磷酸生产工艺培训课件
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磷酸盐生产工艺概述(ppt 24页)
二次电压：一般100V～500V，二次电压较高，使反应区上移，熔 池半径缩小，延长电炉使用寿命。二次电压的提高，使电极电流密 度下降，从而明显降低电极消耗，提高电炉功率因素。电压升高会 使炉气带尘量增加，对精制和回收率造成影响。
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
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
磷酸工艺
磷酸工艺知识讲解第一讲二水湿法磷酸工艺原理一、湿法磷酸生产化学反应原理1、反应方程式：Ca5(PO4)3F + 5H2SO4+ 5n•H2O = 5CaSO4•nH2O + 3H3PO4+ HF↑磷矿石硫酸磷石膏(副产品) 磷酸(产品) 尾气其中，未定变量n有三种值，分别为0、1/2、2，则对应的副产品也分为三种，分别为无水物、半水物与二水物。
同时对应的生产方法也分别叫：无水法、半水法与二水法。
在实际的国内乃至国际工业生产中，二水法磷酸的生产工艺占80%以上。
2、二水法磷酸工艺原理：当n=2时，1中的方程式为：Ca5(PO4)3F + 5H2SO4 + 10H2O = 5CaSO4•2H2O + 3H3PO4+ HF↑3、硫酸分解中磷矿分两步完成①磷矿首先被磷酸分解：Ca5(PO4)3F+7H3PO4=5Ca(H2PO4)2+HF② Ca(H2PO4)2与硫酸反应生成磷酸：5Ca(H2PO4)2 + 5H2SO4 + 10H2O = 5CaSO4•2H2O + 10 H3PO4由上可知，磷矿在反应槽中首先与槽内的磷酸反应，所以工艺上应将硫酸加入点放在磷矿加入点的后面位置。
4、什么叫二水湿法磷酸工艺？磷酸的工业生产方法分为热法生产与湿法生产两类。
从广义上讲，凡是用酸分解磷矿制成的磷酸，称为湿法磷酸，通常用硫酸分解磷矿，所以上述用硫酸分解磷矿，且副产品是二水物的磷酸生产工艺称为二水湿法磷酸工艺。
5、二水法工艺技术主要特点：（与半水法或其它方法相比较）①流程简单、操作稳妥可靠；②装置建厂数量最多，且单系列生产规模最大，居各种工艺之首；③对磷矿适应性强，特别对我国磷矿品位低，杂质含量高的情况尤为适用；④在较低的酸温和较低的酸浓度下操作，使得衬胶设备和不锈钢设备使用寿命延长；⑤二水石膏过滤不受过滤机类型限制，转台式、翻盘式及带式均可使用；⑥工业化磷酸装置P2O5收率一般在94%——96%之间。
二、湿法磷酸生产的原料湿法磷酸生产的主要原料是磷矿与硫酸。
磷酸生产工艺培训
利用可编程逻辑控制器（PLC）技术，对生产过程进行精确控制。
在线监测与故障诊断
运用在线监测技术，实时监测生产过程中的关键参数，及时发现 并处理故障。
优化策略探讨
01
02
03
04
工艺流程优化
通过改进工艺流程，提高生产 效率，降低能耗和排放。
先进控制策略应用
引入先进控制策略，如模糊控 制、神经网络控制等，提高控
固废处理
对磷酸生产过程中产生的固体废弃物进行分类收 集、妥善处理，防止对环境造成污染。
节能减排技术应用实例分享
余热回收
利用热交换器等设备回收磷酸生产过程中的余热，用于加热其他工艺介质或生产热水等，提高能源利用效率。
变频调速
对磷酸生产设备中的电机采用变频调速技术，根据生产需求调节电机转速，降低电能消耗。
应急演练
定期组织磷酸生产应急演练，提 高员工应对突发事件的能力和水
平。
环保法规要求及治理技术进展
排放标准
严格遵守国家和地方环保部门制定的磷 酸生产废气、废水排放标准，确保达标 排放。
VS
总量控制
根据环保部门核定的总量控制指标，合理 安排生产计划和磷酸产量，确保不超总量 排放。
环保法规要求及治理技术进展
用于对粗磷酸进行精制提纯，以获得符合质量要求的磷酸产品。其结构
特点包括蒸馏塔、冷凝器等。性能参数包括处理能力、产品纯度等。
设备操作与维护保养
操作规程
在操作磷酸生产设备前，需熟悉设备操作规程，掌握各设备 的启动、运行和停止等操作步骤。同时，要密切关注设备运 行状况，及时调整操作参数以确保生产安全稳定。
未来发展趋势预测
智能化和自动化技术的应用
随着科技的不断进步，磷酸生产工艺将更加注重智能化和自动化技术的应用，如自动化控制系统、智能传感器等，以 提高生产效率、降低能耗和减少人力成本。
在线监测与故障诊断
运用在线监测技术，实时监测生产过程中的关键参数，及时发现 并处理故障。
优化策略探讨
01
02
03
04
工艺流程优化
通过改进工艺流程，提高生产 效率，降低能耗和排放。
先进控制策略应用
引入先进控制策略，如模糊控 制、神经网络控制等，提高控
固废处理
对磷酸生产过程中产生的固体废弃物进行分类收 集、妥善处理，防止对环境造成污染。
节能减排技术应用实例分享
余热回收
利用热交换器等设备回收磷酸生产过程中的余热，用于加热其他工艺介质或生产热水等，提高能源利用效率。
变频调速
对磷酸生产设备中的电机采用变频调速技术，根据生产需求调节电机转速，降低电能消耗。
应急演练
定期组织磷酸生产应急演练，提 高员工应对突发事件的能力和水
平。
环保法规要求及治理技术进展
排放标准
严格遵守国家和地方环保部门制定的磷 酸生产废气、废水排放标准，确保达标 排放。
VS
总量控制
根据环保部门核定的总量控制指标，合理 安排生产计划和磷酸产量，确保不超总量 排放。
环保法规要求及治理技术进展
用于对粗磷酸进行精制提纯，以获得符合质量要求的磷酸产品。其结构
特点包括蒸馏塔、冷凝器等。性能参数包括处理能力、产品纯度等。
设备操作与维护保养
操作规程
在操作磷酸生产设备前，需熟悉设备操作规程，掌握各设备 的启动、运行和停止等操作步骤。同时，要密切关注设备运 行状况，及时调整操作参数以确保生产安全稳定。
未来发展趋势预测
智能化和自动化技术的应用
随着科技的不断进步，磷酸生产工艺将更加注重智能化和自动化技术的应用，如自动化控制系统、智能传感器等，以 提高生产效率、降低能耗和减少人力成本。
湿法磷酸生产原理培训
湿法磷酸生产原理培训概述湿法磷酸生产是一种常见的磷酸生产方法，通过湿法过程中的反应和分离步骤，可以从磷矿石中提取出磷酸。
本文将介绍湿法磷酸生产的基本原理和过程，并探讨其在工业生产中的应用。
基本原理湿法磷酸生产的基本原理是利用磷矿石与化学试剂间的反应，将磷元素转化为可溶性的磷酸盐形式。
具体而言，主要涉及到以下几个步骤：1.原料准备：将磷矿石破碎、粉碎，并混合其他辅助化学试剂，以提高反应效率。
2.酸法消化：将磷矿石与稀硫酸或磷酸进行反应，生成含磷酸盐的溶液。
3.分离和纯化：通过溶液的过滤、沉淀和结晶等步骤，将磷酸盐从溶液中分离出来并纯化。
4.结晶和产品制备：将得到的磷酸盐溶液进行结晶，得到最终的湿法磷酸产品。
生产过程下面详细介绍湿法磷酸生产的主要步骤和关键环节：原料准备湿法磷酸生产的原料主要是磷矿石、硫酸等。
首先，磷矿石经过破碎和粉碎处理，使其颗粒度适宜反应。
同时，辅助化学试剂如硫酸等也需要准备。
酸法消化原料准备之后，将磷矿石与酸进行反应。
一般情况下，常用的酸有稀硫酸和磷酸。
在反应过程中，磷矿石与酸发生化学反应，生成含磷酸盐的溶液。
分离和纯化酸法消化产生的含磷酸盐溶液需要进行分离和纯化，以获得高纯度的磷酸盐。
这一步骤通常包括过滤、沉淀和结晶等操作。
过滤操作通过过滤器将溶液中的固体物质分离出来，沉淀操作则通过调整溶液的 pH 值，使磷酸盐以固体形式析出，并通过离心等方式分离出来。
结晶和产品制备得到的含磷酸盐溶液通过结晶操作，将磷酸盐从溶液中提取出来。
结晶是通过控制温度和浓度来使溶液中的磷酸盐成核和长大。
最终，结晶出的湿法磷酸产品经过干燥等处理，得到最终的产品。
工业应用湿法磷酸生产在工业上具有广泛的应用。
磷酸是制造化肥、洗涤剂和食品添加剂等的重要原料。
同时，湿法磷酸生产过程中的副产物也可以利用。
例如，通过磷矿石的硫酸消化过程中产生的副产物石膏可以用于制造水泥，实现资源的综合利用。
结论湿法磷酸生产是一种重要的磷酸生产方法，通过湿法过程中的反应和分离步骤，从磷矿石中提取磷酸。
磷酸生产工艺
湿法磷酸精制装置只能提供基本原材料，工业或食品 级磷酸产品没有下游精细磷化工产品附加价值高，而成本 往往受到原材料价格、技术水平、装置规模、污染物治理 、管理水平等因素影响。此外，湿法磷酸精制涉及到磷矿 选矿和粗酸加工，需要配套硫磺制酸、余热发电等装置， 生产的净化磷酸也还需要考虑进一步深加工。
第一部分 概论
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 。
第三部分 磷酸生产——湿法磷酸
定义
从广义的来说，凡是由酸性较强的无机酸或酸 式盐分解磷矿而生产出的磷酸，都可以称为湿法 磷酸。常用的无机酸和酸式盐有硫酸、硝酸、盐 酸、氟硅酸、硫酸氢铵等。
第三部分 磷酸生产——湿法磷酸
➢湿法磷酸生产过程中的化学反应 硫酸分解磷矿粉的主要化学反应为： Ca5(PO4)3F + 5H2SO4 + nH2O ====3H3PO4 + 5CaSO4·nH2O + HF 式中n可以等于0、1/2、2。
➢上述反应实际上是分两个阶段完成的。 第一阶段是返磷酸将磷矿粉分解生成磷酸 一钙溶液； 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）。
第一部分 概论
热法 湿法 窑法
窑法 燧道窑法磷酸是采用隧道窑为主反应器，以中低品位磷
矿和选矿后的尾矿为原料，通过配料、粉磨、成型，将料坯 做成建筑材料的形状，进入窑炉烧结，含P2O5的窑气用水 合塔吸收，制取工业级磷酸，并回收尾气中的氟，副产氟硅 酸钠，脱磷后的固体残渣直接以建筑用砖形式出窑。
第一部分 概论
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。
第一部分 概论
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 。
第三部分 磷酸生产——湿法磷酸
定义
从广义的来说，凡是由酸性较强的无机酸或酸 式盐分解磷矿而生产出的磷酸，都可以称为湿法 磷酸。常用的无机酸和酸式盐有硫酸、硝酸、盐 酸、氟硅酸、硫酸氢铵等。
第三部分 磷酸生产——湿法磷酸
➢湿法磷酸生产过程中的化学反应 硫酸分解磷矿粉的主要化学反应为： Ca5(PO4)3F + 5H2SO4 + nH2O ====3H3PO4 + 5CaSO4·nH2O + HF 式中n可以等于0、1/2、2。
➢上述反应实际上是分两个阶段完成的。 第一阶段是返磷酸将磷矿粉分解生成磷酸 一钙溶液； 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）。
第一部分 概论
热法 湿法 窑法
窑法 燧道窑法磷酸是采用隧道窑为主反应器，以中低品位磷
矿和选矿后的尾矿为原料，通过配料、粉磨、成型，将料坯 做成建筑材料的形状，进入窑炉烧结，含P2O5的窑气用水 合塔吸收，制取工业级磷酸，并回收尾气中的氟，副产氟硅 酸钠，脱磷后的固体残渣直接以建筑用砖形式出窑。
第一部分 概论
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。
湿法磷酸培训
• 磷矿中总是含有不等量的SiO2，多以 酸不溶物形态存在。活性较大的SiO2 很容易使氢氟酸生成氟硅酸 （H2SiF6），减小对金属材料的腐蚀 性。但是过量的SiO2是有害的，一方 面湿法磷酸中呈胶状的硅酸会影响磷石 膏的过滤；另一方面增加磷矿硬度，降 低磨机生产能力，增加设备的磨损。酸 不溶物与磷石膏沉淀，易堵塞滤布，使 过滤机能力下降。
磷矿中的倍半氧化物R2O3含量
倍半氧化物是指磷矿中铁、铝氧化物的含量， 常以R2O3（R代表Fe与Al）表示。湿法磷酸生 产中，铁和铝不仅干扰硫酸钙结晶的成长，还 使磷酸形成淤渣，尤其是在浓缩磷酸中更为严 重。其沉淀或随石膏排出都将使P2O5 遭到较大 损失。生成铁和铝的复杂磷酸盐结晶细小，不 但增加溶液和料浆的粘度而且容易堵塞滤布和 滤饼孔隙，还会给后加工工序带来困难。影响 磷酸产品质量。
• 磷酸为中强三元酸，具有酸的一切通性， 在室温下磷酸的化学性质是很活泼的。高 温下磷酸可能与大部分金属及其氧化物发 生化学反应。当加热至呈浆状时，磷酸能 侵蚀石英。磷酸的氧化能力很弱，即使在 350~400℃下，与氢、碳等强还原剂作用 也不发生明显的化学反应。纯磷酸在常温 下为透明单斜结晶，在空气中易潮解，密 度1.88g/cm3，熔点42.4℃，含P2O572.4%。
湿法磷酸
培训内容
磷酸的性质 磷酸的用途 磷酸的生产方法 湿法磷酸的发展史 835项目情况简介 湿法磷酸生产流程分类 湿法磷酸生产的理论基础 主要生产原料 湿法磷酸生产的化学反应 酸解过程工艺条件的选择 湿法磷酸主要工艺技术指标的计算 二水物法湿法磷酸生产工艺流程 湿法磷酸浓缩 湿法磷酸的净化
净化流程方框简图
总结
磷矿中的倍半氧化物R2O3含量
倍半氧化物是指磷矿中铁、铝氧化物的含量， 常以R2O3（R代表Fe与Al）表示。湿法磷酸生 产中，铁和铝不仅干扰硫酸钙结晶的成长，还 使磷酸形成淤渣，尤其是在浓缩磷酸中更为严 重。其沉淀或随石膏排出都将使P2O5 遭到较大 损失。生成铁和铝的复杂磷酸盐结晶细小，不 但增加溶液和料浆的粘度而且容易堵塞滤布和 滤饼孔隙，还会给后加工工序带来困难。影响 磷酸产品质量。
• 磷酸为中强三元酸，具有酸的一切通性， 在室温下磷酸的化学性质是很活泼的。高 温下磷酸可能与大部分金属及其氧化物发 生化学反应。当加热至呈浆状时，磷酸能 侵蚀石英。磷酸的氧化能力很弱，即使在 350~400℃下，与氢、碳等强还原剂作用 也不发生明显的化学反应。纯磷酸在常温 下为透明单斜结晶，在空气中易潮解，密 度1.88g/cm3，熔点42.4℃，含P2O572.4%。
湿法磷酸
培训内容
磷酸的性质 磷酸的用途 磷酸的生产方法 湿法磷酸的发展史 835项目情况简介 湿法磷酸生产流程分类 湿法磷酸生产的理论基础 主要生产原料 湿法磷酸生产的化学反应 酸解过程工艺条件的选择 湿法磷酸主要工艺技术指标的计算 二水物法湿法磷酸生产工艺流程 湿法磷酸浓缩 湿法磷酸的净化
净化流程方框简图
总结
磷酸盐生产工艺概述PPT(24张)
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
副反应：
Fe2O3+3C==2Fe +3CO CaCO3== CaO+CO2 MgCO3＝＝MgO+ CO2
4Fe+P2==2Fe2P CO2+C==2 CO 8CO2+P4==P4O8+8 CO
电炉法黄磷生产工艺条件
磷矿石品位、粒度：
我国磷矿石中五氧化二磷 的含量 ：25％～33％ ，30～32 磷矿石粒度一般控制在4～35mm之间，20
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。
工艺流程图
热法黄磷工艺流程简 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
磷矿石还原的主要反应：
2Ca5(PO4)3F+15C+6SiO2===3P2+15CO+3Ca3Si2O7+CaF2 6CaF2+7 SiO2===3SiF4+ 2Ca3Si2O7
除尘操作过程中，为保证炉气中的磷以气态存在，避免 磷的损失，操作温度不应低于露点温度（160℃）（磷 蒸气含量300～350g/m3时，露点为160～170℃）
热法磷酸生产工艺
完全燃烧法：（一步法）
电炉出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
副反应：
Fe2O3+3C==2Fe +3CO CaCO3== CaO+CO2 MgCO3＝＝MgO+ CO2
4Fe+P2==2Fe2P CO2+C==2 CO 8CO2+P4==P4O8+8 CO
电炉法黄磷生产工艺条件
磷矿石品位、粒度：
我国磷矿石中五氧化二磷 的含量 ：25％～33％ ，30～32 磷矿石粒度一般控制在4～35mm之间，20
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。
工艺流程图
热法黄磷工艺流程简 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
磷矿石还原的主要反应：
2Ca5(PO4)3F+15C+6SiO2===3P2+15CO+3Ca3Si2O7+CaF2 6CaF2+7 SiO2===3SiF4+ 2Ca3Si2O7
除尘操作过程中，为保证炉气中的磷以气态存在，避免 磷的损失，操作温度不应低于露点温度（160℃）（磷 蒸气含量300～350g/m3时，露点为160～170℃）
磷酸盐生产工艺概述PPT(24张)
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)
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。
湿法磷酸课件
1.4.3我国磷矿质量较差
➢ 全国磷矿平均品位P2O5在17%左右，矿石品位大 于30%的富矿只有14亿t左右，富矿占磷矿总量约 8.5%，并且主要分布在云、贵、鄂三省。因此， 我国大部分的磷矿必须经过选矿富集后才能满足 湿法磷酸生产的需要
1.4.4难选矿多，易选矿少
➢ 我国磷矿中，大部分为中低品位矿石，且以胶磷 矿为主，占全国总储量的80%左右，这类矿石颗 粒细微、嵌布紧密；另外，磷矿中约90%是高镁 磷矿，其矿石中有用矿物的粒度细，它和脉石结 合紧密，不易解离，一般需要磨细到200目占 90%以上才能单体解离，属当今世界上难选的磷 矿石。
➢ 随着电子工业向中国的迅速转移，未来国内高纯电子级磷 酸需求会迅速增加，将为热法磷酸生产电子级高纯磷酸提 供很好的发展机遇。
2.2 湿法磷酸
➢ 2.2.1 工艺原理（二水法） ➢ 湿法生产是用无机酸分解磷矿粉，分离出
粗磷酸，再经净化后制得磷酸产品，包括 硝酸法，盐酸法和硫酸法。
➢ 1.硝酸法
最早由奥达公司开发，称为奥达法。它是 用硝酸分解磷矿生成磷酸和水溶性硝酸钙， 然后采用冷冻、溶剂萃取、离子交换等方 法分离出硝酸钙。受硝酸价格、能耗高、 流程长等条件的影响，目前工业应用极少。
1.4.1矿床以沉积磷块岩矿床为主
➢ 沉积磷块岩矿床储量占总量的79% ➢ 内生成因的磷灰石矿床储量占16% ➢ 沉积变质磷灰岩矿床储量占4% ➢ 鸟粪等类型的磷矿储量占0.4%。
1.4.2矿产开采难度大
➢ 我国磷矿床大部分成矿时代久远，埋藏深，岩化 作用强，矿石胶结致密，且约有75%以上的矿层 呈倾斜至缓倾斜产出，为薄至中厚层。这种产出 特征给磷矿开采带来一系列技术难题，往往造成 损失率高、贫化率高和资源回收率低等问题。
磷酸生产工艺教学-第一章-萃取工序PPT课件
9
磷矿石分解的反应机理
对于液固相反应，反应中存在有液膜扩 散、固体产物层（也称灰层）扩散和化 学反应三个步骤，所以存在过程为液膜 扩散控制、固体产物层（灰层）扩散控 制和化学动力学控制三种特殊情况，对 于无包裹现象产生的反应，则不存在固 体产物层扩散。
10
磷矿石分解的反应机理
对于不同的控制类型，液相反应物浓度在反应物颗粒内的浓度分布也不 同。
提高，转化时间也相应增加。 至于转化形成的介稳态二水物再继续转化为稳定态的
无水物则进行极慢。当P2O5质量分数为30％、19.6％ 与12.75％时，所需的完全转化时间分别为10天、19 天及78天。
41
硫酸钙的生成和结晶
完全转化时间是包括结晶转化潜期时间 与实际转化期所需时间之和。
所谓转化潜期是指在此期间内，半水物 结晶保持不变，主要是进行新相的萌发， 转化过程实际上不曾开始。
Ca(H2PO4 )2 5H2SO4 5nH2O 5CaSO4 • nH2O 10H3PO4 (1 3)
由于磷酸钙对磷酸的缓冲作用，使磷酸的预分解不能 进行到完全。在加入硫酸后，反应1-3开始进行，消耗 掉了反应1-2的产物，使原本已经到达平衡的反应1-2 得以继续进行，直至完全反应。
3
磷酸生产过程中的化学反应
CaSO4-H3PO4-H2O三元体系的转化速 率
硫酸钙结晶在磷酸水溶液中的转化速度， 快的仅在结晶产生后的瞬间发生，慢的 可以延续到数月仍没有达到完全转化。
这种转化速度的差异为湿法磷酸生产方 法的选择提供了重要的理论依据。
35
硫酸钙的生成和结晶
通过CaSO4-H3PO4H2O三元体系相平衡图 可知，二水硫酸钙仅在 区域I中是稳定的。
23
硫酸钙的生成和结晶
磷矿石分解的反应机理
对于液固相反应，反应中存在有液膜扩 散、固体产物层（也称灰层）扩散和化 学反应三个步骤，所以存在过程为液膜 扩散控制、固体产物层（灰层）扩散控 制和化学动力学控制三种特殊情况，对 于无包裹现象产生的反应，则不存在固 体产物层扩散。
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磷矿石分解的反应机理
对于不同的控制类型，液相反应物浓度在反应物颗粒内的浓度分布也不 同。
提高，转化时间也相应增加。 至于转化形成的介稳态二水物再继续转化为稳定态的
无水物则进行极慢。当P2O5质量分数为30％、19.6％ 与12.75％时，所需的完全转化时间分别为10天、19 天及78天。
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硫酸钙的生成和结晶
完全转化时间是包括结晶转化潜期时间 与实际转化期所需时间之和。
所谓转化潜期是指在此期间内，半水物 结晶保持不变，主要是进行新相的萌发， 转化过程实际上不曾开始。
Ca(H2PO4 )2 5H2SO4 5nH2O 5CaSO4 • nH2O 10H3PO4 (1 3)
由于磷酸钙对磷酸的缓冲作用，使磷酸的预分解不能 进行到完全。在加入硫酸后，反应1-3开始进行，消耗 掉了反应1-2的产物，使原本已经到达平衡的反应1-2 得以继续进行，直至完全反应。
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磷酸生产过程中的化学反应
CaSO4-H3PO4-H2O三元体系的转化速 率
硫酸钙结晶在磷酸水溶液中的转化速度， 快的仅在结晶产生后的瞬间发生，慢的 可以延续到数月仍没有达到完全转化。
这种转化速度的差异为湿法磷酸生产方 法的选择提供了重要的理论依据。
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硫酸钙的生成和结晶
通过CaSO4-H3PO4H2O三元体系相平衡图 可知，二水硫酸钙仅在 区域I中是稳定的。
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硫酸钙的生成和结晶
磷酸生产工艺培训知识(PPT52张)
热法磷酸 热法磷酸工艺成熟、设备简单、易操作管理、产 品纯度高，易经进一步提纯净化生产高纯级产品如电 子级磷酸。 日本供应电子和半导体行业的磷酸全部由高纯黄 磷加工或从热法高纯磷酸再加工而来，这也是近年我 国黄磷和热法酸大量出口的原因。随着电子工业向中 国的迅速转移，未来国内高纯电子级磷酸需求会迅速 增加，将为热法磷酸生产电子级高纯磷酸提供很好的 发展机遇。
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。
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。
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反应温度对装置的影响： 1、影响石膏的结晶。
P2O5%
温度
2、过高的温度加快装置设备的腐蚀。
3、过高的温度加快过滤机滤布破损。
操作时注意：当矿品位低、杂质含量高时，温度控制适当提高。
7、液相P2O5浓度
液相P2O5浓度浓度控制即为稀磷酸浓度的控制。
液相 P2O5对装置的影响：
1、影响石膏的结晶。 2、过高的温度加快装置设备的腐蚀。 3、过高的温度加快过滤机滤布破损。
物料衡算的基本关系式应该表示为：
输入的 输出的 积累的 物料量＝ 物料量＋ 物料量
列物料衡算式时应注意，物料平衡是指质量平衡，不是体积或物 质的量(摩尔数)平衡。因为反应前后物料中的分子数不守恒。
F x f1 x f2
湿 法
热法
湿法
就是磷矿通过强酸酸解制得磷酸，目前常用的就是硫酸，当 然还有其他强酸，如硝酸，盐酸，氟硅酸等。主要是因为工 艺不成熟，形成产业化困难，投资成本和生产成本较高 Ca5F(PO4)3+ H2SO4+ nH2O→CaSO4.nH2O↓+ H3PO4 + HF↑ 按操作方式分 按反应类型分 分类
痕量元素和放射性元素：对石膏的处理有影响
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】
结晶形态
习惯名称 比重 2.32 2.73 2.99
CaSO4.2H2O 生石膏 CaSO4.1/2H2O 熟石膏 CaSO4Ⅱ 硬石膏
理论化学组成% CO2 CaO H2O 46.6 32.5 20.9 55.2 38.6 6.2 58.8 41.2 0
4、硫酸钙转化的相平衡图
温 度 ℃
区域Ⅲ 二水→半水→无水
区域Ⅱ 半水→二水→无水
区域Ⅰ 半水→无水→二水
磷酸浓度P2O5%
CaSO4-P2O5-H2O体系平衡图
110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
D
区域Ⅱ
区域Ⅲ 二水→半水→无水
温度℃
半水→二水→无水
A
区域Ⅰ
按料浆冷却方式分
按结晶形式分
• 三、湿法磷酸生产技术概况
• 国内外湿法磷酸工业经过百余年发展，目前已进入了现代 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， 最大的反应槽生产能力达到2650吨/天（印度OSWAL公司）。 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。
液相SO3浓度对磷矿分解、硫酸钙晶核生成、晶体的成长和外形、晶体的转化及HPO2-4有 很大影响。
SO3对反应的影响： 1、影响石膏的结晶。 2、影响磷酸原料的消耗。 3、影响磷的收率。
SO3 温度
操作时注意事项：SO3应缓慢调节，幅度过大不利于结晶过程。
6、反应温度
二水法磷酸反应温度控制可以采用空气吹扫冷却和真空闪蒸冷却。
稀酸经蒸发水分提浓后，最终得到要求的成品磷酸。
二、生产原理
Ca5F(PO4)3+5H2SO4+5nH2O=5CaSO4.nH2O↓+3H3PO4 +HF↑
Ca5F(PO4)3+ 7H3PO4 =5 Ca(H2 PO4)2 +HF↑ 5Ca(H2PO4)2+5H2SO4+10H2O=5CaSO4.nH2O↓+ 10H3PO4
大型 装置 建设
工艺技术 国内技术 国内技术 国内技术 国内技术 设计能力t/dP2O5 1000 1000 1000 1000 建厂数 3 2 1 1 建设单位 云南三环 瓮福磷肥厂 云南磷肥厂 开阳磷肥厂
情况
国外技术
1000
1
瓮福磷肥厂
四、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
P2O5%
操作时注意：在实际操作中，反应槽液相P2O5浓度一般在26%～ 30%，但当矿中MgO和R2O3含量增加时，滤液密度的控制要相应 的降低。
8、料浆液固比（含固量）
含固量对装置的影响： 1、影响料浆搅拌。 2、影响料浆输送。 3、能够延长反应时间。 4、提高生产能力
含固量
操作时注意：在实际操作中，当矿中Mg和R2O3含量增加时，含固 量的控制要相应的降低。
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。
磷酸生产工艺
瓮福磷肥厂磷酸分厂
第一部分 概论
一、磷酸
次磷酸：H3PO2 亚磷酸：H3PO3
正磷酸：H3PO4
过磷酸：H3PO5
二、磷酸的生产方法
热法
湿法
热法（电热法，高炉法，窑法） 将矿在石英SiO2的存在下，在电炉中用焦碳还原得到
元素磷，然后呈蒸汽态逸出（升华），再经燃烧使之氧化
生成P2O5，用水吸收生成磷酸 Ca(PO4)2 + C + 6SiO2 → P4 ↑ + CO↑ + CaSiO3 P4+ O2 →P4O10 + H2O → [HPO3] 3 + H2O → H3PO4
磷的主 要用途
磷矿
湿法磷酸 净化 正磷酸 次磷酸 黄磷 赤磷
主要用于生产磷 肥和各种磷化工 产品
有机合成原料 磷铁 氢氧化物 阻燃剂 氯化物 硫化物
医药化学品
表面活性剂，染料
磷化物
农药
五、磷酸生产的三大经济指标
1、转化率：
转化率（以x表示）：反应物反应掉的
量占其输入量的百分数。 2、洗涤率： 石膏经过洗涤后回收附着在石膏上的 磷
2、为正常的结晶成长和生产合格的结晶粒度提供足够的停留时间。 3、容许在反应工段消除料浆中泡沫和乳化现象。
2、矿份细度（矿粒度）
磷矿的分解速度与矿表面积成正比，因此提高矿粉细度，可以加快 反应速度，提高矿的分解率；但过细的矿粉会增加动力消耗，同时 反应槽加矿区由于反应剧烈造成局部过饱和现象。
3、搅拌强度
四、磷酸生产中的有关计算
用物理和化学的基本定律，对参与单元操作或反应过程的物料的质 量、组成和状态等过程参数，进行定量的计算。
1、化工基础数据
在化工计算以及化工工艺操作和设备设计中，必不可少地要用到有 关化合物的物性数据。大致归纳成以下几类： (1) 基本物性数据—如临界常数（临界压力、临界温度、临界体 积）、密度或比容、状态方程参数、压缩系数、蒸气压、气一液平 衡关系等。 (2 )热力学物性数据—如内能、焓、熵、热容、相变热、自由能、 自由焓等。 (3) 化学反应和热化学数据—如反应热、生成热、燃烧热、反应速 度常数、活化能，化学平衡常数等。 (4) 传递参数—如粘度、扩散系数、导热系数等。
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
m 5Ca（H2PO4）2 +5H2SO4+mH2O=5CaSO4。H2O+10H3PO4 5
2、磷矿对湿法加工有影响的主要化学成分
1
过 程
2 3
P x p1 x p2 W x w1 x w2
无化学反应的 连续过程物料衡算
3、 能量衡算
在化工生产中，能量的消耗是一项重要的技术经济指标，它是衡量 工艺过程、设备设计、操作制度是否先进合理的主要指标之一
◆能量的形式
能量衡算也象物料衡算那样，要用到守恒的概念，也就是姿开算进 入的能量和离开的能音，因此就要分清不同的能量形式和表示的方 法。 动能（Ek） 运动着的流体具有动能； 位能（EP） 物体自某一基准面移高到一定距离，由于这种位 移而具有的能量。 静压能（Ez）流体由于一定的静压强而具有的能量。 内能（U） 内能是指物体除了宏观的动能和位能外所具有的 能量。
2、 物料衡算
物料衡算是化工计算中最基本、也是最重要的内容之一，它是能量 衡算的基础。
（1）对已有的生产设备或装置，利用实际测定的数据，算出另一 些不能直接测定的物料量。用此计算结果，对生产情况进行分析、 作出判断、提出改进措施。 （2）是设计一种新的设备或装置，根据设计任务，先作物料衡算， 求出进出各设备的物料量，然后再作能量衡算，求出设备或过程的 热负荷，从而确定设备尺寸及整个工艺流程。
◆与能量衡算有关的重要物理量
1、热量（Q） 2、功（W） 3、焓(H) 4、热容
根据能量守恒原理，能量衡算的基本方法可表示为： 输入的能量 一 输出的能量 ＝ 积累的能量
在体系中能量遵循：
1、总能量衡算 ∆H +∆Ek + ∆EP ＝ Q + W 2、热量衡算 Q = ∆H = H1 –H2 3、机械能衡算 ∆H＋∆u2/2＋g∆Z＋∆(PV)＝Q＋W
3、过滤强度： 过滤强度（过滤机能力）：单位时间、单位面积 过滤机产生的石膏或P2O5的量。
六、磷酸生产中的P2O5损失
未反应的P2O5损失 转化损失 工艺损失 共晶损失 洗涤损失
P2O5