湿法磷酸生产原理.ppt

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1、贵州川恒化工股份有限责任公司湿法磷酸生产基本原理贵州川恒化工股份有限责任公司目录1湿法磷酸基本原理1.1湿法磷酸原理结构图1.2化学反应原理1.3硫酸钙结晶原理1.3.1硫酸钙晶型和晶习1.3.2硫酸钙结晶热力学原理1.3.3硫酸钙结晶动力学原理1.3.4硫酸钙在四元系统相平衡2硫酸钙结晶过程2.1晶核生成对结晶过程影响2.2晶核生长对结晶过程的影响2.3晶核生成和晶体成长在硫酸钙结晶过程体现3工业操作条件及杂质对二水硫酸钙结晶过程影响3.1工业操作条件对二水硫酸钙结晶影响3.2磷矿中杂质对二水硫酸钙结晶过程影响4主要工艺指标计算5参考文献贵州川恒化工股份

2、有限责任公司湿法磷酸生产基本原理化学反应基本原理硫酸钙结晶原理硫酸钙结晶热力学原理硫酸钙结晶动力学原理1.1湿法磷酸原理结构图贵州川恒化工股份有限责任公司1.2化学反应原理1.2.1湿法磷酸定义用酸(H2SO4、HNO3、HCl等)分解磷矿制得磷酸的方法，湿法磷酸最基本和常见的是用H2SO4分解磷矿制取磷酸。1.2.2H2SO4分解磷矿的主要化学反应式磷矿与循环料浆(或返回系统的磷酸)进行预分解反应：Ca5F(PO4)3+7H3PO4=5Ca(H2PO4)2+HF(A)磷酸二氢钙料浆与稍过量的硫酸进行萃取结晶反应：5Ca(H2PO4)2+5H2SO4+5n

3、H2O=5CaSO4·nH2O+10H3PO4(B)(A)+(B)的总反应为：Ca5F(PO4)3+5H2SO4+5nH2O=5CaSO4·nH2O+3H3PO4+HF1.2.3湿法磷酸生产的控制方向最大P2O5收率磷矿P2O5转化率P2O5过滤洗涤率结晶粗大整齐易过滤洗涤硫酸钙水合结晶稳定贵州川恒化工股份有限责任公司1.3硫酸钙结晶原理1.3.1硫酸钙的晶型(不同硫酸钙水合结晶)和晶型(各种硫酸钙水合结晶的外形)硫酸钙晶型CaSO4·2H2Oα-CaSO4·0.5H2OCaSO4Ⅱ薄片状结晶:晶体面积大，孔隙率小，不易过滤。双晶体或多晶体:较好的过滤洗涤

4、性能，晶间包藏大。斜方六面单晶体:有一定厚度，较佳过滤洗涤性能。针状晶体:过滤速度快，洗涤困难，滤饼含湿量大。针状聚合晶体:过滤性好，晶间包藏大，不易洗涤。球状聚合晶体:颗粒晶体粗大均匀，孔隙率大，有较好的过滤洗涤性能。细小长方形片状晶体:结晶细小，过滤洗涤困难。贵州川恒化工股份有限责任公司1.3.2硫酸钙结晶的热力学原理1.3.2.1硫酸钙在CaSO4--H3PO4--H2O三元体系相平衡ef线—半水物与无水物转化平衡线CaSO4·0.5H2OCaSO4+0.5H2O转化平衡点磷酸浓度与温度关系式T1=-0.153P+0.00667P2-0.000533

5、P3+107Cd线---半水物与二水物转化平衡线CaSO4·0.5H2O+1.5H2OCaSO4·2H2O转化平衡点磷酸浓度与温度关系式T1=-0.032P+0.0506P2+265.4二水物的稳定区域在cd线以下湿法二水物流程极限温度在c点处，极限磷酸浓度在d点处。贵州川恒化工股份有限责任公司根据图3和图4可以看出cd线以下CaSO4·2H2O的稳定区域是相对的。存在CaSO4的稳定相。图2中ab线—二水物与无水物转化平衡线CaSO4·2H2OCaSO4+2H2O图2中cd线---半水物与二水物转化平衡线CaSO4·0.5H2O+1.5H2OCaSO4·

6、2H2OⅢ区域为二水物稳定区；Ⅰ区域为无水物稳定区；Ⅱ区域为无水物稳定区。贵州川恒化工股份有限责任公司cd线以上区域为CaSO4稳定区，转化顺序：CaSO4·2H2OCaSO4·0.5H2OCaSO4abcd线区域为CaSO4稳定区，转化顺序：CaSO4·0.5H2OCaSO4·2H2OCaSO4ab线以下区域为CaSO4·2H2O稳定区，转化顺序：CaSO4·0.5H2OCaSO4CaSO4·2H2O根据CaSO4-H3PO4-H2O系统相平衡图，简明湿法磷酸生产中，所采用的工艺流程和工艺条件的关系。采用二水物流程，工艺条件应控制在abcd区域内，cd线

7、是二水物流程极限二水物稳定区域Ⅲ内，温度过低，不利于磷矿分解和硫酸钙结晶，且要移走大量热，在实际工业上难于实现。很快很慢很慢很快贵州川恒化工股份有限责任公司1.3.3硫酸钙结晶的动力学原理磷酸浓度P2O5%3019.612.75完全转化时间(d)101978表一80℃时二水物转化为无水物的完全转化期潜期---旧相保持不变，主要进行新相萌发，转化过程实际没有开始。转化期---旧相开始转化为新相，直到完全转化为止。磷酸有延缓半水物向二水物转化趋势，即低磷酸浓度下，二水结晶顺利。磷酸有促进二水转化为无水物趋势，但二水转化为无水物转化期较长，在生产上无实际意义。贵

8、州川恒化工股份有限责任公司平衡点P2O5%30(A点）28(B点)