磷酸生产工艺

磷酸生产工艺介绍组员：李攀龚俊峰杜良周冠赵小青一、概论•相关概念•“磷矿石”：磷矿石是生产磷酸的主要原料之一，它的主要成分是氟磷酸钙，其化学式通常写为Ca5F(PO4)3,。磷矿的品位我国习惯以P2O5的百分含量计，故此，磷矿石中含有多种有害杂质，影响了磷酸正产生产，其中影响较大的通常是铁、铝、镁三种，其次是碳酸盐、有机物等。•“硫酸”：生产磷酸的主要原料之一，我公司采用的均为外购98%的浓硫酸。•“相关絮凝剂及阻垢剂”：由于磷酸生产过程中存在不易沉淀的颗粒悬浮物，为保证过滤效果，通常加入适量的絮凝剂保证沉降效果，在浓缩过程常伴随大量氟硅酸盐的结垢，加入阻垢剂以延长设备使用周期，提高设备使用效率。二、湿法磷酸•一、磷酸的性质磷酸为中强三元酸，具有酸的一切通性，当加热至浆状时可侵蚀石英，纯磷酸在空气中易潮解，在工业生产中，常常用P2O5含量来表示磷酸的浓度，而不用H3PO4的含量来表示，磷酸的溶解热随着稀释倍数的增加而增大。（1molH3PO4在1mol水中的溶解热为7.285J/mol,而在100mol水中则增大为22.046J/mol）。•二、湿法磷酸生产的理论基础硫酸分解磷矿生成磷酸溶液和难溶性的硫酸钙结晶，总反应化学方程式为：Ca5F(PO4)3+5H2SO4+5nH2O=3H3PO4+5CaSO4.nH2O↓+HF实际上，反应是分两步进行的。第一步，磷矿和生产系统返回的返酸（稀磷酸）进行预分解反应，防止了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，磷酸一钙料浆与稍过量的硫酸反应Ca(H2PO4)2+H2SO4+nH2O=CaSO4.nH2O+2H3PO4•三、磷酸生产流程主流程：磷矿石的湿法研磨（磨矿）→反应↓成品(浓酸罐区)←浓缩←稀酸罐区←过滤副流程：1、反应过程中的尾气处理2、浓缩过程中的尾气处理即氟硅酸的回收注意：由于磷矿与硫酸为放热反应，为及时移走反应热，在反应过程中采用强制真空循环，通过低位闪冷使反应保持在80度左右，前后温差不超过3度三、岗位介绍•四个重要岗位：中控岗位、过滤岗位、输酸岗位、球磨岗位.1.球磨岗位：磷矿石经过第一、二级颚式破碎机，第三级反击式破碎机后，矿石粒度≤30mm，然后进入球磨机研磨，达到粒度为—100目≥85﹪，水分介于27﹪—32﹪的磷矿浆。工艺指标：磷矿浆P2○5≥27.5﹪含水27﹪-32﹪磷矿浆细度-100目≥85﹪.颚式破碎机反击式破碎机•球磨机2.中控岗位：合格的矿浆与浓硫酸经计量加入反应槽，由闪蒸冷却器对双物料进行冷却后，成熟的料浆进入消化槽，经料浆泵输入过滤机上进行过滤，反应尾气经文丘里洗涤塔洗涤后由尾气风机抽至湍球塔进行二次洗涤，最后由烟囱排出.工艺指标：反应温度77-90℃萃取率≥96﹪液相SO3浓度0.030-0.035g∕ml洗涤率≥98﹪液固比2.0-3.5:1滤液比重1.240-1.270g／ml3.过滤岗位：反应成熟的料浆由泵送至翻盘式过滤机的料浆分布器内，料浆自流进入过滤机的过滤区，滤液经气液分离器分离，液相进入成品槽内，滤饼经过三次洗涤后，由反吹真空泵将其吹入干斗内，由皮带输入渣浆罐中，经大量回水稀释后输往白马渣场.工艺指标：料浆温度80-85℃洗水温度60-65℃过滤机转速0.4-0.5转∕分滤饼厚度3-5cm过滤真空度0.04-0.06Mpa4.输酸岗位：成熟的料浆经液固分离后，液相自流进入成品酸槽格，洗水进入淡酸格，成品酸由两台过程塑料泵打入澄清池内沉淀，清澈的磷酸由溢流口溢流至缓冲罐内，由成品酸泵打入磷酸储罐内储存，淡酸则全部由淡酸泵打入萃取槽内，参与分解磷矿石的反应.工艺指标：成品酸密度1.225-1.240g∕ml液相SO3浓度0.025-0.030g∕ml冲盘水压力0.4-0.45MPa主要工艺指标:磷石膏中水溶磷≤0.6%稀酸浓度≥24%浓酸浓度≥48%氟硅酸浓度≥12%四、三废处理（1）.废水的处理：废水的来源，1.过滤机冲洗滤布水（或称冲盘水）。2.泵密封水、跑冒滴漏和冲洗设备地坪水。3.反应系统尾气洗涤水。4.浓缩、闪蒸冷却和过滤机真空系统的冷却水。一般是经过处理后达到排放标准的直接排放。（2）.废渣的处理：湿法磷酸生产有大量磷石膏的排出，无论从环境保护或经济效益，资源的合理利用方面来看都是一个亟待解决的重要问题。国外大多数工厂都作为废弃物堆存，极少数工厂加以综合利用，但是国内对此很重视。磷石膏在工业上主要用于制墙粉，石膏板，水泥缓凝剂等。（3）.废气的处理：磷酸生产的废气主要来自过滤机、熟化槽、贮槽和各处密封槽逸出的气体和磷酸反应槽在反应以及冷却过程中产生的气体。废气中的污染物都是SiF4和HF，通常都用水洗涤，生成的稀氟硅酸溶液作为污水，送去处理后外排或循环使用。我国大多数湿法磷酸装置都是沿用鼓风冷却方法，将空气吹向磷酸反应槽液面使磷酸料浆冷却，废气排出量约为12000～14000m3/t（P205计），我国湿法磷酸装置，其反应槽的磷酸料浆都采用了低位闪蒸真空冷却工艺，使反应槽的废气量大为减少。•含氟废气吸收液的回收和利用：含氟废气吸收液的主要成分时氟硅酸，可用它做原料生产氟硅酸钠Na2SiF6。氟化铝，和冰晶石等副产品。