反应，使得矿石中的磷酸盐转化为可溶性的磷酸盐。
3. 溶液分离：将矿石与酸性溶液反应后，得到含有磷酸盐的溶液。
通过过滤、离心等方法，分离出溶液中的固体物质。
4. 结晶与干燥：将分离出的溶液通过蒸发浓缩，使溶液中的磷酸盐逐渐结晶沉淀。
然后将结晶的磷酸盐通过干燥，得到湿法磷酸的最终产品。
湿法磷酸的特点：湿法磷酸制备工艺相对简单，原料广泛且易获取。
此外，湿法磷酸的纯度较高，可以满足不同领域的需求。
湿法磷酸可以广泛应用于化肥生产、食品工业、医药等领域。
二、热法磷酸热法磷酸是一种通过高温反应制备磷酸的方法。
其主要原料是白磷，即黄磷。
热法磷酸的制备过程包括以下几个步骤：1. 白磷氧化：将白磷与氧气反应，生成五氧化二磷（P2O5）。
2. 水合反应：将P2O5与水反应，生成磷酸。
3. 结晶与干燥：将得到的磷酸溶液经过结晶和干燥，得到热法磷酸的最终产品。
热法磷酸的特点：热法磷酸制备过程中需要高温反应，因此能耗较高。
但是，由于使用的原料是白磷，所得到的磷酸纯度较高。
热法磷酸主要应用于生产电子工业、医药制造等领域。
三、湿法磷酸和热法磷酸的比较湿法磷酸和热法磷酸是两种常见的制备磷酸的方法，它们在原理和制备过程上有所不同。
1. 原料不同：湿法磷酸使用的原料是磷矿石，而热法磷酸使用的原料是白磷。
2. 制备过程不同：湿法磷酸通过化学反应将磷酸盐转化为可溶性的磷酸盐，然后通过结晶和干燥得到磷酸。
湿法磷酸生产工艺
湿法磷酸生产工艺技术1. 产品性质、规格及用途：湿法磷酸生产技术采用湿法二水物流程，主要产品为44—46％P2O5的磷酸，副产品为12—18％H2SiF6的氟硅酸。
磷酸为五价磷的含氧酸，有正磷酸、偏磷酸、焦磷酸三种，通常所说的磷酸指正磷酸（H3PO4）。
纯磷酸在常温下呈透明的单斜晶体，比重为1.88g/ml，熔点为42.4℃，含P2O5 72.4%。
一般商品磷酸是含有75％或85％H3PO4的液体，溶液的冰点分别为－20℃及21℃，低于此温度时将析出半水物结晶，磷酸对皮肤有腐蚀性，能吸收空气中的水份，为中强酸。
磷酸的用途很广。
湿法磷酸主要用于生产肥料，如磷酸一铵、磷酸二铵、重过磷酸钙、沉淀磷肥、过磷酸、液体肥料等。
其次用于工业磷酸盐的生产，如磷酸一钙、磷酸二钙、磷酸三钙、磷酸一钠、磷酸二钠、磷酸三钠等。
副产品氟硅酸的无水物是无色气体，不稳定，易分解为四氟化硅和氟化氢。
氟硅酸水溶液呈无色，具有强酸性，有腐蚀性，能腐蚀玻璃。
氟硅酸有消毒性能，主要用于生产氟硅酸盐和冰晶石，并用于电镀、啤酒消毒、木材防腐等。
2、生产原理湿法磷酸生产技术采用湿法二水物流程，单槽单浆、表面冷却、干法排渣、强制循环真空蒸发浓缩生产工艺。
2.1磷矿与硫酸反应1 反应原理磷矿的主要成分为氟磷酸钙Ca5F(PO4)3，另外还含有铁盐、镁盐、铝盐、钠盐、钾盐、碳酸盐、活性二氧化硅、酸不溶物等物质。
⑴磷矿与硫酸在反应槽内主要发生下列反应：Ca5F(PO4)3＋5H2SO4＋溶液5CaSO4 ·2H2 O＋3H3PO4＋HF＋溶液生成的氢氟酸进一步与活性二氧化硅反应，得到氟硅酸：6HF＋SiO2H2SiF6+2H2O当活性SiO2过量存在时，将继续发生下列反应：H2SiF6＋SiO23SiF4＋2H2OH2SiF6不稳定，受热易发生分解：H2SiF62HF＋SiF4因此反应槽排出的尾气中含有HF和SiF4气体。
⑵磷矿中含有的碳酸盐与硫酸反应，产生二氧化碳气体，在反应槽液面上形成泡沫：CaCO3·MgCO3＋2H2SO4CaSO4·2H2O＋MgSO4＋2CO2↑泡沫的产生会影响反应过滤正常运行，应设法消除。
湿法磷酸净化技术及发展
湿法磷酸净化技术及发展湿法磷酸净化技术是一种利用化学反应和物理吸附等原理，将含有高浓度磷酸的废气或废水进行净化处理的技术。
该技术通常用于硫酸法制磷酸生产过程中产生的含有磷酸、磷酸盐和气体副产物的废气处理中。
湿法磷酸净化技术的原理是将含有磷酸的废气或废水与化学药剂（通常为石灰和氨水）进行反应，使废气中的磷酸与化学药剂发生反应生成磷酸盐固体颗粒，从而达到净化的目的。
该技术的优势是可以有效地去除废气中的磷酸和磷酸盐，并将其转化为固体废物，以实现资源化利用和环境保护。
湿法磷酸净化技术的过程包括磷酸溶液喷淋、氧化反应、沉淀分离和固体废物处理等步骤。
具体来说，首先将含有磷酸的废气或废水通过喷淋装置喷淋到石灰乳或氨水溶液上，使磷酸与化学药剂充分接触。
然后，废气中的磷酸与石灰或氨水发生反应生成磷酸盐沉淀物。
接下来，通过离心分离或过滤等方法将磷酸盐固体颗粒和废气或废水进行分离。
将磷酸盐固体废物进行处理，如干化处理、焚烧处理或资源化利用等方式，以达到综合利用的目的。
湿法磷酸净化技术的发展主要包括技术改进和应用拓展两个方面。
在技术改进方面，主要是针对磷酸净化过程中的反应效率、固液分离效果和固体废物处理效果等方面进行优化和提升。
改进喷淋装置和反应器设计，提高喷淋效果和反应效率；采用更高效的固液分离装置，提高磷酸盐固体颗粒的分离效果；研究和开发新型固体废物处理技术，提高资源化利用率和处理效果等。
在应用拓展方面，湿法磷酸净化技术已经逐渐应用于多个领域。
除了在磷酸生产过程中的废气处理中应用外，该技术也被应用于废水处理、硫酸法制磷酸尾气处理、磷酸酯催化剂废气净化等领域。
随着磷酸工业的发展和环境保护的要求日益提高，湿法磷酸净化技术还有着广阔的应用前景。
湿法磷酸净化技术是一种将含有高浓度磷酸的废气或废水进行净化处理的技术。
该技术具有净化效果好、资源化利用高和适用范围广等优点，已经得到了广泛的应用和发展。
未来，随着技术的不断创新和应用拓展，湿法磷酸净化技术在环境保护和资源利用方面将有更广阔的发展前景。
湿法磷酸生产原理及生产方法的选择
湿法磷酸生产原理及生产方法的选择湿法磷酸生产原理及生产方法的选择摘要目前国内外磷酸的生产工艺主要有“热法”和“湿法”两种。
二者相比较，湿法磷酸的工艺特点是产品成本相对较低，但是质量较差，且对磷矿的品位和杂质含量都有较高的要求，尽管如此，二水物法还是得到了广泛的应用，目前国际上制备工业磷酸主要采用湿法。
二水物法湿法磷酸生产工艺的研究开发和反应槽、过滤机等主要设备设计技术的日臻成熟和完善，为二水物法湿法的大规摸工业化生产打下了坚实的基础。
在二水物法湿法磷酸生产过程中，由于磷矿与硫酸的反应速率与磷矿的细度密切相关，因此矿浆送入反应槽之前磷矿石一般需经过粉碎(中碎)和研磨(细碎)两个工序。
湿法研磨流程短、生产能力大，这就加快萃取工序的反应速度。
湿法磷酸生产过程中，制得粒大、均匀、稳定的二水物和α半水物硫酸钙结晶，便于过滤分离和洗涤干净是十分重要的问题。
关键词：湿法磷酸，二水物法一湿法磷酸生产的基本原理工业上制取磷酸的方法有两种：一种是用强无机酸(主要用硫酸)分解磷矿制得磷酸，称湿法磷酸，又称萃取磷酸，主要用于制造高效肥料；另一种是在高温下将天然磷矿中的磷升华，而后氧化、水合制成磷酸，称为热法磷酸，主要用于生产工业磷酸盐、牲畜和家禽的辅助饲料。
本设计主要讨论湿法磷酸。
1.1 湿法磷酸生产的基本原理用酸(硫酸、硝酸、盐酸等)分解磷矿制得的磷酸统称湿法磷酸，而用硫酸分解磷矿制取磷酸的方法是湿法磷酸生产中最主要的方法。
即用硫酸处理天然磷矿[主要成分为3Ca（PO4）2•CaF2]分解，生成磷酸溶液及难溶性的硫酸钙沉淀。
其总化学反应式如下：Ca5F(PO4)3＋5H2SO4＋5nH2O===3H3PO4＋5CaSO4·nH2O＋HF实际上，反应分两步进行。
第一步是磷矿和循环料浆(或返回系统的磷酸)进行顶分解反应，循环的料浆中含有磷酸且循环量很大，磷矿首先溶解在过量的磷酸溶液中生成磷酸一钙：Ca5F(PO4)3＋7H3PO4===5Ca(H2PO4)2＋HF↑这一步称为预分解。
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湿法磷酸生产原理及生产方法的选择摘要目前国内外磷酸的生产工艺主要有“热法”和“湿法”两种。
二者相比较，湿法磷酸的工艺特点是产品成本相对较低，但是质量较差，且对磷矿的品位和杂质含量都有较高的要求，尽管如此，二水物法还是得到了广泛的应用，目前国际上制备工业磷酸主要采用湿法。
二水物法湿法磷酸生产工艺的研究开发和反应槽、过滤机等主要设备设计技术的日臻成熟和完善，为二水物法湿法的大规摸工业化生产打下了坚实的基础。
在二水物法湿法磷酸生产过程中，由于磷矿与硫酸的反应速率与磷矿的细度密切相关，因此矿浆送入反应槽之前磷矿石一般需经过粉碎(中碎)和研磨(细碎)两个工序。
湿法研磨流程短、生产能力大，这就加快萃取工序的反应速度。
湿法磷酸生产过程中，制得粒大、均匀、稳定的二水物和α半水物硫酸钙结晶，便于过滤分离和洗涤干净是十分重要的问题。
关键词：湿法磷酸，二水物法一湿法磷酸生产的基本原理工业上制取磷酸的方法有两种：一种是用强无机酸(主要用硫酸)分解磷矿制得磷酸，称湿法磷酸，又称萃取磷酸，主要用于制造高效肥料；另一种是在高温下将天然磷矿中的磷升华，而后氧化、水合制成磷酸，称为热法磷酸，主要用于生产工业磷酸盐、牲畜和家禽的辅助饲料。
本设计主要讨论湿法磷酸。
1.1 湿法磷酸生产的基本原理用酸(硫酸、硝酸、盐酸等)分解磷矿制得的磷酸统称湿法磷酸，而用硫酸分解磷矿制取磷酸的方法是湿法磷酸生产中最主要的方法。
即用硫酸处理天然磷矿[主要成分为3Ca（PO4）2•CaF2]分解，生成磷酸溶液及难溶性的硫酸钙沉淀。
其总化学反应式如下：Ca5F(PO4)3＋5H2SO4＋5nH2O===3H3PO4＋5CaSO4·nH2O＋HF实际上，反应分两步进行。
第一步是磷矿和循环料浆(或返回系统的磷酸)进行顶分解反应，循环的料浆中含有磷酸且循环量很大，磷矿首先溶解在过量的磷酸溶液中生成磷酸一钙：Ca5F(PO4)3＋7H3PO4===5Ca(H2PO4)2＋HF↑这一步称为预分解。
预分解是防止磷矿粉直接与浓硫酸反应，避免反应过于猛烈而使生成的硫酸钙覆盖于矿粉表面，阻碍磷矿进一步分解，同时也防止生成难于过滤的细小硫酸钙。
第二步为上述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：Ca(H2PO4)2＋5H2SO4＋5nH2O===5CaSO4·nH2O＋10H3PO4硫酸钙可以三种不同的水合结晶形态从磷酸溶液中沉淀出来，其生成条件主要取决于磷酸溶液中的磷酸浓度、温度以及游离硫酸浓度。
根据生产条件的不同，可以生成二水硫酸钙(CaSO4·2H2O)、半水硫酸钙(CaSO4·21H2O)和无水硫酸钙(CaSO4)三种，故上述CaSO4·nH2O中的n可以等于2、21或0。
相应地生产中有三种基本方法即二水物法、半水物法和无水物法。
反应中生成的HF即与磷矿中带入的SiO2生成H2SiF6。
6HF＋SiO2===H2SiF6＋2H2OH 2SiF6又与SiO2反应生成SiF4气体。
2H2SiF6＋SiO2===3SiF4↑＋2H2O可见，气相中的氟主要以SiF4的形式存在，用水吸收后生成氟硅酸水溶液并析出硅胶沉淀3SiF4＋(n＋2)H2O===2H2SiF6＋SiO2·nH2O↓磷矿中的铁、铝、钠、钾等杂质将发生下述反应：(Fe,Al)2O3＋2H3PO4===2(Fe,Al)PO4↓＋3H2O(Na,K)2O＋H2SiF6===(Na,K)2SiF6↓＋H2O镁主要存在于碳酸盐中，磷矿中的碳酸盐，如白云石、方解石等首先被硫酸分解并放出CO2。
CaCO3＋H2SO4===CaSO4＋H2O＋CO2↑CaCO3·MgCO3＋2H2SO4===CaSO4＋MgSO4＋2H2O＋2CO2↑生成的镁盐全部进入磷酸溶液中，对磷酸质量和后加工将带来不利的影响。
1.2 硫酸钙在CaSO4-H3PO4-H2O与CaSO4-H3PO4-H2SO4-H2O体系的相平衡及转化动力学1.2.1硫酸钙的结晶形态二水物硫酸钙(CaSO4·2H2O)只有一种晶型；半水物硫酸钙(CaSO4·21H2O)有α-型和β-型两种晶型；无水物硫酸钙(CaSO4)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、α-半水物和无水物Ⅱ三种。
它们的一些物理常数和理论化学组成列于表1.1。
表1.1 硫酸钙结品的某些物理常数及化学组成结晶形态俗名密度g/cm3理论化学组成/%CO2CaO H2OCaSO4·2H2O 生石膏(或石膏) 2.32 46.6 32.5 20.9α-CaSO4·21H2O 熟石膏 2.73 55.2 38.6 6.2CaSO4Ⅱ硬石膏 2.99 58.8 41.2 01.2.2 硫酸钙在CaSO4-H3PO4-H2O三无体系的相平衡图1.1是CaSO4-H3PO4-H2O三元体系的相平衡图。
此图也可称为转化多温图或不同温度下硫酸钙不同晶型的转化示意图。
图中AB线为二水物无水物热力学平衡曲线，虚线CD为二水物半水物介稳平衡曲线。
这两条曲线将此图分为三个区域(区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)。
由此图可从热力学上得到以下四点结论：①在CaSO4-P2O5-H2O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Ⅱ、Ⅲ)。
②在三个区域中，硫酸钙结晶的转化顺序为：区域名称不稳态→介稳态→稳定态区域Ⅰ半水物→无水物→二水物区域Ⅱ半水物→二水物→无水物区域Ⅲ二水物→半水物→无水物③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。
④在80℃下，二水法磷酸的理论最高浓度约为33 % P2O5。
从图1.1看出．当磷酸浓度高于33%P2O5时，首先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。
上述CaSO4-P2O5-H2O三元相图的分析，为湿法磷酸生产提供了理论依据。
(3)硫酸钙在CaSO4-H3PO4-H2SO4-H2O四元体系的相平衡CaSO4-P2O5-H2O三元体系的研究结果只有当反应料浆液相中Ca2与SO42浓度以等物质的量存在时才有意义。
但是在湿法磷酸生产中，硫酸都是过量的，即体系中有大量SO42存在。
应用三元相图进行分析就会产生较大的偏差，因此研究CaSO4-H3PO4-H2SO4-H2O四元体系是很有必要的。
图1.2为此四元体系相图。
此图是不完全的，只表示了半水物二水物转化过程的一部分。
图中曲线是在给定的H2SO4含量(以SO3%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，当SO3=0%时，即是三元体系的结果。
图1.2表明，当增大H2SO4含量后，半水物二水物的平衡点将向降低磷酸浓度和温度的方向移动。
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轨迹是一条线性很好的直线，可用下面的直线方程式表示：SO3%＝(A·CP2O5+ B)% (1-1)式中CP2O5代表省去百分号(%)的磷酸中P2O5含量，A及B是直线的斜率和截距，随体系的温度改变而异。
现已求出不同温度时的A值及B值如表1.2。
图1.1 CaSO4-P2O5-H2O体系平衡图A B—二水物无水物热力学平衡曲线CD—二水物半水物介稳平衡曲线表1.2 不同温度下的A及B值体系温度/℃A值B值50 -0.944 38.055 -0.928 36.460 -0.925 34.765 -0.915 32.970 -0.901 30.275 -0.891 28.280 -0.885 25.4图1.2 CaSO4-H3PO4-H2SO4-H2O四元体系平衡图应用式(1-1)与表1.2可以更确切地解释和说明生产中的实际问题。
如采用二水物流程生产22%P2O5的磷酸时，在反应温度为80℃时，按式(1-1)计算得到的二水物半水物转化过程平衡点的极限SO3%应为：SO3%＝(-0.885×22 + 25.4)%＝5.93% (1-2)很明显，若平衡点的SO3含量超过此值则会进人半水物的介稳区域而得不到二水物结晶。
但是如果降低温度则平衡点的SO3含量将相应提高，这就是在较低温度条件下可以允许有较高SO3含量的道理。
二水物法生产中，液相SO3含量均远低于式(1-2)的计算值，即使采用含杂质较高的中品位磷矿，在磷酸含量为22%P2O5、湿度为80℃条件下，液相SO3含量的高限控制范围实际上大多在4%左右(约相当于0.05g/ml)，显著低于上式计算的5.93%SO3值，因此生成稳定的二水物结晶并顺利实现二水物法生产是没有问题的。
此外，四元体系研究结果还可根据硫酸与磷酸混酸中不同的硫酸含量来解释再结晶流程中的半水物六水物转化过程。
(4) CaSO4-H3PO4-H2O体系转化动力学(1)转化动力学研究的实际意义前面介绍的CaSO4-P2O5-H2O体系平衡图仅从热力学角度讨论了含不同结晶水的硫酸钙在磷酸水溶液中相互转化的顺序与溶液浓度和温度的关系。
但仅了解热力学研究结果是不够的，因为热力学的讨论不涉及硫酸钙结晶的转化速度。
而动力学与研究转化速度．对于实际生产具有重要的现实意义。
实验得出，硫酸钙结晶在磷酸水溶液中的转化速度，快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。
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。
在二水物法生产中，由图1.1可见，工艺条件(主要指磷酸浓度与反应温度)的选择似乎应该在区域Ⅰ内，因为在区域Ⅰ内，二水物是惟一的稳定晶形。
但实际上却不能选择此区，这是因为在区域Ⅰ内需要维持的磷酸溶液温度很低(40℃以下)，这种低温不但对磷矿分解与硫酸钙结晶不利，而且要移去大量反应热，在工业上也很难办到，故二水物法的工艺条件实际上是在区域Ⅱ进行选择的，其磷酸浓度范围一般为20%～30%P2O5，反应温度为65～80℃。
然而从图1.1可见，二水物在区域Ⅱ内并不是处于稳定态而是处于介稳态，该区处于稳定态的晶形是无水物。
(2)80℃下，半水物到二水物与无水物的转化动力学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，然后再转变为介稳态的二水物并最终转变为稳定态的无水物。
因此，研究80℃下它们之间的转化动力学具有指导意义。
80℃，半水物二水物的转化平衡点发生在磷酸溶液含33%P 2O 5时，故当磷酸溶液的质量分数高于33%P 2O 5，转化顺序为半水物→无水物；低于33%P 2O 5，转化顺序为半水物→二水物→无水物。