二水物湿法磷酸工艺计算

第四章二水物湿法磷酸工艺计算

1 工艺计算基础数据

(1) 原料

表4.1 磷矿成分组成表（干基）

(2) 硫酸：选浓度为98%的H2SO4。

2 反应部分工艺数据

(1) 磷矿浆的含水率取36%(湿基)。

(2) 磷矿浆中P2O5的萃取率96.5%。

(3) 磷矿中次要组分在反应过程中的分配如下：

表4.2磷矿中次要组分在反应过程中的分配表

3.过滤部分工艺数据

(1) 成品磷酸主要组成：P2O5 25%。

(2) 过滤时对成品磷酸的稀释率取0.5%。

(3) P2O5的回收率取96.0%。

(4) 率饼的含液量(湿基)

1.第一次过滤50%

2.第二次过滤40%

3.第三次过滤35%

4.第四次过滤29%

(5) 第二次过滤后水溶性P2O5残留率

R 1=

氧化二磷

洗涤前率饼中水溶性五五氧化二磷

洗涤后率饼中水溶性 =0.3

(6) 第三次洗涤后水溶性P 2O 5残留率

R 2=氧化二磷

洗涤前率饼中水溶性五五氧化二磷洗涤后率饼中水溶性 =0.15

(7) 第四次过滤后水溶液中P 2O 5浓度为1.13%

4 计算过程及结果 以1000Kg 磷矿(干基)为准: 1）磷矿用量：1000kg(干基) 磷矿浆量:

5.1562%)

361(1000

=-kg

已知成品磷酸为80万t/a ，折成小时磷矿消耗量为：

干基量

4

201022.5300100.995/(130.56%96%)

t h ⨯⨯=⨯⨯ 矿浆量

100.995

157.805/(136%)

t h =- 2）硫酸用量

(1) 假定磷矿中的MgO 全部以MgCO 3形式存在,多余的CO 2则以CaCO 3形式存在，矿中的F 及P 2O 5分别以Ca 5F(PO 4)3及CaF 2形式存在。MgCO 3与H 2SO 4反应生成MgSO 4，而MgSO 4在磷酸溶液中呈离子状态，故计算成品磷酸中游离硫酸时将MgSO 4计入，而计算硫酸消耗时不再列入。假定成品磷酸中不含Ca 2+。

（2）计算1000Kg 磷酸矿中各种Ca 的量。

Ca 5F(PO 4)3的量：

1000⨯103⨯30.56%⨯

1421⨯3

2

=1434.742mol 2CaF 的量：

（31

100010 3.2%1434.74219

⨯⨯⨯

-）⨯0.5=124.735 mol 3MgCO 的量：

31

1000100.76%188.53940.31

⨯⨯⨯

= mol 3CaCO 的量：

31

100010 2.91%188.539

44

⨯⨯⨯-=472.825 mol

(3) 各种钙盐消耗硫酸量：

Ca5F(PO4)3的消耗量

1434.742

96.5%598

1000

⨯⨯⨯=678.418kg

2

CaF的消耗量：

124.735

9812.224

1000

⨯=kg

3

CaCO消耗量：

472.825

9846.337

1000

⨯=kg

(4)成品酸中的游离硫量

1

100032.2%96.5% 2.9%96.5%33.011

25%

⨯⨯⨯⨯⨯=kg

(5)消耗硫酸总计

678.41812.22446.33733.011769.99

+++=kg 折算成98%的Ｈ2SO4为：

1

769.99785.704

98%

⨯=kg

折算成SO3的量为：

1

769.9980628.563

98

⨯⨯=kg

3）成品磷酸组成：

(1)成品磷酸中个组分量

P2O5=100030.56%96.5%294.904

⨯⨯=kg

SO3=

11

100032.2%96.5% 2.9%96.5%8026.948

25%98

⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=kg

Fe2O3=10000.66%91% 6.006

⨯⨯=kg Al2O3 =10000.57%82% 4.674

⨯⨯=kg SiO2=100011.32%10%11.32

⨯⨯=kg K2O=10000.18%13%0.234

⨯⨯=kg Na2O=10000.32%20%0.64

⨯⨯=kg MgO=10000.76%98%7.448

⨯⨯=kg F=1000 3.2%70%22.4

⨯⨯=kg

其他=10000.75%68% 5.1⨯⨯= kg （2）总磷酸量：294.904

1179.61625%

= kg

（3）成品磷酸中水的计算

在磷酸中的水可以分为自由水和结合水两种，结合水的计算采用阴阳离子平衡方法。

非金属和其他氧化物：52O P SO 3 SiF 4 F 等。

金属及其他氧化物：Fe 2O 3 Al 2O 3 MgO Na 2O K 2O 等。

判断F 与Si 是否平衡，首先判断磷酸中F 与Si 是否平衡，如果是Si 过量，则酸中F 以SiF 62-的形式存在，多余的Si 以SiO 2的形式存在，如果是F 过量，则酸中Si 全部以 SiF 62-的形式存在，多余的F 以F -形式存在。

F

SiO M :M 2=11.3260.1

0.16022.419

=＜0.1667 说明F 过量。

阴离子组 物质的量：

P 2O 5 =1

294.904612.461142⨯

⨯=kmol SO 3=1

226.94820.67480⨯⨯⨯= kmol

SiO 2=1

11.3220.37760.1⨯⨯= kmol

F=11.321

[22.4(619)]10.04960.119

-⨯⨯⨯⨯= kmol

小计：13.561 kmol 阳离子组物质的量：

Fe 2O 3=1

6.00660.231159⨯⨯= kmol

Al 2O 3=1

4.67460.273102⨯⨯= kmol MgO=1

7.44820.37040.31

⨯

⨯= kmol Na 2O 、K 2O 及其他物质的量均用Na 2O 的值代替

1

(0.640.234 5.1)20.19362

++⨯⨯= kmol

小计：1.067 kmol