10000吨年饲料级磷酸氢钙生产工艺设计(原料湿法磷酸)

材料科学与工程学院

化工工艺课程设计说明书

论文题目：10000吨/年饲料级磷酸氢钙生产工艺设计（原

料湿法磷酸）

专业班级：

2010 年 12月 30日

目录

一、概述 (2)

1.工艺现状 (2)

2.本工艺技术特点 (2)

二、生产规模及产品质量要求 (2)

1.生产规模 (2)

2.产品质量要求 (2)

3.主要副产品种类 (3)

三、原材料方案 (3)

四、技术路线 (4)

1.1生产方法 (4)

1.1.1硫酸分解磷矿 (5)

1.1.2 脱氟 (5)

A.一段脱氟 (5)

B.二段脱氟 (5)

1.1.3 中和 (5)

1.1.4离心分离 (6)

1.1.5干燥 (6)

1.1.6成品包装 (6)

1.1.7废渣的来源和处理 (6)

1.2主要设备一览表 (7)

五、物料流程及衡算 (7)

5.1主要物料流程 (7)

5.2各单元物料计算 (7)

5.2.1 湿法磷酸单元计算 (7)

5.2.2 一段脱氟单元计算 (7)

5.2.3二段脱氟单元计算 (8)

5.2.4中和单元计算 (9)

5.2.5各单元计算汇总 (9)

5.3物料计算汇总 (10)

六、生产制度及开工时数的说明 (10)

6.1 生产制 (10)

6.2 开工时数 (10)

七、附图 (10)

八、总结 (10)

一、概述

1、工艺现状

目前, 以湿法磷酸为原料, 生产分子式为CaHPO4·2H2O 的饲料级磷酸氢钙的方法主要有两种。一种是湿法磷酸深度净化法。该法通过浓缩或溶剂萃取制得深度脱氟磷酸, 再与石灰或石灰石反应, 制得饲料级磷酸氢钙。该法是国外目前采用的主要方法, 问题是对磷矿质量要求高, 投资大, 工艺复杂, 成本高。第二种是湿法磷酸化学预脱氟二段中和法。该法以湿法磷酸为原料, 经加纯碱或氯化钠预脱氟, 然后二段中和, 即先用石灰或石灰粉中和, 去除残留氟, 产出肥料级沉淀磷酸钙, 然后含氟合格溶液再进行第二段中和, 制得饲料级磷酸氢钙。该法是国内目前采用的主要方法, 其实用性强, 可产出少量低品级氟硅酸钠副产品, 缺点是操作周期长, 占地面积大, 约20%的磷以低价值的肥料形式产出, 饲料产品中磷收率低, 最高只能达80%。

2、本工艺技术特点

本工艺提供一种湿法磷酸循环脱氟制饲料级磷酸氢钙的方法。该法采用湿法磷酸为原料, 生产工艺包括: 原料选择、循环脱氟、过滤、氟碴洗涤、中和除氟、过滤、饲料钙合成、过滤洗涤、烘干、包装入库工序。循环脱氟是在有加热搅拌的容器内进行, 过滤采用真空过滤机, 烘干采用气流干燥机, 烘干温度为60～130℃。循环脱氟是采用中和除氟形成的含氟沉淀物( 滤饼) 与磷酸反应, 边搅拌边加入, 搅拌反应10～30 min, 待大部分磷酸氢钙溶解, 然后升温到95～110℃, 保温5～20 min; 中和脱氟是将循环脱氟溶液和氟碴洗涤液合并注入加热搅拌的容器内, 边搅拌边加入6%～10%的石灰乳, 加入量( 以CaO计) 为磷酸量( 以P2O5计) 的30%～60%或相当量的石灰粉, 反应温度35～50℃, 保温搅拌5～30 min。

二、生产规模及产品质量要求

1、生产规模

10000吨/年饲料级磷酸氢钙生产工艺设计

2、产品质量要求

参考GB/T 22549-2008 饲料级磷酸氢钙

本标准规定了饲料级磷酸氢钙的分类、要求、试验方法、检验规则、标志、标签、运输以及包装和贮存。本标准适用用饲料级磷酸氢钙该产品在饲料加工中作为磷、钙的补充剂。

2.1 分子式、相对分子质量

2.1.1主成分分子式：CaHPO4.2H2O.

2.1.2相对分子质量：172.10（按2007年国际相对原子质量）。

2.2 要求

2.2.1 外观：白色或略带微黄色粉末或颗粒。

2.2.2 饲料级磷酸氢钙应符合表1要求。

表1

3、主要副产品种类 磷石膏

肥料级磷酸二氢钙 三、原材料方案 1.原料

磷灰石 石灰乳 硫酸 絮凝剂 1.1主要原料来源

氟磷灰石是该公司对天然磷酸盐矿物进行提纯而成，它利用高温下氟磷灰石中的磷在釉中形成玻璃分相，导致光的散射，从而表现乳蚀代替硅酸粉。它不但可以大幅度降低成本,又能缓解目前硅酸锆供应紧张的不足。本原料从四会市飞来峰非金属矿物材料有限公司购买。

主要化学成分

F P 2O 5 Fe 2O 3 CaO MgO 粒度 白度 3.2-3.4% >36% <0.3% >52% <0.38% -200目 >70%

1.2原料物理化学性质

钙氟磷灰石，其化学式为Ca 5F(PO 4)3，纯的钙氟磷灰石含P 2O 5 42.26%、CaO 55.56%、F 3.77%，但由于同晶取代作用与半生杂质的影响，天然磷灰石往往比纯氟磷灰石品味低，其P 2O 5最高含量为40.70%，F 为2.8-3.4%。 同晶取代是指氟磷灰石Ca 5F(PO 4)3晶格中的一些独

立离子被某些结晶化学半径相近的其它离子所取代，如Ca 5F(PO 4)3中的阳离子Ca 2+

，可部分

被其它阳离子Ba 2+、Mg 2+等取代，阴离子F -、PO 43-的一部分可能被OH -、Cl -、CO 32-、SO 42-、SiO 4

2-等离子取代。

磷灰石属六角晶系，其结构呈六方双锥晶型结晶，晶型常呈六方柱形或六方锥状，但多数是不太规则的结晶颗粒，结构坚固致密，不含结晶水，一般磷灰石的密度为3.18-3.41，氟磷灰石的比热容为0.832J/g ·℃，标准生成热为6829.0KJ/mol 。

项目

指标

Ⅰ型

Ⅱ型 Ⅲ型 总磷（P ）含量/% ≥ 16.5 19.0 21.0 枸溶性磷（P ）含量/% ≥ 14.0 16.0 18.0 水溶性磷（P ）含量/% ≥ - 8 10 钙（Ca ）含量/% ≥ 20.0

15.0 14.0

氟（F)含量/% ≤ 0.18 砷（As)含量/% ≤ 0.003 铅（Pb)含量/% ≤ 0.003 镉（Cd)含量/% ≤ 0.001 细度（粉状 通过0.5mm 试验筛）/% ≥ （粒状 通过2mm 试验筛）/% ≥

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