第4章 磷酸盐工业.ppt
5-磷酸盐
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② 工艺流程及主要设备
磷石膏
过磷酸钙 石灰
水萃取
脱氟
过滤
洗涤
消化过滤
石灰乳
中和 离心、过滤 干燥 包装
磷石膏过滤时可采用板框压滤 机,也可采用沉淀池加入絮凝剂进行 固液分离。 饲料磷酸氢钙过滤时可采用下卸 料三足式离心机,也可采用卧式刮刀 卸料离心机。 干燥系统采用气流干燥系统。
③主要工艺控制指标
三、磷酸钙盐 1、磷酸钙盐品种和性质 2、制备化学反应原理 3、饲料级磷酸钙的生产 〈1〉水萃取普钙法 〈2〉湿法磷酸法 4、脱氟磷酸钙 5、活性磷酸钙 6、产品用途和质量标准
1、磷酸钙盐品种和性质 (1)磷酸二氢钙 (2)磷酸氢钙 (3)磷酸三钙 (4)碱式磷酸钙(又称羟基磷灰石 HAP) 主要发展品种是饲料磷酸氢钙与 脱氟磷酸钙。
(五)产品质量标准 工业级二水合磷酸氢二钠(GB6008—85) 指标名称 指 标
一级 二级
Na2HPO4· 12H2O,% ≥
硫酸盐(以SO4计),% ≤ 氯化物(以Cl计),% ≤
水不溶物,% ≤
氟化物(以F计),% ≤
砷(以As计),% ≤ pH值,1%水溶液
97.0 0.7 0.05 0.05 0.05 0.005
由于碳酸钠不能与磷酸的第三个 氢离子发生反应,故生产中先用碳酸 钠中和生成磷酸二钠后,再用氢氧化 钠中和生成磷酸三钠。反应式为: Na2HPO4 + NaOH Na3PO4 + H2O
采用湿法磷酸时,其酸中含有 硫、氟、铁、氯、镁等杂质,要生成 Na2SO4、Na2SiF6 、FePO4· 2H2O、 AlPO4· 2H2O、 MgHPO4· 4H2O等杂质, 必须除去这些杂质。
〈1〉过磷酸钙水萃取法 ① 反应原理 : 过磷酸钙主要由[Ca(H2PO4) 2·H2O]和(CaSO4·2H2O)构成, 其中Ca(H2PO4)2·H2O是水溶性的, 在水中有一定的溶解度,易溶于酸性 溶液中。溶于水的Ca(H2PO4)2·H2O 再用石灰乳中和。
磷酸盐生产工艺概述(ppt 24页)
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炉底功率:炉底功率一般< 240KW/m2。过大电炉寿命缩短,过小 生产强度降低
由于硫酸钙溶解度很小,容易和磷酸分离,所以湿 法磷酸实际上是指硫酸分解磷矿制得的磷酸。
硅石用量:硅石用作助溶剂,炉渣熔点为SiO2/ CaO的重量比所决定。
若>1.07称为酸性炉渣,若<1.07称为碱性炉渣。一般控制0.8~1.2
电炉法黄磷生产工艺条件
二次电压、炉底功率:
功率负荷、电压、电流是电炉的三个重要参数。我国制磷电炉功率 一般1500KVA, 2000KVA, 3000KVA, 3500KVA, 45MVA。
精制时一般控制温度,破坏磷和杂质的胶状结构。 精制时常采用间接蒸气加热,热水搅动(60~70 ℃) 精制时间:60~80℃下,一般需要16小时以上。
热法磷酸生产工艺
完全燃烧法:(一步法)
电炉出来的含元素磷的炉气直接燃烧,炉气中CO也一起燃烧:
P4+10CO+10O2==2P2O5+10CO2+△ 2P2O5+2H2O == 4HPO3 HPO3+H2O == H3PO4
由于硫酸钙溶解度很小,容易和磷酸分离,所以湿 法磷酸实际上是指硫酸分解磷矿制得的流程简 图
尾气水封
热 冷 凝 塔
磷矿石
焦炭 电炉
硅石
冲 渣 水
冷 冷 凝 塔
黄 磷 精制磷
炉制水泥
集渣池
预沉槽 沉磷池
电炉法黄磷生产原理
磷化工教学课件-第4章-聚磷酸盐
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2、制备原理
焦磷酸钠是由Na2HPO4在350~400 0C脱水聚 合制得。
2 Na2HPO4
Na4P2O7 + H2O
3、生产方法 工业上,利用磷酸氢二钠水溶液经干燥形成无
水磷酸氢二钠,然后脱水聚合制得焦磷酸钠。 这两个化学反应过程若在两个设备中进行,
其工艺成为干燥聚合两步法;也可以在一个设备中 进行,成为干燥聚合一步法。
1、线型聚磷酸盐 2、偏磷酸盐 3、超磷酸盐
1、线型聚磷酸盐 由两个或两个以上的PO4四面体通过共用氧原子形成的直链结构:
O
O
O
M+ -O—P—O——P—O— n—P—O- M+
O- M+ O- M+
O- M+
(Mn+2PnO3n+1)
2、偏磷酸盐 偏磷酸盐通常是聚成环状的化合物, 通式是(MPO3)n,
第二节 聚磷酸盐的重要化学性质 1、水解作用 2、络合作用 3、催化作用 4、胶溶作用
1、水解作用 温度 pH 离子强度 酶
2、络合作用 能与金属形成多种络合物,水质软化
3、催化作用 链状烯烃的聚合、异构化、水合、烯烃烷基化以及醇
类 脱水 4、胶溶作用
具有高分子性质,能使浊液变为溶胶,具有乳化分散 和反絮凝
五氧化二磷,% ≧
57.0 56.5 55.0
三聚磷酸钠,%≧
95 90 85
水不溶物,%≦
0.10 0.10 0.15
铁(Fe),%≦
0.007 0.015 0.030
pH值(1%溶液)
9.2~10.0
第三节 焦磷酸盐 1. 焦磷酸钠 2. 焦磷酸钙
焦磷酸盐是最简单的线性聚磷酸盐。胶磷酸
019生产工艺-磷酸盐
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7
涂料、颜料行业
8
洗涤剂行业
四、生产磷酸盐的原料
1、磷矿 2、湿法磷酸 3、热法磷酸 4、过磷酸
第二节 正磷酸盐
磷酸盐
第一节 磷酸盐的分类、性质、用途及原料
磷酸盐是元素磷自然产生的形态 磷酸盐离子是一个多原子的离子,其化学式是 PO43− 大部份溶液中,磷酸盐以四种形式存在: 强碱环境下,磷酸盐离子(PO4 3−)较多; 弱碱环境下,磷酸氢盐离子(HPO4 2−)较多 弱酸环境下,磷酸二氢盐离子(H2PO 4−)普遍 强酸环境下,水溶的磷酸(H3PO4)主要存在形 式
更精确的就是以下三种平衡反应:
二、磷酸盐的性质
磷酸盐的分体界面化学性质 磷酸盐的热性质 磷酸盐的电性质 磷酸盐的光学性质
三、磷酸盐的用途
序号 应用领域 用处
1
2
饲料领域
在阻燃剂领域
作为磷酸氢钙饲料和化学肥料。
无机阻燃剂如赤磷及磷酸盐:磷酸铵、聚磷酸 铵、氨基磷酸铵、磷酸硼、赤磷;有机阻燃剂 如卤-磷 作为品质改良剂的磷酸盐及磷酸盐食品添加剂 如亚磷酸钠、次磷酸钠 作为水质稳定剂。如阻垢剂:有机或无机磷酸 盐(酯)和分散剂如三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、 次磷酸钠,这些盐也作缓冲剂。 半导体工业中大量使用InP、GaP及磷化物与 InAs或GaAs的固溶体,用作压电晶体有kH2PO4 和AlPO4,以及高纯磷化氢作掺杂剂。
3 4
食品工业 水处理行业
5
电子工业
6
材料表面处理
化学镀领域作为软焊剂的次磷酸铵,营 养增强剂的次磷酸钙,化学镀还原剂的 次磷酸钠。 1)磷酸盐在涂料中主要作为具有特种功 能的颜料配入。2)作为阻燃、防锈、防 腐、耐辐射、抗菌、发光等添加剂配入 涂料中 3)绿色环保外墙涂料、白玉内墙涂料高 光冷瓷涂料等要用六偏磷酸钠、磷酸三 钠、磷酸三丁酯等 4)还原性颜料如包括磷化物、亚磷酸、 次磷酸盐 作为洗涤助剂如三聚磷酸钠
第章 磷酸盐工业
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从而根据硫酸钙结晶水不同,分为无水物流程、半水物流程 和二水物流程,还有二水-半水流程、半水-二水流程等。
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14
2、磷矿分解过程
第一阶段是返磷酸将磷矿粉分解生成磷酸一钙溶液; Ca5F (PO4)3+7H3PO4 = 5Ca(H2PO4)2 + HF
40 18 150 111
资料来源: 2007
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8
3、中国的磷矿资源:
我国的磷矿资源仅次于摩洛哥、美国和俄罗 斯。其中80%分布于云南、贵州、四川、湖北 和湖南五省。但80%是属于中低品位,60%属 于硅质磷酸岩,选矿难度大,难于符合生产高 浓度复合肥的要求。 因此,必须采取多 方位的 利用途径。
除尘器
冷凝塔
废气排放
排渣
受磷槽
磷渣
精制锅
磷泥
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冷凝池
黄磷
5
二、磷酸盐及其分布
1、磷矿资源简介
1) 磷灰石:含磷物质熔融浆经过冷却、结晶而形成 具有工业开采价值的磷酸盐矿床,典型的是氟磷灰 石[Ca5(PO4)3F]矿床。 2)磷酸钙 Ca3(PO4)2.H2O 3)磷块岩:由海水中的磷酸钙沉积而成,是水成岩 石矿物,主要成分也是氟磷灰石,但成分复杂
P4+3O2 = 2P2O3 P4+5O2 = P4O10 P4+5S2 = P4S10
白磷在隔绝空气400℃加热,可转为红磷,红磷无毒。
编辑版pppt
3
2、电炉法制黄磷
现代工业中生产磷的方法是将磷矿石与焦炭、硅石加热 至熔融状态制得元素磷。电炉法生产磷,是在硅石作助熔剂, 焦炭作还原剂而得以实现的。
磷酸盐
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1基本简介磷酸盐(phosphorous salts)是几乎所有食物的天然成分之一,作为重要的食品配料和功能添加剂被广泛用于食品加工中。
天然存在的磷酸盐是磷矿石(含磷酸钙),用硫酸跟磷矿石反应,生成能被植物吸收的磷酸二氢钙和硫酸钙,可制得磷酸盐。
磷酸盐可分为正磷酸盐和缩聚磷酸盐:在食品加工中使用的磷酸盐通常为钠盐、钙盐、钾盐以及作为营养强化剂的铁盐和锌盐,常用的食品级磷酸盐的品种有三十多种,磷酸钠盐是国内食品磷酸盐的主要消费种类,随着食品加工技术的发展,磷酸钾盐的消费量也在逐年上升。
2化学特性在酸性溶液下磷酸官能团的结构式。
在碱性的溶液下,该官能团会释放两个氢原子,并离化磷酸盐带有-2的形式电荷。
[1]磷酸盐离子是一个多原子的离子,其实验式是PO43−,而分子量是94.97。
它包含一个磷原子,并由四个氧原子所包围,形成一个正四面体。
磷酸盐离子带有-3的形式电荷,且是磷酸氢盐离子(HPO42−)的共轭碱;磷酸氢盐离子则是磷酸二氢盐离子(H2PO4−)的共轭碱;而磷酸二氢盐离子又是磷酸(H3PO4)的共轭碱。
它是一个超价分子(磷原子在其价壳层有着10个电子)。
磷酸盐亦是一个有机磷化合物,其化学式为OP(OR)3。
除了一些碱金属外,大部份磷酸盐,在标准状态下,都是不可溶于水的。
在稀释的水溶液中,磷酸盐以四种形式存在。
在强碱环境下,磷酸盐离子(PO43−)会较多;而在弱碱的环境下,磷酸氢盐离子(HPO42−)则较多。
在弱酸的环境下,磷酸二氢盐离子(H2PO4−)较为普遍;而在强酸的环境下,则水溶的磷酸(H3PO4)是主要存在的形式。
3基本形式磷酸盐是元素磷自然产生的形态,在多种磷酸盐矿物中可以找到。
元素的磷或是磷化物是很难发现的(只有极少量在陨石中可以找到)。
在矿物学及地质学,磷酸盐是指含有磷酸盐离子的石或矿石。
在北美洲最大型的磷矿粉矿床位于美国的佛罗里达州中部、爱德荷州的索达斯普陵、北卡罗莱那州沿岸区域。
磷酸生产工艺培训课件
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主 • 2. 6HF + SiO2 = H2SiF6 + 2H2O
要 • 3. 3Si F4 + 2H2O = 2H2SiF6 + SiO2
副 反 应
• 4. • 5. • 6.
CaCO3 + H2SO4 = CaSO4 ↓ + CO2 ↑+ H2O
R2O3) + 2 H3PO4 = 2RPO4+ 3H2O H2SiF6 △ SiF4 ↑+ 2HF↑
磷酸生产工艺培训
2、二水法流程仍占主导地位
• 目前世界上80%以上湿法磷酸生产装置采用二水法生产, 二水法生产的磷酸约占世界湿法磷酸生产总量的85%。为 进一步节约能耗,降低磷矿和硫酸消耗,世界各国竞相研 究开发半水法和再结晶法工艺。目前半水法最大日产能力 已达1500t,半水—二水法单系列最大日产能力为1100t。 但随着世界磷矿品位的降低和杂质含量的增加,二水法流 程因其对磷矿的适应性和工艺的可靠性,稳定性较强,在 大型湿法磷酸装置工艺中仍占主导地位。
• 7. R2O + H2SiF磷6 酸=生产R工2艺S培i训F6 + H2O
为了描述反应介质中真正发生的情况,将矿和硫酸反应生 产磷酸分为两个步骤:
1、矿的溶解 Ca5F(PO4)3+7H3PO4=5Ca(H2PO4)2+HF↑
2、石膏的生成
5Ca(H2PO4)2 +5H2SO4+mH2O=5CaSO4。m5 H2O+10H3PO4
因,实际品位远低于纯品值
磷酸生产工艺培训
(4)磷矿的质量评价
磷矿质量的综合评价
➢ 化学组成(品位和杂质)
➢ 反应活性 磷矿被酸解的难易程度
2019磷酸.ppt

2、生产方法及工艺控制途径
直接利用制磷电炉中出来的磷蒸气 燃烧水合制得磷酸。此法称为一段法。 采用将电炉中制得的磷冷却后,再 燃烧水合的方法。此法称为二段法。 现在磷酸生产多采用二段法
完全燃烧法ຫໍສະໝຸດ 一段法优先燃烧法热法磷酸
燃烧水合二步法
二段法
燃烧水合一步法
热法磷酸生产工艺虽各有不同, 但基本上都围绕着下列三方面进行设 备与流程的安排。 1、磷燃烧时所放出的大量热量 如何有效地移走。 2、结合具体情况,选择哪些耐 高温耐腐蚀材料。 3、有效而经济地回收磷酸雾。
〈2〉磷矿粉的分解和硫酸钙的结晶过程
湿法磷酸的生产是一个多相反应, 反应后得到的是一个固、液相混合在一 起的料浆。要得到磷酸就必须借助抽吸 过滤,使料浆中的磷酸和磷石膏分离开 来。一般来说磷矿粉的分解反应比较快, 容易完成,因此磷石膏与磷酸的分离就 成了关键的问题。
①
磷矿粉的分解过程 硫酸分解磷矿粉是一个多相化学 反应过程。其反应速度与液相氢离子 浓度、反应温度、磷矿粉的反应活性、 磷矿粉颗粒细度以及物料的搅拌强度 等因素密切相关。
第四章 磷酸 一、磷酸的性质和用途 二、热法磷酸 三、湿法磷酸
一、磷酸的性质和用途 五氧化二磷P2O5与水化合得到磷酸,其 分子式为H3PO4,纯磷酸在常温下是一种 透明的单斜晶体,相对密度1.8683℃, 熔点为42.35℃,含P2O5 72.4%。 磷酸是三元酸,其分步电离常数为
一、磷酸的性质和用途 正磷酸(简称磷酸)是磷的含氧 酸中最重要的一种,也是应用最广泛 的一种P(Ⅴ)含氧酸。 其工业制法有两种: 一种是湿法,即用硫酸、硝酸或 盐酸来分解天然磷矿石的方法。 另一种是热法,即将黄磷在过量 空气中燃烧,再水合制得。
在不同温度下,P2O5有不同的水 合反应。230 0C时,P2O5与三个水分 子结合,生成磷酸。 P4O10 + 6H2O ===== 4H3PO4
磷酸盐生产工艺概述PPT(24张)
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中和度=
[磷酸二氢钠]
[磷酸二氢钠]+[磷酸氢二钠]
×100=66.67%
中和度< 66.67%, 表明NaH2PO4过剩会有偏磷酸钠生成:
NaH2PO4== NaPO3+3H2O
中和度> 66.67%, 表明Na2HPO4过剩会有焦磷酸钠生成:
Na2HPO4 =Na4P2O7 + H2O
磷酸的生产工艺
热法:电炉制磷→黄磷燃烧→吸收并水解→磷酸 湿法:
用无机酸分解磷矿制得:常用硝酸、盐酸、硫酸、氟硅酸
Ca5(PO4)3F+10HNO==3H3PO4+HF+5Ca(NO3)2 Ca5(PO4)3F+10HCl ==3H3PO4+HF+5CaCl2 Ca5(PO4)3F+5H2SO4==3H3PO4+HF+5CaSO4.nH2O Ca5(PO4)3F+5H2SiF6==3H3PO4+HF+5CaSiF6.2H2O
精制时一般控制温度,破坏磷和杂质的胶状结构。 精制时常采用间接蒸气加热,热水搅动(60~70 ℃) 精制时间:60~80℃下,一般需要16小时以上。
热法磷酸生产工艺
完全燃烧法:(一步法)
电炉出来的含元素磷的炉气直接燃烧,炉气中CO也一起燃烧:
P4+10CO+10O2==2P2O5+10CO2+△ 2P2O5+2H2O == 4HPO3 HPO3+H2O == H3PO4
土壤中有一定肥效,一般80~100目。
其它磷酸盐-三聚磷酸钠
三聚磷酸钠(STPP:Na5P3O10)
由于其对表面活性剂有良好的协和作用,能增强洗涤剂效果,对钙 镁能很好的络合,消除水的硬度,能悬浮、分解、乳化油污,成为 洗涤剂的优良助剂。在洗涤剂配方中用量:10~85%,是除磷肥 外产量最大的磷酸盐。
磷酸生产工艺培训知识(PPT52张)
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燃磷锅炉
水合塔
吸收塔
配酸池
尾气风机
旋液除雾
碱洗塔
文氏除雾
贮酸槽
放 空
碱洗槽
碱洗泵
文丘里泵
第二部分 磷酸生产——热法磷酸
异常生产情况的分析
1、磷酸发黄; 2、磷酸外观不合格; 3、烟囱有黄烟排出; 4、磷酸易氧化物过高; 磷酸发黄 (1)磷燃烧量太大,燃烧不完全。其处理方法为控 制燃磷量并加大空气量;(2)喷嘴雾化不好,处理方 法是调整喷嘴角度保持喷嘴疏通;(3)燃烧塔头负压 差不够,形成正压,处理方法是检查风机运行情况, 调整循环磷酸量;(4)突然停车次数太多,处理方法 是要尽量减少突然停车次数;(5)循环磷酸泵已停, 要加强巡回检查。
第一部分 概论
窑法磷酸 窑法磷酸利用中低品位磷矿和选矿后的尾矿为原料进 行生产,今后必将快速发展。长远来看,窑法磷酸是磷酸生 产的发展方向,但目前尚有许多需要完善之处,因此短时间 内还不会对热法酸和湿法酸产生较大影响。 窑法磷酸企业发展方向:①向磷酸后加工发展,生产磷酸 盐,可结合工艺特点,将所得到的酸分级处理,将质量较好 的酸用于生产食品级、牙膏级、陶瓷级等产品,品质较差的 用于生产基础大宗产品;②尾气中的氟化物必须回收利用, 在规模较小时可将回收的氟硅酸钠外销,当达到一定规模时 则可配套生产氟深加工产品;③加强磷渣利用和提高附加值 的研究。窑法磷酸中磷渣不同于黄磷,其在生产过程中可以 通过配方调节磷渣的组成,如将磷渣制成耐火材料,其附加 值大大高于普通砖。
第二部分 磷酸生产——热法磷酸
工艺控制途径
热法磷酸生产工艺虽各有不同,但基本上都 围绕着下列三方面进行设备与流程的安排。 1、磷燃烧时所放出的大量热量如何有效地 移走。 2、结合具体情况,选择哪些耐高温耐腐蚀 材料。 3、有效而经济地回收磷酸雾。
《磷酸知识培训》PPT课件
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• 4. • 5. • 6.
CaCO3 + H2SO4 = CaSO4 ↓ + CO2 ↑+ H2O
R2O3) + 2 H3PO4 = 2RPO4+ 3H2O H2SiF6 △ SiF4 ↑+ 2HF↑
• 7. R2O + H2SiF6 = R2 SiF6 + H2O
与湿法磷酸生产过程有关的晶型有三种: 【二水物】 【α-半水物】 【无水物】
现代化生产阶段。主要特点:
(1)装置大型化
• 到目前为止,日产1000吨以上的磷酸装置就有数十套, 如 印 度 OSWAL 世 界 上 最 大 反 应 槽 单 系 列 能 力 已 达 到 2650吨。由于工艺技术不断完善,大型设备和新型材 料的问世,使湿法磷酸装置的关键设备不断改进,更加 速了磷酸工业规模大型化的发展。但由于受到设备制造 能力的限制,大型湿法磷酸装置除反应槽可采用单系列 外,其过滤和浓缩部分均采用多系列。
湿法磷酸装置尾气洗涤流程,主要有卧式错流填料床洗涤和 立式空塔洗涤两种流程。流程的选取,主要依据原料磷矿的 质量。如果原料磷矿中硅含量较高,生产时容易产生硅胶造 成系统堵塞,则推荐采用立式空塔洗涤流程。通常过滤机料 浆加料区和一洗区的收集尾气也一并抽入尾气洗涤系统进行 洗涤,以改善车间操作环境。
独立的清洗回路 湿法磷酸装置反应和过滤工段中,通常设置专门的清洗系 统,配置5%H2SO4作为清洗液。以达到最大程度地清洗 绝大部分磷酸管线为目的。系统清洗后,清洗液可逐步返 回反应系统回收利用。
工艺技术 国内技术 国内技术 国内技术 国内技术 国外技术
设计能力t/dP2O5 1000 1000 1000 1000 1000
建厂数 3 1 1 1 1
磷酸生产工艺培训知识(PPT52张)
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两种流程的对比
第二部分 磷酸生产——热法磷酸
磷酸外观不合格 (1)黄磷质量差;(2)燃磷量太大,处理方法是控制 燃磷量并同时降低循环酸温度;(3)酸中未加氧化剂处 理,处理方法是加入双氧水或硝酸。 烟囱有黄烟排出 (1)循环磷酸泵已坏,需要停车修理;(2)文丘里 除雾器喷液量不够,需要调节阀门加大喷液量。 易氧化物过高 (1)间歇停车 ,黄磷燃烧不充分;(2)由于压缩空 气不足,或二次补风不足,造成黄磷燃烧不完全,致使 酸的易氧化物含量高 。
第一部分 概论
二、磷酸的种类及理化指标
工业磷酸
食品磷酸
电子级磷酸
工业级磷酸理化指标
第一部分 概论
食品级磷酸理化指标
第一部分 概论
电子级磷酸理化指标
第一部分 概论
第一部分 概论
三、磷酸的主要用途
肥料 饲料添加剂 工业磷酸盐 食品添加剂 精细磷化学品 电镀,医药
磷酸的主 要用途
磷矿
湿法磷酸
净化 正磷酸 次磷酸
第一部分 概论
磷酸根离子具有很强的配合能力,能与许多 金属离子生成可溶性的配合物。如Fe3+与PO43可以生成无色的可溶性的配合物[Fe(PO4)2]3-和 [Fe(HPO4)2]-,利用这一性质,分析化学上常 用PO43-掩蔽Fe3+离子。 磷酸受强热时脱水 ,依次生成焦磷酸、 三磷酸和多聚的偏磷 酸。三磷酸是链状结 构,多聚的偏磷酸是 环状结构。
磷酸盐水泥 ppt课件
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另外,修补材料与旧混凝土材料间的相容 性是决定最终修补质量的关键因素之一。 因此有必要对磷酸镁水泥修补材料与旧混 凝土间的界面黏结,收缩及膨胀,弹性模 量及耐化学侵蚀方面展开研究。同时还应 加强对磷酸镁水泥的大规模工业生产,材 料组成,结构与性能之间的关系及随时间 长期变化的规律以及大规模施工应用的研 究。
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六.磷酸镁水泥研究应用中亟需解决的问题
虽然磷酸镁水泥具有诸多优良性能,但其广泛应 用特别是作为建筑材料,还需要进一步深入的研 究。作为一种新型的胶凝材料,目前对其化学 组成和力学性能还缺乏深入的理论研究,如有 关材料的缓凝机理,水化机理及界面结构的研 究还存在一定的争议;对材料的耐久性研究及 与该材料相对应的施工技术,施工工艺研究还 十分缺乏。
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磷酸铵水泥的制备
铵溶液约含有10℅的液态铵,34℅的P2O5和 50℅的水。典型的配方是22份磷酸盐溶液与 100分集料相混合。
磷酸铵水泥使用特性见书上332页。
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总结
磷酸盐水泥作为一种新型的胶凝材料,其 生产工艺,水化机理及水化产物都不同于 传统的硅酸盐水泥,也决定了其一些性能 不同于传统的硅酸盐水泥。磷酸盐水泥优 良的性能使其在建筑和其他领域具有广阔 的应用前景。但相对于传统的普通硅酸盐 而言,磷酸盐水泥的研究与应用尚属于初 步阶段,还需加强对其,水化机理,制备 工艺,改性技术及应用开发的研究。
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概述
磷酸铝水泥主要用于制备耐高温材料,特别 是磷酸盐耐火混凝土。其热稳定性好,耐 磨,抗压强度高,抗熔渣侵蚀性和抗冲击 性能好,但是成本比较高。
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工业分析第四章煤和焦炭分析ppt
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矿物质:碱金属、碱土金属、Al、Fe等的碳 酸盐、硫酸盐、磷酸盐、硅酸盐、硫化物等。
水:外在水、内在水
2020/11/11
工业分析第四章煤和焦炭分析ppt
煤的元素组分
即碳、氢、氧、氮、硫五个元素.
碳
碳是组成煤大分子的骨架,在各元素 中最高,一般大于70%。随着煤化程度 的不断增高,煤中碳元素的含量也越高, 如某些超无烟煤,碳含量可超过97%。
(2).试剂 氮气:纯度99.9%,含氧量小于0.01%; 无水氯化钙:化学纯,粒状; 变色硅胶:工业用品。
仪器、设备 小空间干燥器:箱体严密,具有较小的自由空间,有气体进 出口,并带有自动控温装置,能保持温度在105℃~110℃范 围内。 玻璃称量瓶:直径40mm,高25mm,并带有严密的磨口盖。 干燥器:内装变色硅胶或粒状无水氯化钙。
2020/11/11
工业分析第四章煤和焦炭分析ppt
二、灰分的测定
煤样在规定的条件下完全燃烧后所得到的残留物,称为灰分。 由于灰分的组成和质量与煤的矿物质不完全相同,是矿物质 在空气中经过一系列复杂的化学反应后剩余的残渣,因此, 称之为“灰分产率”更为合理。煤的灰分来自煤中的矿物质, 包括如下几个部分:
(1)方法提要:根据两种互不相溶的液体混合物的沸点低于
其中易挥发组分沸点的原理,称取一定量的空气干燥煤样于圆 底烧瓶中,加入甲苯与煤样一起蒸馏,分馏出水分与甲苯,置 于测定管中并分层,量出水的体积,以水的质量占煤样质量的 质量分数作为水分含量。
(2)试剂和仪器
(3)测定步骤
① 称取25g、粒度为0.2mm以下的空气干燥煤样,精确至 0.001g,移入干燥的圆底烧瓶中,加入约80mL甲苯,安装蒸馏 装置。
2022磷酸化工63
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l 常用除尘设备:相式除尘器,高压静电除尘器〔操作温 度>200℃〕
炉气中磷蒸气的冷凝
l 一般采用两塔或多塔冷凝,以促进磷蒸气在适宜的过饱 和度下冷凝。
l 塔内气速一般:0.1~0.2m/s,过大气液别离困难。
l 塔内气体停留时间:>100min
l
l 塔出口尾气温度:<35℃,使磷的冷凝率>99%
磷的精制
l 少数粉尘分散在冷凝下来的液体磷中,为满足黄磷产品 质量标准,必须进一步精制。
l 磷液体密度1.75g/cm3,大于杂质的密度,有足够的时 间,就能使磷与杂质分开,也可参加适当助剂提高精制 效率。〔如硅藻土〕
响过程,两相间接触面积是反响的控制因素,粒度小有 利于反响,但过小使炉料透气性下降,局部焦炭富集, 不利于电炉操作。一般控制为磷矿粒度的1/2~1/3,约 4~15mm。 l 用量:焦炭用量直接影响炉渣含磷量。炉渣含磷量小, 所需焦炭就多。如果过剩焦炭多,那么会增加炉料导电 性,电极上移,炉气温度上升,炉底温度下降,出渣困
磷、磷肥、磷酸盐工业
l 磷是一种用途十分广泛的化工原料性产品, 在国民经济中占有重要地位。黄磷性质活泼, 化合性强,可生产出多种产品,目前全世界一 半以上的黄磷主要用于制成磷酸和磷酸盐,应 用于肥料工业、洗涤剂、食品工业、医药工业、 农药和电子工业、纺织、玻璃、冶金和陶瓷等 行业,对磷酸盐的需求也日益增加。此外,黄 磷的化合物可制成燃烧弹和烟幕弹等,在国防 上占有一定地位。
工艺流程图
热法黄磷工艺流程简 图
尾气水封
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序 酸法磷肥名称 号 全称 简称
1 普通过磷酸 普钙,
钙
过磷酸
钙
分解 酸
H2SO4
产品 产品含磷
主要组成 量/有效 P2O5%
Ca(H2PO4)2·H2 O+CaSO4
12~20
2 重过磷酸钙 重钙
H3PO4 Ca(H2PO4)2·H2 O
40~50
3 富过磷酸钙 富钙
H2SO4 Ca(H2PO4)2·H2 + H3PO4 O+CaSO4
塔中流出的磷酸浓度为86~88%,比湿法磷酸30%左右高。 另外,酸雾也可用电除雾器回收。
4.3 磷石膏综合开发利用
我国每年产生磷石膏废渣1000多万吨,全世界生产10000 多万吨,现在绝大多部分采用堆放处置法-----不仅占有土地, 而且对当地环境和地下水以及空气严重污染。
磷石膏已成为一个世界性污染环境的化工废渣。因此,对 磷石膏的综合利用研究开发工作,已成为一个刻不容缓的课题。
4 沉淀磷酸钙 沉钙
H2SO4 CaHPO4·2H2O
(磷酸二钙)(氢钙、 HCl
25~35 36~38
磷复合肥
磷酸一铵(NH4)H2PO4,磷酸二铵(NH4)2HPO4,磷酸铵 (NH4)3PO4;
磷酸钾类肥料
作业:
1、湿法磷酸中为什么要返磷酸? 2、简述湿法磷酸和热法磷酸的区别。
P4+3O2 = 2P2O3 P4+5O2 = P4O10 P4+5S2 = P4S10 白磷在隔绝空气400℃加热,可转为红磷,红磷无毒。
2、电炉法制黄磷
现代工业中生产磷的方法是将磷矿石与焦炭、硅石加热 至熔融状态制得元素磷。电炉法生产磷,是在硅石作助熔剂, 焦炭作还原剂而得以实现的。
4Ca5F(PO4)3 + 30C + 20SiO2 = 3P4 + 30CO + 20CaSiO3 + SiF4 硅石作助熔剂的目的是使SiO2和CaO结合,生成熔点低的硅酸 钙,促使反应在较低温度下向生成磷的方向进行,同时也可以 使炉渣易于排出。
电炉法制黄磷的工艺流程
配料
电炉反应
除尘器
冷凝塔
废气排放
排渣
受磷槽
磷渣
精制锅
磷泥
冷凝池
黄磷
二、磷酸盐及其分布
1、磷矿资源简介
1) 磷灰石:含磷物质熔融浆经过冷却、结晶而形成 具有工业开采价值的磷酸盐矿床,典型的是氟磷灰 石[Ca5(PO4)3F]矿床。 2)磷酸钙 Ca3(PO4)2.H2O 3)磷块岩:由海水中的磷酸钙沉积而成,是水成岩 石矿物,主要成分也是氟磷灰石,但成分复杂
妨碍磷石膏直接应用的因素
妨碍磷石膏代替天然石膏的主要杂质是氟化物和五氧化 二磷,所以除去氟、磷后可实现天然石膏的用途。
1、建筑利用
磷石膏代替天然石膏在水泥工业中可作为缓凝剂和矿化剂,用于
生产建筑材料、筑路材料和加固材料等。
2、农业利用
可作为盐碱土壤改良剂。磷石膏中的P、S可作为植物吸收的 营养元素,提高作物产量和质量;
四川 85135 (11.6% 湖北 131192(17.8) 湖南 84426(11.5%)
中国磷矿资源平均品位情况(P2O5)
P2O5 含量
平均:
>30% (7%) 25%~30%(15%) 20%~25%(25%) <20%(53%) 20.36%
磷的主 要用途
磷矿
主要用于生产磷 肥和各种磷化工 产品
可使尿素的分解速度变慢,减少氮素的损失; 不必除掉P2O5等磷元素。
3、作为造纸和油毡生产的填充剂 4、化工利用
1)生产硫酸和水泥。用焦炭还原磷石膏获得氧化钙和二氧化 硫,其中氧化钙同氧化硅、氧化铁、氧化铝等添加剂结合 形成水泥熟料;二氧化硫制备硫酸;
2)生产硫酸铵和硫酸钾。
4.4 磷酸盐肥料
在上述反应后得到的料浆主要是磷酸和硫酸钙结晶的混合 物,固相中还有少量未分解的磷矿和不溶性残渣。需要用过滤 的方法将其固相分离后才能得到。因此硫酸钙晶体的形成和晶 粒的大小便成为湿法磷酸生产中过滤、洗涤的关键,也正因为 如此,湿法磷酸的生产方法常以硫酸钙的形态来命名。
在磷酸溶液中,硫酸钙的溶解度很小,反应开始就会析出 晶体沉淀,反应结束后沉淀析出经过滤后分离成滤饼称为 “磷石膏”
湿法磷酸 黄磷
肥料
净化 正磷酸 次磷酸 赤磷
磷铁
氯化物 硫化物 磷化物
饲料添加剂
工业磷酸盐 食品添加剂 精细磷化学品
电镀,医药 有机合成原料
阻燃剂 医药化学品 表面活性剂,染料 农药
4.2 磷酸的合成工艺
纯净的磷酸是无色晶体,熔点42.3摄氏度,高沸点酸, 可与水以任意比互溶。
热法磷酸
通过电炉法制得元素磷,然后在燃烧室内燃烧生 产氧化物,在水化塔内用水或稀磷酸吸收得到磷酸。
3、中国的磷矿资源:
我国的磷矿资源仅次于摩洛哥、美国和俄罗 斯。其中80%分布于云南、贵州、四川、湖北 和湖南五省。但80%是属于中低品位,60%属 于硅质磷酸岩,选矿难度大,难于符合生产高 浓度复合肥的要求。 因此,必须采取多 方位的 利用途径。
中国南方5省磷矿资源
省份 标矿贮量(×104)
云南 213079(28.9% 贵州 187022(25.4%)
2、二步法水合或酸合
二步法有多种流程,在工业上普遍采用的有两种:第一种 是将黄磷燃烧,得到五氧化二磷用水冷却和吸收制得磷酸,此 法称为水冷流程。第二种是将燃烧产物五氧化二磷用预先冷却 的磷酸进行冷却和吸收而制成磷酸,此法称为酸冷流程。
3、二步法流程
黄磷
加压泵送
燃烧塔
分离器
水化塔 除雾器
成品磷酸
废气排放
第二阶段是硫酸与磷酸一钙反应生成磷酸和硫酸钙(即磷石 膏): 5Ca(H2PO4)2 +5H2SO4 +5nH2O = 10H3PO4+5Ca(SO4) .nH2O。
返磷酸的好处:
用返磷酸预先分解磷矿粉的好处是避免了磷矿粉与硫酸直 接接触,减少了磷矿粉粒子表面被新生成的硫酸钙薄膜包裹 的现象,有利于磷矿粉分解率的提高。同时,返磷酸的加入 也可为磷石膏晶体的生长创造有利条件
热法磷酸含85%左右的磷酸,浓度高,质量纯。
湿法磷酸
用强无机酸(盐酸、硝酸、硫酸等,主要是硫酸)分 解磷矿所制得的磷酸,浓度低,含有大量杂质。
一、湿法磷酸
1、反应原理
湿法磷酸用硫酸和磨成粉末的富集磷矿作用制得,主要化
学反应如下
Ca5F (PO4)3+5H2SO4+5nH2O=3H3PO4+5CaSO4.nH2O+HF 其中CaSO4中n代表硫酸钙结晶在不同条件下可能出现的
3、湿法磷酸生产工艺流程
控制硫酸钙以二水物形态沉淀出来
磷矿粉
废气处理
硫酸
反应单槽
磷酸
盘式过滤
返部分磷酸
磷酸贮槽 成品磷酸
废气排空 废液处理
补充水 磷石的主要优点是能够直接制得高浓度的磷酸 (40~45%P2O5),而且对矿石的研磨要求较低,使 用较粗的矿粉也可得到满意的反应速率。主要缺点是: 结晶小,过滤速率较慢;
➢半水—二水法流程
先使硫酸钙形成半水物结晶,然后再水化重结晶为二 水物,半水—二水法又分为一次过滤的稀酸流程(也称 “H”法流程)和二次过滤的浓酸流程(也称“C”法流 程)。
二、热法磷酸
热法是用黄磷燃烧并水合或酸合(磷酸)吸收所生成的 P4O10来制备磷酸。
1、原理
黄磷燃烧:P4 + 5O2 = P4O10 磷化合物水合:P4O10 + 6H2O = 4H3PO4
三种形态:CaSO4(硬石膏或无水物),CaSO4.1/2H2O(熟 石膏或半水物),CaSO4.2H2O(生石膏或二水物)
从而根据硫酸钙结晶水不同,分为无水物流程、半水物流程 和二水物流程,还有二水-半水流程、半水-二水流程等。
2、磷矿分解过程
第一阶段是返磷酸将磷矿粉分解生成磷酸一钙溶液; Ca5F (PO4)3+7H3PO4 = 5Ca(H2PO4)2 + HF
第四章 磷酸盐工 业
第四章 磷酸盐工业
4.1 P的分布和概述
4.2 磷酸的制取 4.3 磷石膏的综合开发利用 4.4 磷酸盐肥料
4.1 P的分布和概述
一、P的性质和制备
1、白磷(黄磷)
白磷为白色蜡状有光泽固体,常显黄色,又称黄磷。白磷 易自然,运输时,常放于水下面,与空气隔离。白磷剧毒,对 人致死量0.1g。白磷可与氧气、S等发生反应:
前两种是制造磷肥和一切磷化合物的重要原料,为 重要的磷矿资源。
2、世界磷矿储量
国家
世界 中国 摩洛哥 南非
美国 俄罗斯
约旦 其它
资源量(亿吨) 基础储量 500 130 210 25
34 10 17 74
可开采年度(按目前的开 采速度)
122 189 204 556
40 18 150 111
资料来源: 2007