磷酸生产工艺
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由相平衡图可以看出，在一定的反应环境下， P2O5浓 度影响结晶种类和形式。
当矿中MgO及R2O3含量增加时，滤液密度应降低以防止 磷酸盐的大量形成。
（8）料将含固量
保证料浆固含量可以提高搅拌效果，同时合理控制生 产负荷。
固含量过低导致生产负荷降低，装置能力无法提高； 含量过高时，搅拌过程中离子间碰撞加剧，剪切力增大， 容易使结晶变小，不利于输送和过滤。
即料浆在反应槽内的平均反应停留时间，足够长的停留 时间可以使石膏结晶充分长大，同时降低过饱和度，提高 过滤能力。 影响停留时间的主要因素是反应槽容积和生产负荷。反 应槽容积通常已经固定，因此，为保障足够的反应时间需 合理控制生产负荷以保证磷矿石可以全部反应，同时留有 足够的时间用于结晶的形成、长大。
Ca(H2PO4)2+H2SO4+nH2O=CaSO4.nH2O+2H3PO4
二水湿法磷酸的生产特点
湿法磷 酸特点
生产工艺稳定 对矿石品位适应性强 对设备材质要求不高
磷酸生产过程中要严格控制的经济指标：
经济指标
转化率：磷矿石中磷的萃取率
洗涤率：石膏表面带走了多少磷
生产负荷：不同结晶程度下生产 负荷对应的生产成本不同
2、浓缩系统
浓缩系统主要是通过加热稀酸，在低压环境中通过轻 组分（水等）蒸发达到提高酸浓的目的。浓缩装置采用强 制循环流程，轴流泵只客服系统管道阻力。
5Ca(H2PO4)2+5H2SO4+10H2O=5CaSO4.nH2O↓+ 10H3PO4
副
CaF2 + H2SO4 = CaSO4 ↓+ 2HF↑
6HF + SiO2 = H2SiF6 + 2H2O
3Si F4 + 2H2O = 2H2SiF6 + SiO2
CaCO3 + H2SO4 = CaSO4 ↓ + CO2 ↑+ H2O
在配矿前应对磷矿质量做全面分析，主要评价原 矿的化学组成、反应活性、抗钝化膜生产特性以 及发泡性等。
磷矿中杂质的含量及其对反应过程的影响将决 定生产过程的合理有效性和经济效益。
工选
艺取
控最
制
优
并不是所有的杂质对
难
组
反应都是不利的
度合
磷矿反应的化学特性
温 度
Ⅲ 二水→半水→无水
℃
Ⅱ 半水→二水→无水
二水-半水物平衡曲线
二水-无水物平衡曲线
Ⅰቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ半水→无水→二水
磷酸浓度P2O5%
CaSO4·nH2O对应的P2O5-T平衡曲线
温度℃
110 100
90 80 70 60 50 40 30 20 10
0
0
Ⅲ Ⅱ
Ⅰ
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
P2O5%
反应控制条件
（1）停留时间τ
磷酸生产工艺控制
一、概述
磷酸生产主要分为热法磷酸、湿法磷酸。
热法
电热法 高炉法 窑法
湿法
二水法 半水法 半水-二水法
由于二水法生产工艺简单成熟，对设备材质要求不高，
目前应用最为广泛。
湿法磷酸就是磷矿石与强酸在一定指标 环境下发生萃取反应，由强酸制得弱酸的 过程。目前以使用硫酸为主。 总反应方程式：
液相SO3含量过低不利于反应的充分进行，同时硫酸 钙的形成速度也会降低； SO3含量过高时，硫酸钙形成 速度过快，浓度过高会导致析出大量细小结晶。因此，在 调节过程中，应注意控制硫酸的加入量以及加入速度，过 浓过快斗不利于结晶的形成、长大。
保证液相中一定量的SO3浓度可以降低磷酸根的取代 作用；一定的SO3浓度还影响磷酸的生产成本。
当原矿中Mg、R2O3含量高时，过高的固含量会加大结 晶取代作用，导致磷损失。
过滤系统
过滤系统的主要工艺控制点是洗涤率和返酸平衡。
洗涤率
保证洗水温度 保证洗水分布 保证洗水质量
返酸平衡
控制返酸量 控制返酸浓度 防止滤布结垢
过滤过程的控制细项：
控制事项
上料负荷（滤饼厚度） 稳定洗水温度及分布 控制过滤机真空度 调节过滤机转速 助滤剂的添加
（6）反应温度
温度影响反应速度和传质速度，提高分子热运动。
温度过低不利于反应的顺利进行；温度过高，反应速度 会加快，但盐的溶解度会随之升高，过饱和度也升高，析 出的结晶量会减少，同时，高温环境对设备的损害亦会增 强。
今年来，随者磷矿品位的降低，反应温度控制上限也提 高了5-10℃。
（7）P2O5浓度
保证一定的回浆量可以使磷矿充分预分解，同时稳定反 应温度，为磷矿反应提高大量的晶种。
（5）SO3含量
液相SO3含量的多少对矿石的分解，结晶的形成，结 晶的大小及形状都有重要的影响。
SO42-+Ca2+→CaSO4
从方程式可以看出当左侧含量增高时，有利于硫酸钙 的形成。
硫酸钙结晶的形成条件：达到过饱和度。
Ca5F(PO4)3+ H2SO4+ nH2O→ CaSO4.nH2O↓+ H3PO4 + HF↑
受生产流程的影响，实际反应是分两步进行的。 第一步，磷矿和返酸（稀磷酸）预分解，防
止磷矿与浓硫酸直接反应，避免包裹现象的发 生：
Ca5F(PO4)3+7H3PO4=5Ca(H2PO4)2+HF
第二步，磷酸一钙与稍过量的硫酸反应
二、操作过程控制
1、萃取过滤系统
磷酸的生产过程可以看成是矿石的溶解（矿与 稀磷酸）和石膏的生成（与硫酸）过程。在磷矿 溶解过程中伴随有杂质溶解的副反应发生。
主、副反应方程式
主 Ca5F(PO4)3+5H2SO4+5nH2O=5CaSO4.nH2O↓+3H3PO4 +HF↑
Ca5F(PO4)3+ 7H3PO4 =5 Ca(H2 PO4)2 +HF↑
（2）矿份细度
磷矿的分解速度与矿表面积成正比，提高矿粉细度，可 以加快反应速度；但矿粉过细会增加动力消耗，局部硫酸 钙浓度瞬间增高，造成硫酸钙局部过饱和影响结晶。
（3）搅拌强度
一定的搅拌强度可使物料充分接触，保证传质传热均匀， 使局部环境稳定，但过强的搅拌会使已有的结晶相互碰撞 导致破碎。
（4）回浆量
R2O3) + 2 H3PO4 = 2RPO4+ 3H2O
H2SiF6 △ SiF4 ↑+ 2HF↑
R2O + H2SiF6 = R2 SiF6 + H2O
副反应表示矿中杂质对磷萃取过程的影响，具 体作用如下：
钙磷比：决定生产成本的主要因素 氧化镁：影响结晶 R203：影响结晶，对后续处理不利 SiO2 和酸不溶物（A.I）：分散性泥质，无效负荷 F：有利于结晶，但对系统不利，腐蚀性较大 R2O：生成结垢的主要因素 SO3：可降低硫酸消耗 CI：生成HCI，加剧系统、设备腐蚀
当矿中MgO及R2O3含量增加时，滤液密度应降低以防止 磷酸盐的大量形成。
（8）料将含固量
保证料浆固含量可以提高搅拌效果，同时合理控制生 产负荷。
固含量过低导致生产负荷降低，装置能力无法提高； 含量过高时，搅拌过程中离子间碰撞加剧，剪切力增大， 容易使结晶变小，不利于输送和过滤。
即料浆在反应槽内的平均反应停留时间，足够长的停留 时间可以使石膏结晶充分长大，同时降低过饱和度，提高 过滤能力。 影响停留时间的主要因素是反应槽容积和生产负荷。反 应槽容积通常已经固定，因此，为保障足够的反应时间需 合理控制生产负荷以保证磷矿石可以全部反应，同时留有 足够的时间用于结晶的形成、长大。
Ca(H2PO4)2+H2SO4+nH2O=CaSO4.nH2O+2H3PO4
二水湿法磷酸的生产特点
湿法磷 酸特点
生产工艺稳定 对矿石品位适应性强 对设备材质要求不高
磷酸生产过程中要严格控制的经济指标：
经济指标
转化率：磷矿石中磷的萃取率
洗涤率：石膏表面带走了多少磷
生产负荷：不同结晶程度下生产 负荷对应的生产成本不同
2、浓缩系统
浓缩系统主要是通过加热稀酸，在低压环境中通过轻 组分（水等）蒸发达到提高酸浓的目的。浓缩装置采用强 制循环流程，轴流泵只客服系统管道阻力。
5Ca(H2PO4)2+5H2SO4+10H2O=5CaSO4.nH2O↓+ 10H3PO4
副
CaF2 + H2SO4 = CaSO4 ↓+ 2HF↑
6HF + SiO2 = H2SiF6 + 2H2O
3Si F4 + 2H2O = 2H2SiF6 + SiO2
CaCO3 + H2SO4 = CaSO4 ↓ + CO2 ↑+ H2O
在配矿前应对磷矿质量做全面分析，主要评价原 矿的化学组成、反应活性、抗钝化膜生产特性以 及发泡性等。
磷矿中杂质的含量及其对反应过程的影响将决 定生产过程的合理有效性和经济效益。
工选
艺取
控最
制
优
并不是所有的杂质对
难
组
反应都是不利的
度合
磷矿反应的化学特性
温 度
Ⅲ 二水→半水→无水
℃
Ⅱ 半水→二水→无水
二水-半水物平衡曲线
二水-无水物平衡曲线
Ⅰቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ半水→无水→二水
磷酸浓度P2O5%
CaSO4·nH2O对应的P2O5-T平衡曲线
温度℃
110 100
90 80 70 60 50 40 30 20 10
0
0
Ⅲ Ⅱ
Ⅰ
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
P2O5%
反应控制条件
（1）停留时间τ
磷酸生产工艺控制
一、概述
磷酸生产主要分为热法磷酸、湿法磷酸。
热法
电热法 高炉法 窑法
湿法
二水法 半水法 半水-二水法
由于二水法生产工艺简单成熟，对设备材质要求不高，
目前应用最为广泛。
湿法磷酸就是磷矿石与强酸在一定指标 环境下发生萃取反应，由强酸制得弱酸的 过程。目前以使用硫酸为主。 总反应方程式：
液相SO3含量过低不利于反应的充分进行，同时硫酸 钙的形成速度也会降低； SO3含量过高时，硫酸钙形成 速度过快，浓度过高会导致析出大量细小结晶。因此，在 调节过程中，应注意控制硫酸的加入量以及加入速度，过 浓过快斗不利于结晶的形成、长大。
保证液相中一定量的SO3浓度可以降低磷酸根的取代 作用；一定的SO3浓度还影响磷酸的生产成本。
当原矿中Mg、R2O3含量高时，过高的固含量会加大结 晶取代作用，导致磷损失。
过滤系统
过滤系统的主要工艺控制点是洗涤率和返酸平衡。
洗涤率
保证洗水温度 保证洗水分布 保证洗水质量
返酸平衡
控制返酸量 控制返酸浓度 防止滤布结垢
过滤过程的控制细项：
控制事项
上料负荷（滤饼厚度） 稳定洗水温度及分布 控制过滤机真空度 调节过滤机转速 助滤剂的添加
（6）反应温度
温度影响反应速度和传质速度，提高分子热运动。
温度过低不利于反应的顺利进行；温度过高，反应速度 会加快，但盐的溶解度会随之升高，过饱和度也升高，析 出的结晶量会减少，同时，高温环境对设备的损害亦会增 强。
今年来，随者磷矿品位的降低，反应温度控制上限也提 高了5-10℃。
（7）P2O5浓度
保证一定的回浆量可以使磷矿充分预分解，同时稳定反 应温度，为磷矿反应提高大量的晶种。
（5）SO3含量
液相SO3含量的多少对矿石的分解，结晶的形成，结 晶的大小及形状都有重要的影响。
SO42-+Ca2+→CaSO4
从方程式可以看出当左侧含量增高时，有利于硫酸钙 的形成。
硫酸钙结晶的形成条件：达到过饱和度。
Ca5F(PO4)3+ H2SO4+ nH2O→ CaSO4.nH2O↓+ H3PO4 + HF↑
受生产流程的影响，实际反应是分两步进行的。 第一步，磷矿和返酸（稀磷酸）预分解，防
止磷矿与浓硫酸直接反应，避免包裹现象的发 生：
Ca5F(PO4)3+7H3PO4=5Ca(H2PO4)2+HF
第二步，磷酸一钙与稍过量的硫酸反应
二、操作过程控制
1、萃取过滤系统
磷酸的生产过程可以看成是矿石的溶解（矿与 稀磷酸）和石膏的生成（与硫酸）过程。在磷矿 溶解过程中伴随有杂质溶解的副反应发生。
主、副反应方程式
主 Ca5F(PO4)3+5H2SO4+5nH2O=5CaSO4.nH2O↓+3H3PO4 +HF↑
Ca5F(PO4)3+ 7H3PO4 =5 Ca(H2 PO4)2 +HF↑
（2）矿份细度
磷矿的分解速度与矿表面积成正比，提高矿粉细度，可 以加快反应速度；但矿粉过细会增加动力消耗，局部硫酸 钙浓度瞬间增高，造成硫酸钙局部过饱和影响结晶。
（3）搅拌强度
一定的搅拌强度可使物料充分接触，保证传质传热均匀， 使局部环境稳定，但过强的搅拌会使已有的结晶相互碰撞 导致破碎。
（4）回浆量
R2O3) + 2 H3PO4 = 2RPO4+ 3H2O
H2SiF6 △ SiF4 ↑+ 2HF↑
R2O + H2SiF6 = R2 SiF6 + H2O
副反应表示矿中杂质对磷萃取过程的影响，具 体作用如下：
钙磷比：决定生产成本的主要因素 氧化镁：影响结晶 R203：影响结晶，对后续处理不利 SiO2 和酸不溶物（A.I）：分散性泥质，无效负荷 F：有利于结晶，但对系统不利，腐蚀性较大 R2O：生成结垢的主要因素 SO3：可降低硫酸消耗 CI：生成HCI，加剧系统、设备腐蚀