磷酸生产工艺
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磷酸生产工艺介绍
一、 概 论
相关概念
“磷矿石”：磷矿石是生产磷酸的主要原料之一，它的
主要成分是氟磷酸钙，其化学式通常写为Ca5F(PO4)3,。磷 矿的品位我国习惯以P2O5的百分含量计。磷矿石中含有多 种有害杂质，影响了磷酸正常生产，其中影响较大的通常 是铁、铝、镁三种，其次是碳酸盐、有机物等。
工艺指标：反应温度 77-90℃ 萃取率 ≥96﹪
液相SO3浓度 0.030-0.035g∕ml
洗涤率 ≥98﹪ 液固比 2.0-3.5:1
滤液比重 1.240-1.270g／ml
3.过滤岗位：反应成熟的料浆由泵送至翻盘式过滤 机的料浆分布器内，料浆自流进入过滤机的过滤 区，滤液经气液分离器分离，液相进入成品槽内， 滤饼经过三次洗涤后，由反吹真空泵将其吹入干 斗内，由皮带输入渣浆罐中，经大量回水稀释后 输往白马渣场.
2. 湿法磷酸生产的理论基础
硫酸分解磷矿生成磷酸溶液和难溶性 的硫酸钙结晶，总反应化学方程式为：
Ca5F(PO4)3+5H2SO4+5nH2O=3H3PO4+5CaSO4.nH2O↓+HF
实际上，反应是分两步进行的。
第一步，磷矿和生产系统返回的返酸 （稀磷酸）进行预分解反应，防止了磷矿 与浓硫酸直接反应，避免包裹现象的发生：
（3）废气的处理：磷酸生产的废气主要来自 过滤机、熟化槽、贮槽和各处密封槽逸出 的气体和磷酸反应槽在反应以及冷却过程 中产生的气体。废气中的污染物都是SiF4和 HF，通常都用水洗涤，生成的稀氟硅酸溶 液作为污水，送去处理后外排或循环使 用。 我国大多数湿法磷酸装置都是沿用鼓 风冷却方法，将空气吹向磷酸反应槽液面 使磷酸料浆冷却，废气排出量约为12000～ 14000m3/t（P2O5计），我国湿法磷酸装置， 其反应槽的磷酸料浆都采用了低位闪蒸真 空冷却工艺，使反应槽的废气量大为减少。
工艺指标：磷矿浆P2O5≥27.5﹪，含水27﹪32﹪，磷矿浆细度-100目≥85﹪.
颚式破碎机
反击式破碎机
•
球磨机
2.中控岗位：合格的矿浆与浓硫酸经计量加入 反应槽，由闪蒸冷却器对双物料进行冷却 后，成熟的料浆进入消化槽，经料浆泵输 入过滤机上进行过滤，反应尾气经文丘里 洗涤塔洗涤后由尾气风机抽至湍球塔进行 二次洗涤，最后由烟囱排出.
“相关絮凝剂及阻垢剂”：由于磷酸生产过程中存在
不易沉淀的颗粒悬浮物，为保证过滤效果，通常加入适量 的絮凝剂保证沉降效果，在浓缩过程常伴随大量氟硅酸盐 的结垢，加入阻垢剂以延长设备使用周期，提高设备使用 效率。
二、 湿法磷酸
1. 磷酸的性质
磷酸为中强三元酸，具有酸的一切通性，当加 热至浆状时可侵蚀石英，纯磷酸在空气中易潮解， 在工业生产中，常常用P2O5含量来表示磷酸的浓 度，而不用H3PO4的含量来表示，磷酸的溶解热随 着稀释倍数的增加而增大。（1molH3PO4在1mol 水中的溶解热为7.285J/mol,而在100mol水中则增 大为22.046J/mol）。
工艺指标：成品酸密度 1.225-1.240g∕ml
液相SO3浓度 0.025-0.030g∕ml
冲盘水压力 0.4-0.45MPa
主要工艺指标:
磷石膏中水溶磷 ≤0.6%
稀酸浓度
≥24%
浓酸浓度
≥48%
氟硅酸浓度 ≥12%
四、三废处理
1. 废水的处理：废水的来源， (1) 过滤机冲洗滤布水（或称冲盘水）。 (2) 泵密封水、跑冒滴漏和冲洗设备地坪水。
工艺指标：料浆温度 80-85℃
洗水温度 60-65℃
过滤机转速 0.4-0.5转∕分
滤饼厚度 3-5cm
过滤真空度 0.04-0.06Mpa
4.输酸岗位：成熟的料浆经液固分离后，液相 自流进入成品酸槽格，洗水进入淡酸格， 成品酸由两台过程塑料泵打入澄清池内沉 淀，清澈的磷酸由溢流口溢流至缓冲罐内， 由成品酸泵打入磷酸储罐内储存，淡酸则 全部由淡酸泵打入萃取槽内，参与分解磷 矿石的反应.
(2)浓缩过程中的尾气处理即氟硅酸的回收
注意：由于磷矿与硫酸为放热反应，为及时移走 反应热，在反应过程中采用强制真空循环，通过 低位闪冷使反应保持在80度左右，前后温差不超 过3度
三、岗位介绍
四个重要岗位：中控岗位、过滤岗位、输酸 岗位、球磨岗位.
1.球磨岗位：磷矿石经过第一、二级颚式破碎 机，第三级反击式破碎机后，矿石粒度 ≤30mm，然后进入球磨机研磨，达到粒度 为—100目≥85﹪，水分介于27﹪—32﹪的 磷矿浆。
Ca5F(PO4)3+7H3PO4=5Ca(H2PO4)2+HF
第二步，磷酸一钙料浆与稍过量的硫酸 反应
Ca(H2PO4)2+H2SO4+nH2O=CaSO4.nH2O+2H3PO4
3. 磷酸生产流程
主流程：磷矿石的湿法研磨（磨矿）→反应
↓ 成品(浓酸罐区) ←浓缩←稀酸罐区←过滤
副流程：(1)反应过程中的尾气处理
②碱液吸收法
半导体生产工艺中处理废气中SiF4的方法是 用氢氧化钠溶液作吸收剂，采用旋转喷雾器进行吸 收的吸收法，可获得99%以上连续除去SiF4的效率。 ③氯化钠连续法
利用磷酸生产中回收的浓度为10%的氟硅酸与氯 化钠溶液反应生产氟硅酸钠，经结晶、增稠、过 滤、干燥即为结晶体产品。
• 含氟废气吸收液的回收和利用：含氟废 气吸收液的主要成分时氟硅酸，可用它做 原料生产氟硅酸钠Na2SiF6。氟化铝，和冰 晶石等副产品。
反应系统尾气洗涤水。 (3) 浓缩、闪蒸冷却和过滤机真空系统的冷却
水。 一般是经过处理后达到排放标准的直 接排放。
（2）废渣的处理：湿法磷酸生产有大量磷石 膏的排出，无论从环境保护或经济效益， 资源的合理利用方面来看都是一个亟待解 决的重要问题。国外大多数工厂都作为废 弃物堆存，极少数工厂加以综合利用，但 是国内对此很重视。磷石膏在工业上主要 用于制墙粉，石膏板，水泥缓凝剂等。
含氟废气的净化
①水吸收法 电解铝排出的含氟废气中大部分是HF，只有极少的
SiF4。处理方法通常采用湿法，在废气的收尘、净化（吸 收）上使用喷淋塔、文丘里洗涤塔等。
将水作为吸收剂使用时，有两种回收情况：一种为
加入氢氧化铝（Al(OH)3）及Al2O3回收AlF3；另一种为加入熟 石灰回收CaF2。前者是通过降低液体中的pH值来放慢吸收速 度；而后者却存在生成速度缓慢的问题。采用氢氧化钠溶液 进行吸收的吸收法只要将pH值保持在碱侧，就可获得较高的 去除率。
一、 概 论
相关概念
“磷矿石”：磷矿石是生产磷酸的主要原料之一，它的
主要成分是氟磷酸钙，其化学式通常写为Ca5F(PO4)3,。磷 矿的品位我国习惯以P2O5的百分含量计。磷矿石中含有多 种有害杂质，影响了磷酸正常生产，其中影响较大的通常 是铁、铝、镁三种，其次是碳酸盐、有机物等。
工艺指标：反应温度 77-90℃ 萃取率 ≥96﹪
液相SO3浓度 0.030-0.035g∕ml
洗涤率 ≥98﹪ 液固比 2.0-3.5:1
滤液比重 1.240-1.270g／ml
3.过滤岗位：反应成熟的料浆由泵送至翻盘式过滤 机的料浆分布器内，料浆自流进入过滤机的过滤 区，滤液经气液分离器分离，液相进入成品槽内， 滤饼经过三次洗涤后，由反吹真空泵将其吹入干 斗内，由皮带输入渣浆罐中，经大量回水稀释后 输往白马渣场.
2. 湿法磷酸生产的理论基础
硫酸分解磷矿生成磷酸溶液和难溶性 的硫酸钙结晶，总反应化学方程式为：
Ca5F(PO4)3+5H2SO4+5nH2O=3H3PO4+5CaSO4.nH2O↓+HF
实际上，反应是分两步进行的。
第一步，磷矿和生产系统返回的返酸 （稀磷酸）进行预分解反应，防止了磷矿 与浓硫酸直接反应，避免包裹现象的发生：
（3）废气的处理：磷酸生产的废气主要来自 过滤机、熟化槽、贮槽和各处密封槽逸出 的气体和磷酸反应槽在反应以及冷却过程 中产生的气体。废气中的污染物都是SiF4和 HF，通常都用水洗涤，生成的稀氟硅酸溶 液作为污水，送去处理后外排或循环使 用。 我国大多数湿法磷酸装置都是沿用鼓 风冷却方法，将空气吹向磷酸反应槽液面 使磷酸料浆冷却，废气排出量约为12000～ 14000m3/t（P2O5计），我国湿法磷酸装置， 其反应槽的磷酸料浆都采用了低位闪蒸真 空冷却工艺，使反应槽的废气量大为减少。
工艺指标：磷矿浆P2O5≥27.5﹪，含水27﹪32﹪，磷矿浆细度-100目≥85﹪.
颚式破碎机
反击式破碎机
•
球磨机
2.中控岗位：合格的矿浆与浓硫酸经计量加入 反应槽，由闪蒸冷却器对双物料进行冷却 后，成熟的料浆进入消化槽，经料浆泵输 入过滤机上进行过滤，反应尾气经文丘里 洗涤塔洗涤后由尾气风机抽至湍球塔进行 二次洗涤，最后由烟囱排出.
“相关絮凝剂及阻垢剂”：由于磷酸生产过程中存在
不易沉淀的颗粒悬浮物，为保证过滤效果，通常加入适量 的絮凝剂保证沉降效果，在浓缩过程常伴随大量氟硅酸盐 的结垢，加入阻垢剂以延长设备使用周期，提高设备使用 效率。
二、 湿法磷酸
1. 磷酸的性质
磷酸为中强三元酸，具有酸的一切通性，当加 热至浆状时可侵蚀石英，纯磷酸在空气中易潮解， 在工业生产中，常常用P2O5含量来表示磷酸的浓 度，而不用H3PO4的含量来表示，磷酸的溶解热随 着稀释倍数的增加而增大。（1molH3PO4在1mol 水中的溶解热为7.285J/mol,而在100mol水中则增 大为22.046J/mol）。
工艺指标：成品酸密度 1.225-1.240g∕ml
液相SO3浓度 0.025-0.030g∕ml
冲盘水压力 0.4-0.45MPa
主要工艺指标:
磷石膏中水溶磷 ≤0.6%
稀酸浓度
≥24%
浓酸浓度
≥48%
氟硅酸浓度 ≥12%
四、三废处理
1. 废水的处理：废水的来源， (1) 过滤机冲洗滤布水（或称冲盘水）。 (2) 泵密封水、跑冒滴漏和冲洗设备地坪水。
工艺指标：料浆温度 80-85℃
洗水温度 60-65℃
过滤机转速 0.4-0.5转∕分
滤饼厚度 3-5cm
过滤真空度 0.04-0.06Mpa
4.输酸岗位：成熟的料浆经液固分离后，液相 自流进入成品酸槽格，洗水进入淡酸格， 成品酸由两台过程塑料泵打入澄清池内沉 淀，清澈的磷酸由溢流口溢流至缓冲罐内， 由成品酸泵打入磷酸储罐内储存，淡酸则 全部由淡酸泵打入萃取槽内，参与分解磷 矿石的反应.
(2)浓缩过程中的尾气处理即氟硅酸的回收
注意：由于磷矿与硫酸为放热反应，为及时移走 反应热，在反应过程中采用强制真空循环，通过 低位闪冷使反应保持在80度左右，前后温差不超 过3度
三、岗位介绍
四个重要岗位：中控岗位、过滤岗位、输酸 岗位、球磨岗位.
1.球磨岗位：磷矿石经过第一、二级颚式破碎 机，第三级反击式破碎机后，矿石粒度 ≤30mm，然后进入球磨机研磨，达到粒度 为—100目≥85﹪，水分介于27﹪—32﹪的 磷矿浆。
Ca5F(PO4)3+7H3PO4=5Ca(H2PO4)2+HF
第二步，磷酸一钙料浆与稍过量的硫酸 反应
Ca(H2PO4)2+H2SO4+nH2O=CaSO4.nH2O+2H3PO4
3. 磷酸生产流程
主流程：磷矿石的湿法研磨（磨矿）→反应
↓ 成品(浓酸罐区) ←浓缩←稀酸罐区←过滤
副流程：(1)反应过程中的尾气处理
②碱液吸收法
半导体生产工艺中处理废气中SiF4的方法是 用氢氧化钠溶液作吸收剂，采用旋转喷雾器进行吸 收的吸收法，可获得99%以上连续除去SiF4的效率。 ③氯化钠连续法
利用磷酸生产中回收的浓度为10%的氟硅酸与氯 化钠溶液反应生产氟硅酸钠，经结晶、增稠、过 滤、干燥即为结晶体产品。
• 含氟废气吸收液的回收和利用：含氟废 气吸收液的主要成分时氟硅酸，可用它做 原料生产氟硅酸钠Na2SiF6。氟化铝，和冰 晶石等副产品。
反应系统尾气洗涤水。 (3) 浓缩、闪蒸冷却和过滤机真空系统的冷却
水。 一般是经过处理后达到排放标准的直 接排放。
（2）废渣的处理：湿法磷酸生产有大量磷石 膏的排出，无论从环境保护或经济效益， 资源的合理利用方面来看都是一个亟待解 决的重要问题。国外大多数工厂都作为废 弃物堆存，极少数工厂加以综合利用，但 是国内对此很重视。磷石膏在工业上主要 用于制墙粉，石膏板，水泥缓凝剂等。
含氟废气的净化
①水吸收法 电解铝排出的含氟废气中大部分是HF，只有极少的
SiF4。处理方法通常采用湿法，在废气的收尘、净化（吸 收）上使用喷淋塔、文丘里洗涤塔等。
将水作为吸收剂使用时，有两种回收情况：一种为
加入氢氧化铝（Al(OH)3）及Al2O3回收AlF3；另一种为加入熟 石灰回收CaF2。前者是通过降低液体中的pH值来放慢吸收速 度；而后者却存在生成速度缓慢的问题。采用氢氧化钠溶液 进行吸收的吸收法只要将pH值保持在碱侧，就可获得较高的 去除率。