4萬噸過磷酸鈣工藝設計說明書(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 含水1%，aCO395%造粒時含水量 18%粒狀過磷酸鈣含水量 3%干燥過程中質量損失 %篩分、破碎中質量損失 %計算基準：1000㎏（干基，下同）1000㎏磷礦中各組分的物質的量：P2O5：1000＝CaO：1000＝F：1000＝CO2 ：1000＝ molMgO： 1000＝Fe2O3 ：1000＝Al2O3：1000＝酸不容物（SiO2計）：1000＝由于磷礦中P2O5全部來自Ca5F(PO4)3，1mol Ca5F(PO4) mol P2O5，則磷礦中n Ca5F(PO4)3＝＝，(PO4)3，其余的來自CaF2，則磷礦中nCaF2＝mol/h＝ mol,其中來自 Ca5F(PO4)3的量為5＝，其余來自CaCO3，則磷礦中nCaCO3＝ (＋) ＝ mol/h MgO，則n MgCO3 ＝。由以上計算，可以算出磷礦中各組分含量如表33：表33磷礦的組分量組分 Ca5F(PO4)3 CaCO3 CaF2 MgCO3 Fe2O3 Al2O3 SiO2mol 由式（24）可計算硫酸的消耗量：2Ca5F(PO4)3＋7H2SO4＋3H2O===3Ca(H2PO4)2H2O＋7CaSO4＋2HF由上式可以知道每消耗2mol Ca5F(PO4)3需要7mol7H2SO4，即：昆明理工大學畢業設計 工藝計算書實際生產中硫酸的用量常取理論用量的103%～105%，本設計取105%則硫酸的＝㎏H2SO4/㎏P2O5濃度為100%硫酸的消耗量為：%1000＝㎏第一階段中的反應計算如下：由式（21）：7Ca5F(PO4)3＋35H2SO4＋17H2O===21H3PO4＋35CaSO4H2O＋7HF㎏硫酸可知：分解的Ca5F(PO4)3的量: ＝㎏耗水量：＝㎏H3PO4生成量： ＝㎏CaSO4H2O生成量： ＝㎏HF生成量：＝㎏由式（25）：CaCO3＋H2SO4===CaSO4＋CO2＋H2O：硫酸消耗量： ＝㎏CaSO4生成量：＝㎏CO2生成量：＝㎏H2O生成量：＝㎏由式（27）：MgCO3＋H2SO4===MgSO4＋CO2＋H2O mol MgCO3：硫酸消耗量： ＝㎏MgSO4生成量：＝㎏CO2生成量：＝㎏H2O生成量：＝㎏：CaF2＋H2SO4===CaSO4＋2HF硫酸消耗量：＝㎏CaSO4生成量：＝㎏HF生成量：＝㎏第一階段反應中：硫酸總消耗量：＋＋＋＝㎏CaSO4生成總量：＋＝㎏H2O生成總量：＋＝㎏CO2生成總量：＋＝㎏HF生成總量：＋＝㎏第一階段的反應平衡見表（34）表34第一階段的反應平衡表進料 ㎏ % 出料 ㎏ %Ca5F(PO4)3 H3PO4 H2SO4 CaSO4H2O CaCO3 CaSO4 MgCO3 MgSO4 CaF2 8236 HF H2O CO2 H2O 合計 100 合計 100第二階段中的反應計算如下：由于2molCa5F(PO4)3可以折算成3molP2O5,則1000㎏磷礦含Ca5F(PO4)3：%1000＝㎏由轉化率為95%可得未被分解的Ca5F(PO4)3的量為：（1－95%）＝㎏被H3PO4分解的Ca5F(PO4)3的量為：－（＋）＝㎏由式（23）：3Ca5F(PO4)3＋21H3PO4＋15H2O===15Ca(H2PO4)2H2O＋3HF㎏Ca5F(PO4)3所需H3PO4的量為：＝㎏生成Ca(H2PO4)2H2O的量為：＝㎏生成HF：＝㎏消耗水量：＝㎏游離酸H3PO4的量：－＝㎏由式（22）：2CaSO4H2O===2 CaSO4＋H2O㎏CaSO4H2O脫水后生成CaSO4的量：＝㎏生成水：＝㎏Al2O3和H2SO4與Ca(H2PO4) 2反應：Al2O3＋H2SO4 ＋Ca(H2PO4) 2===2AlPO4＋CaSO4 ＋3H2O：＝㎏消耗Ca(H2PO4) 2：＝㎏生成AlPO4：＝㎏生成CaSO4：＝㎏生成水：＝㎏Fe2O3和H2SO4與Ca(H2PO4) 2反應：Fe2O3＋H2SO4＋Ca(H2PO4) 2===2FePO4＋CaSO4＋3H2O：＝㎏生成水：＝㎏生成CaSO4：＝㎏生成FePO4：＝㎏消耗Ca(H2PO4) 2：＝㎏Al2OFe2O3共耗Ca(H2PO4) 2：＋＝㎏㎏折合成Ca(H2PO4)2H2O為：＝㎏生成水：＝㎏第二階段反應中：剩余Ca(H2PO4)2H2O：－＝㎏共生成CaSO4：＋＋＝㎏共耗硫酸： ＋＝㎏共生成水：＋＋＋＝㎏第二階段的反應平衡見表（35）表35第二階段的反應平衡表進料 ㎏ % 出料 ㎏ %Ca5F(PO4)3 Ca(H2PO4)2H2O H3PO4 CaSO4 CaSO4H2O HF Al2O3 FePO4 H2SO4 AlPO4 Fe2O3 H2O H2O 合計 100 合計 1001000㎏磷礦含P2O5：%1000＝323㎏㎏Ca(H2PO4)2H2O含P2O5：＝㎏㎏H3PO4含P2O5：＝㎏㎏FePO4含P2O5：＝㎏㎏AlPO4含P2O5：＝㎏㎏未分解的Ca5F(PO4)3含P2O5：＝㎏表34熟化過程中P2O5平衡表進料 P2O5(㎏) % 出料 ㎏ %磷礦粉 323 100 Ca(H2PO4)2H2O 游離酸 FePO4 AlPO4 未分解的Ca5F(PO4)3 合計 100 合計 323 100 氟平衡計算第一、第二階段F平衡計算如下：第一階段逸出HF含F量：＝㎏第二階段逸出HF含F量：＝㎏未分解的Ca(H2PO4) 含F量：＝㎏㎏由式（212）:4HF＋ SiO2 === SiF4＋2H2O17㎏SiO2消耗HF：＝22㎏生成SiF4: ＝㎏生成水：＝㎏剩余HF：＋－22＝㎏按式（213）：3SiF4 ＋ 2HF=== H2SiF6 剩余HF消耗SiF4：＝㎏生成H2SiF6：＝㎏隨氣體逸出的SiF4: －＝㎏㎏SiF4含F：＝㎏取氟的逸出率為40%則逸出的氟的量為：%100040%＝㎏㎏F來自SiF4外另外一部分來自H2SiF6：－＝㎏㎏F相當于H2SiF6：＝㎏殘留在熟化過磷酸鈣中的H2SiF6：－＝㎏㎏H2SiF6含F：＝㎏未分解的F：%1000－－＝㎏熟化過磷酸鈣含F：＋＝㎏表35熟化過程中F平衡表進料 F(㎏) % 出料 F㎏） %磷礦帶入F 100 氣相 40 SiF H2SiF6 熟化過磷酸鈣含F 60 H2SiF6 未分解 合計 100 合計 100磷礦帶入水分： 1000－1000＝㎏硫酸用量：＋＝㎏硫酸的濃度為68%，其帶入的水為：－＝㎏為了避免含氟氣體外溢污染環境，通常混合化成在負壓條件下操作。生產系統通常空氣抽取的量為260m3/t磷礦。設空氣溫度為15℃，相對濕度為70%。則從空氣中帶入系統的水為：＝㎏過磷酸鈣生產過程中逸出的水蒸氣，根據生產數據為磷礦粉及硫酸帶入水量的27%，則水蒸氣逸出量為：（＋）27%＝㎏第一階段反應耗水：－＝㎏第二階段凈生成水：－＝㎏HF與SiO2反應生成水：㎏整個反應過程凈生成水：＋－＝㎏熟化過磷酸鈣濕存水：＋＋＋－＝㎏表36熟化過程中水平衡表進料 水(㎏) % 出料 水㎏） %磷礦粉帶入水 68%硫酸帶入水 逸出的水蒸氣 空氣帶入水 反應生成水 合計 100 合計 1001000㎏磷礦中的雜質含量：1000－過磷酸鈣含量＝1000－＝㎏除去CaCOCaFMgCOFe2O3 、Al2OSiO2后的雜質的量為：－－－－——＝ ㎏熟化過磷酸鈣的產率：＝熟化過磷酸鈣總P2O5的含量：＝熟化過磷酸鈣有效P2O5的含量：＝%計入FePOAlPO4則有效P2O5的含量：＝% 游離酸含量：＝%水分：＝%熟化過磷酸鈣的物料平衡見表(37)：表37熟化過磷酸鈣的物料平衡進料 ㎏ % 出料 ㎏ %磷礦粉（含水1%） 熟化過磷酸鈣 硫酸（68%） Ca(H2PO4)2H2O 空氣帶入水 游離酸 FePO4 AlPO4 CaSO4 MgSO4 H2SiF6