(磷酸)磷酸萃取生产

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1、磷酸萃取生产工艺控制一、概述磷酸生产主要分为热法磷酸、湿法磷酸。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：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。从控制化学反应的条件出发，减少化学反应本身对目标产物的污染。磷酸与磷矿的主要反应方程式如下：Ca5F(PO4)3+7H3PO4=5Ca(H2PO

2、4)2+HF第二步：磷酸一钙与稍过量的硫酸反应。提供适宜的结晶条件，使副产磷石膏中的杂质含量，尤其是磷含量显著降低，提高磷回收率，使磷石膏满足建筑材料生产的要求，从源头上解决磷石膏污染的难题。硫酸的离子化反应可瞬时完成：Ca(H2PO4)2+H2SO4+nH2O=CaSO4.nH2O+2H3PO4二水湿法磷酸的生产特点及经济指标生产工艺稳定对矿石品位适应性强对设备材质要求不高转化率：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二、操作与控制磷酸反应主方程式Ca5F(PO4)3+5H2SO4+5nH2O=5CaSO4.nH2O↓+3H3

3、PO4+HF↑Ca5F(PO4)3+7H3PO4=5Ca(H2PO4)2+HF↑5Ca(H2PO4)2+5H2SO4+10H2O=5CaSO4.nH2O↓+10H3PO4磷酸反应副方程式CaF2+H2SO4=CaSO4↓+2HF↑6HF+SiO2=H2SiF6+2H2O3SiF4+2H2O=2H2SiF6+SiO2CaCO3+H2SO4=CaSO4↓+CO2↑+H2OR2O3+2H3PO4=2RPO4+3H2OH2SiF6△SiF4↑+2HF↑R2O+H2SiF6=R2SiF6+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R2

4、03：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。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】磷酸浓度P2O5%409010040504555Ⅰ半水→无水→二水Ⅱ半水→二水→无水Ⅲ二水→半水→无水温度℃二水-半水物平衡曲线二水-无水物平衡曲线

5、CaSO4·nH2O对应的P2O5-T平衡曲线在本区域内，二水物是唯一的稳定晶形。要求温度很低，对磷矿分解和结晶不利，而且还要移去大量的反应热，工业上很难办到。很快很慢半水→二水→无水酸解过程工艺条件的选择磷矿的酸解过程必须严格控制，以期达到最大的P2O5转化率及尽可能浓的磷酸；同时还要求反应生成的硫酸钙晶体粗大、整齐和易过滤。为此必须精心选择工艺条件并在操作中严格控制。（1）停留时间τ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

6、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。（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（25-35g/l)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-+Ca

7、2+→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。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。片状050针状SO3