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二水物湿法磷酸工艺计算.docVIP

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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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