湿法磷酸生产原理.ppt

贵州川恒化工股份有限责任公司 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 1.2 化学反应原理 贵州川恒化工股份有限责任公司 1.3 硫酸钙结晶原理 贵州川恒化工股份有限责任公司 贵州川恒化工股份有限责任公司 贵州川恒化工股份有限责任公司 贵州川恒化工股份有限责任公司 贵州川恒化工股份有限责任公司 表二 80℃各个平衡点对应的SO3%和P2O5%值 贵州川恒化工股份有限责任公司 1.3.4、硫酸钙在CaSO4-H3PO4-H2SO4-H2O四元体系中相平衡 贵州川恒化工股份有限责任公司 1.3.5、硫酸钙在CaSO4-H3PO4-H2SO4-H2O四元体系中相平衡 贵州川恒化工股份有限责任公司 1.3.6、硫酸钙在CaSO4-H3PO4-H2SO4-H2O四元体系中相平衡 2、磷矿的分解过程 1、磷矿被分解的反应过程是液—固相反应，其反应速度主要与反应温度、氢离子浓度、矿粒的有效表面积和液膜的扩散等因素有关。 因此，提高反应温度、氢离子浓度、矿细度增大向矿粒的有效表面积、提高搅拌强度以增大向矿粒表面的扩散速度，均可以强化反应过程并提高磷矿分解率。 提高磷矿分解率应注意避免“钝化膜的生成。因为硫酸分解磷矿时，生成的硫酸钙结晶会在磷矿颗粒表面形成一层薄膜并包裹在颗粒表面，使磷矿的继续分解受到阻碍，这种阻碍将会减缓磷矿的分解速度甚至终止分解过程。形成的薄膜称为“固态膜”，如果生成的固态膜”对反应物及反应产物透过性很差，则称为“钝化膜”，这种现象为“钝化现象”。 “钝化现象”与H2SO4含量、磷酸中P2O5含量及反应温度有关，当磷酸磷酸中P2O5含量与反应温度愈高时，形成“钝化膜”时对应的H2SO4含量越低。 二水物操作条件下，一般不会形成“钝化现象”。 但半水物生成磷酸浓度42—45%，若反应温度为110℃，则液相中H2SO4含量只能保持在2%以下，否则将生成可透性很差的固态膜，二发生“钝化现象”。因此，在半水生产中温度宜控制低一些，以100左右为宜。 在形成固态膜的情况下，液—固相反应过程包括以下七个步骤： 1、反应物向矿粒扩散； 2、反应物扩散透过固体表面液态膜； 3、反应物进一步扩散透过固态膜； 4、反应物与磷矿发生化学反应； 5、生产的不溶性产物使固态膜增厚，而生成的可溶性产物扩散透过 固态膜； 6、生成的可溶性产物扩散透过 液态膜； 7、生成的可溶性产物扩散到溶液主体。 在液固相反应过程中，各个步骤进行的速度是不相同的，而总反应速度取决于最慢步骤的速度。 当扩散是最慢步骤时，反应属于扩散控制类型，当化学反应是最慢步骤时，反应属于化学反应控制类型。 贵州川恒化工股份有限责任公司 2 硫酸钙结晶过程 2.1 晶核生成对结晶影响 结晶微观过程： 贵州川恒化工股份有限责任公司 二次成核(碰撞成核)---晶体在晶浆中由于碰撞产生碎片，而达到临界尺寸可以继续生长的碎片及为新生晶核。 工业上碰撞成核方式： (1)晶体与搅拌浆间的碰撞(占总成核速度40%) (2)流体湍动的剪切力引起晶体与晶体之间的碰撞(占总成核速度25%) (3)晶体沉降速度不同引起晶体与晶体之间的碰撞(占总成核速度20%) (4)湍动作用下晶体与器内壁之间的碰撞(占总成核速度15%） 2.2 晶体成长对结晶的影响 微观晶体表面是不完整，当有晶种条件下，组成晶体的微粒将按照各自晶体结构规律性的不断排列生长。 晶体成长速度与过饱和以及晶体特性粒度关系式： 贵州川恒化工股份有限责任公司 2.3 晶核生成和晶体成长在硫酸钙结晶过程中体现 硫酸分解磷矿简化式： H2SO4 2H+ + SO42- (1) Ca5F(