06工艺学(课件六无机化工反应单元工艺).ppt

主要内容 0 引言 0.1 无机化工及其主要产品 0.2 化学矿物的固相化学加工单元工艺 1 焙烧 1.1 焙烧及其分类 1.2 影响焙烧速率的因素 1.3 焙烧设备 主要内容 2 煅烧 2.1 煅烧及其工业应用 2.2 偏钛酸的煅烧 3 烧结 3.1 烧结含义 3.2 钙镁磷肥的制备 主要内容 4 浸取 4.1 浸取及其应用 4.2 浸取的分类 4.3 浸取剂的选择 4.4 固体的预处理 4.5 浸取条件 4.6 从浸取液中回收有用物质的方法 4.7 典型的浸取过程 主要内容 5 复分解 5.1 复分解反应及其应用 5.2 复分解法生产硝酸钾 作业 无机化工及其主要产品 无机化工包括硫酸工业、纯碱工业、氯碱工业、合成氨工业、化肥工业和无机盐工业等部门。 硫酸工业主要产品：浓硫酸、发烟硫酸、液态三氧化硫和液态二氧化硫等； 纯碱工业主要产品：碳酸钠、碳酸氢钠与氯化铵等； 无机化工及其主要产品 氯碱工业主要产品：烧碱、氯气和盐酸等； 合成氨工业主要产品：氨； 化肥工业主要产品：氮肥、磷肥和钾肥； 无机盐工业：产品繁多，多涉及到矿物的化学加工，如硼矿、钡矿、钾矿、硅石、萤石、锰矿、铬矿、钼矿和钛矿等。 化学矿物的固相化学加工单元工艺 “湿法”化学加工：用酸、碱化学浸取矿物，使其从不溶性物质转化为可溶性物质； “热法”化学加工：用煅烧、焙烧或烧结的方法对固相原料进行化学加工； 用复分解或置换反应工艺，使固相原料发生化学转化。 化学矿物加工成产品的一般生产流程 原料准备：破碎、磨细和筛分，必要时作精选处理，选矿方法如手选、磁选和浮选等； 化学矿的热处理：焙烧、煅烧和烧结等； 化学矿的浸取：用合适的溶剂对矿物进行物理或化学浸取，使有效组分从固相转移到溶液； 过滤：采用压滤、真空过滤或离心过滤等手段分离含有用组分的溶液和残余的固相； 化学矿物加工成产品的一般生产流程 溶液的精制：采用蒸馏、吸附、液液-萃取、离子交换、膜分离、沉淀和结晶等操作精制和提纯滤液中残留的溶解性物质； 蒸发：使溶剂蒸气化，提高溶液浓度； 结晶：溶液在蒸发或结晶过程中，结晶出产品； 干燥：用热空气或烟道气干燥产品，防止湿物料结块或有效组分分解。 焙烧 低于炉料熔点的适当温度下，不加或配加一定的物料，在空气、Cl2、H2、CH4、CO和CO2等气流中加热矿石和精矿，常用于无机盐工业原料的处理，目的是通过化学变化改变物料的化学组成和物理性质，便于进一步处理或制取原料气。 焙烧的分类 焙烧的分类（续） 焙烧的分类（续） 焙烧的分类（续） 焙烧的分类（续） 焙烧的分类（续） 矿石中加适量钠化剂（如Na2CO3、NaCl、Na2SO4等），焙烧后生成易溶于水的钠盐，如湿法提钒过程中，细磨钒渣，经磁选除铁后，加钠化剂在回转炉中焙烧，渣中的三价钒氧化成五价的偏钒酸钠： Na2CO3 + V2O3 + O2 → 2NaVO3 + CO2 Na2SO4 + V2O3 + O2 → 2NaVO3 + SO3 NaCl + V2O3 + 1.5O2 → 2NaVO3 + Cl2 影响焙烧速率的因素 焙烧炉的生产能力取决于焙烧反应速率，影响因素包括温度、粒度和氧含量等。 一般温度越高，焙烧速率越快，但过高易导致焙烧物的烧结和设备损坏。 影响焙烧速率的因素（续） 原料粒度 焙烧是一个气-固相非催化反应过程，焙烧速率在很大程度上取决于气-固相接触表面积，而接触表面积又主要取决于原料粒度，即其粉碎度。粒度小时，易于氧和固体颗粒表面接触及产物气体扩散到气流主体中。但粒度过小不仅会增加矿石被粉碎磨细的工作量，也会增加除尘处理的工作量，故沸腾炉中固体颗粒平均粒度在0.07~3.0 mm间。 影响焙烧速率的因素（续） 氧含量 氧含量少时，单位时间内氧向矿粒内部扩散的分子数少，金属矿物的焙烧速率减慢。焙烧时搅动矿粒，可更新矿物表面，改善氧和矿粒间接触情况。 焙烧设备 选择焙烧炉应使物料的物理化学性质适合后续作业，还要提供适宜的物理状态。如反射炉焙烧金属时，焙烧后的物料应是细粉料；而鼓风炉炼铅时，须是烧结块。工业主要焙烧技术有炉膛焙烧、飘悬焙烧、沸腾焙烧和烧结焙烧。 焙烧设备 沸腾焙烧，又称流态化焙烧，沸腾焙烧炉中矿石粒子在悬浮状态下进行焙烧，床层由上升的气流和运动着的烧渣粒子群构成，因气固粒子在床层中剧烈湍动，加快了气—固相间传递过程，因此焙烧强度高，且床层温度均匀。 焙烧设备 炉体为钢壳衬保温砖，内层衬耐火砖，为防止冷凝酸腐蚀，钢壳外有保温层；炉子下部是风室，设有空气进口管，其上是空气分布板。炉膛中部为向上扩大的圆锥体，上部焙烧空间的截面积比沸腾截面积要大，以减少固体