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第二章 磷肥生产 教学目标： 掌握过磷酸钙生产的基本原理 掌握湿法磷酸、酸法磷肥、磷酸铵生产的基本原理 掌握湿法磷酸、酸法磷肥、磷酸铵生产工艺流程 3、磷矿质量的评价 （1）磷矿的品位：指磷矿中P2O5的含量 高品位磷矿：w（P2O5）大于33%，最高达38~39% 一般品位磷矿： w（P2O5）为30~33% 低品位磷矿： w（P2O5）26~30% （2）磷矿中杂质含量 会对磷矿加工产生不利影响，常见的杂志有：硅酸盐、碳酸盐、有机物、铁、铝、镁、钾、钠、氟、氯等，杂质越低越好。 （3）磷酸、磷肥生产对磷矿质量的要求 湿法磷酸对磷矿质量的要求： 酸法磷肥P2O5(%)应符合下列要求 一类：w（P2O5）35.0、34.0、33.0; 二类：32.0、31.0、30.0 三类：29.0、28.0 杂质越低越好 过磷酸钙生产对磷矿的质量要求： 中国南方5省磷矿资源 中国磷矿资源平均品位情况（P2O5) P2O5 含量 30% （7％） 25%~30%（15％） 20%~25%（25％） 20%（53％） 平均： 20.36％ 磷肥品种 二、磷酸生产方法 （一）热法磷酸 通过电炉法制得元素磷，然后在燃烧室内燃烧生产氧化物，在水化塔内用水或稀磷酸吸收得到磷酸。 热法磷酸含85%左右的磷酸，浓度高，质量纯。 （二）湿法磷酸 用强无机酸(主要是硫酸)分解磷矿所制得的磷酸，浓度低，含有大量杂质。 第二节、湿法磷酸 一、 原理： 湿法磷酸用硫酸和磨成粉末的富集磷矿作用制得，主要化学反应如下 Ca10F2 （PO4）6+5H2SO4+20H2O =3H3PO4+5CaSO4.nH2O+HF 其中CaSO4中n代表硫酸钙结晶在不同条件下可能出现的三种形态：CaSO4（硬石膏或无水物），CaSO4.1/2H2O（熟石膏或半水物），CaSO4.2H2O（生石膏或二水物） 在上述反应后得到的料浆主要是磷酸和硫酸钙结晶的混合物，固相中还有少量未分解的磷矿和不溶性残渣。需要用过滤的方法将其固相分离后才能得到。因此硫酸钙晶体的形成和晶粒的大小便成为湿法磷酸生产中过滤、洗涤的关键，也正因为如此，湿法磷酸的生产方法常以硫酸钙的形态来命名。 在磷酸溶液中，硫酸钙的溶解度很小，反应开始就会析出晶体沉淀，反应结束后沉淀析出经过滤后分离成滤饼称为“磷石膏” 二、二水物湿法磷酸操作流程见图 1、二水物法是指用硫酸分解磷矿制湿法磷酸时，控制硫酸钙以二水物形态沉淀出来的方法，相应的工艺流程称为二水物流程。 二水物法是湿法磷酸生产上应用最早，最为广泛的生产方法。 2、二水物湿法磷酸操作流程见图 （1）磷酸与硫酸反应生成磷酸和CaSO4.2H2O。 （2）磷酸与石膏的分离,通常用过滤的方法滤出石膏后就得到磷酸溶液 （3）磷酸浓缩,通过上述步骤后制得的磷酸浓度大约含13%P左右,通常需要浓缩至17-24%P后使用.浓缩一般在连续蒸汽加热的真空蒸发器内完成. 3、优缺点 优点： （1）、二水物硫酸钙在稀磷酸溶液中具有很好的稳定性，在生产中不会发生任何形式的相变化而造成结块 （2）、二水物晶体粗大，整齐有利于过滤和洗涤 （3）、稀磷酸对设备、材料的腐蚀相对较轻 （4）、可适应不同的矿种 3、优缺点 缺点： （1）生产的磷酸浓度低，只有26~30%，用于制造磷肥产品时，必须经过浓缩，增了加成本。 （2）磷石膏中P2O5损失大，磷总收率不高 第三节 酸法磷肥的生产 酸法磷肥是用无机酸分解磷矿而制成的磷肥，这类磷肥多属水溶性速效肥。 包括普通过磷酸钙、重过磷酸钙和富过磷酸钙 过磷酸钙简称普钙： 主要成分：磷酸一钙和硫酸钙。 有效磷含量（P2O5）：14-20%，是一种水溶性磷肥。 重过磷酸钙：重过磷酸钙是用磷酸和磷矿粉作用生产的产物，其中不含硫酸钙，有效磷（P2O5）含量40-50%，比普钙高2-3倍，因此称为重钙 富过磷酸钙：用磷酸和浓硫酸来分解磷矿粉所得产品为富过磷酸钙，有效磷（P2O5）含量在30%左右，相当于普钙的2倍，含有硫酸钙，可以被看成是普钙和重钙的混合物。 普钙、重钙和富钙的生产过程大致相同。 一、普钙生产 （一）生产原理： 用硫酸分解磷矿,把磷矿中难溶性的磷酸盐转变为能溶解于水的磷酸一钙(Ca(H2PO4)2.H2O) 。同时,反应中生成的杂质磷石膏（硫酸钙）也残留于产品之中。 反应式如下： 2Ca5F（