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第三章二水物湿法磷酸工艺计算
第一节物料及热量计算
(一)工艺计算基础数据
1.原料
表3.1磷矿(开阳磷矿)组成表
组分
P2O5
CaO
SO3
Fe2O3
Al2O3
SiO2
MgO
Na2O
K2O
F
CO2
其他
%
32.0
45.50
0.50
1.63
1.52
7..64
1.64
0.36
0.40
3.01
4048
1.02
(2)硫酸:选浓度为98%的H2SO4
2.反应部分工艺数据
(1)磷矿浆的含水率取36%(湿基)
(2)磷矿浆中P2O5的萃取率96.5%
(3)磷矿中次要组分在反应过程中的分配如下
表3.2磷矿中次要组分在反应过程中的分配表
组分
CO2
F
Fe2O3
Al2O3
MgO
Na2O
SiO2
K2O
其他
率酸%
╱
70
91
82
98
20
10
13
68
石膏%
╱
13
9
18
2
80
86
87
32
气相%
100
17
0
0
0
0
4
0
0
3.过滤部分工艺数据
(1)成品磷酸主要组成:P2O525.5%;游离H2SO43.0%
(2)过滤时对成品磷酸的稀释率取0.5%
(3)P2O5的回收率取96.5%
(4)率饼的含液量(湿基)
1.第一次过滤50%2.第二次过滤39%
3.第三次过滤34%4.第四次过滤28%
(5)第二次过滤后水溶性P2O5残留率
R1==0.29
第三次洗涤后水溶性P2O5残留率R2=0.15
第四次过滤后水溶液中P2O5浓度为1.13%
(二)计算过程及结果
以1000Kg磷矿(干基)为准:
1.磷矿用量:1000kg(干基),磷矿浆量:kg
2.硫酸用量:
(1)假定磷矿中的MgO全部以MgCO3形式存在,多余的CO2则以CaCO3形式存在,矿中的F及P2O5分别以Ca5F(PO4)3及CaF2形式存在。MgCO3与H2SO4反应生成MgSO4,而MgSO4在磷酸溶液中呈离子状态,故计算成品磷酸中游离硫酸时将MgSO4计入,而计算硫酸消耗时不再列入。假定成品磷酸中不含Ca2+
(2)计算1000Kg磷酸矿中各种Ca的量。
Ca5F(PO4)3
100010332.2%=1551.74
的量:
()0.5
=36.235
的量:
=406.8469
的量:
=611.3318
(3)各种钙盐消耗硫酸量:
=721.8620kg
的消耗量:
kg
消耗量:
kg
(4)成品酸中的游离硫量
kg
(5)磷矿中含SO3折算成H2SO4量
kg
(6)消耗硫酸总计
kg
折算成93%的H2SO4为:
kg
折算成SO3的量为:
kg
2.成品磷酸组成:
(1)成品磷酸中个组分量
P2O5=kg
SO3=kg
Fe2O3=kg
Al2O3=kg
SiO2=kg
K2O=kg
Na2O=kg
MgO=kg
F=kg
其他=kg
(2)总磷酸量:kg
(3)成品磷酸中水的计算
在磷酸中的水可以分为自由水和结合水两种,结合水的计算采用阴阳离子平衡方法。
非金属和其他氧化物:SO3SiF4F等。
金属及其他氧化物:Fe2O3Al2O3MgONa2OK2O等。
判断F与Si是否平衡,首先判断磷酸中F与Si是否平衡,如果是Si过量,则酸中F以SiF62-的形式存在,多余的Si以SiO2的形式存在,如果是F过量,则酸中Si全部以SiF62-的形式存在,多余的F以F-形式存在。
=<0.1667说明F过量。
阴离子组物质的量:
P2O5=kmol
SO3=2kmol
SiO2=kmol
F=[21.07-()]kmol
小计:13.1430+0.6719+0.2542+0.3462=14.4153kmol
阳离子组物质的量:
Fe2O3=kmol
Al2O3=kmol
MgO=kmol
假设Na2O及其他物质的量均用Na2O的值代替
kmol
K2O=kmol
小计:0.5597+0.7332+0.7974+0.2470+0.01104=2.3483kmol
结合水量:(14.4153-2.3483)kg
由于在计算干物质时以氧原子代替SiF62-、F-等形式等量的氧为:
SiO2→SiF6→O
kg
F→Okg
小计:2.03394+2.7697=4.8036kg
总干物质的量:
311.0520+26.8747+14.8830+12.4640+7.6400+0.7200+0.5200+16.0720+21.0700+6.9360+108.6030-4.8036=521.9811kg
自由水量:1135.2263-521.9811=613.2452kg
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