磷肥熱法磷肥PPT課件

1、一、黃磷與熱法磷酸（一）電爐法制黃磷世界各國主要將黃磷加工為熱法磷酸，然后制取磷酸鹽肥料(重過磷酸鈣、磷酸銨)。 黃磷的生產(chǎn)方法主要有電爐法和高爐法第四節(jié) 熱法磷酸和熱法磷肥第1頁/共26頁一、黃磷與熱法磷酸（一）電爐法制黃磷在生產(chǎn)中，添加二氧化硅作為助熔劑，可以降低還原溫度，同時石灰變成易熔的爐渣硅酸鈣易于出爐。還原過程的化學(xué)反應(yīng)如下： 這是一個強(qiáng)烈的吸熱反應(yīng)，大約在1100開始發(fā)生，而反應(yīng)加劇則是在形成熔融體之后。在此高溫下，磷以 分子狀態(tài)逸出，然后再結(jié)合成 分子，2 P2P4 。)()(5)(25)(72322243lOSiCagCOgPSiOCPOCaKJ1548第2頁/共26頁一、黃

2、磷與熱法磷酸（一）電爐法制黃磷磷礦石中所含的雜質(zhì)Fe2O3, Al2O3同 SiO2一樣能使反應(yīng)溫度降低，且能加速反應(yīng)進(jìn)行，但其程度不如SiO2 Ca3(PO4)2+5C+3Al2O3=P2+5CO+3(Al2O3CaO) H1615kJ在還原過程中， Fe2O3被還原成金屬鐵，然后與生成的磷的一部分化合成為磷化鐵Fe2P ：Fe2O3+3C=2Fe+3CO4Fe+P2=2Fe2P第3頁/共26頁一、黃磷與熱法磷酸磷化鐵呈熔融態(tài)從爐中排出，冷凝成為磷鐵。生產(chǎn)黃磷的爐料熔點由爐渣的酸度指標(biāo) SiO2/CaO的比值來決定。含SiO2 51.7%和CaO 48.3的偏硅酸鈣CaSiO3的酸度指標(biāo)值為

3、1.07，此時爐渣熔點為1540，即酸度指標(biāo)低于或高于1.07的堿性和酸性爐渣的熔點都比偏硅酸鈣CaSiO3低?，F(xiàn)實生產(chǎn)中，采用0.8SiO2/CaO 1.2為宜。制造黃磷的工藝流程圖如下圖所示：第4頁/共26頁l、2、3儲存磷灰石、焦炭和石英的料斗；4自動秤；5皮帶運輸機(jī)；6漏斗；7環(huán)狀給料器；8爐料斗；9電爐；l0磷鐵車斗；11成粒磨；12爐渣斗車；l3氣體切斷器；14、15電濾器16送風(fēng)機(jī)；17燃燒室；l8螺旋輸送；19冷凝器；20排風(fēng)機(jī)；2l水封；22放氣筒；23磷收集器；24沉降槽；25揚液器；26磷的儲槽；27水加熱；28一熱水泵；29酸性水收集槽；30酸性水用泵；31酸性水高位槽

4、第5頁/共26頁一、黃磷與熱法磷酸(二)熱法磷酸元素磷通過氧化(燃燒)、水化(吸收)制得的磷酸稱為熱法磷酸。熱法磷酸的生產(chǎn)方法主要是液態(tài)磷燃燒法(二步法)。此法又分為水冷法及酸冷兩種，前者是將黃磷燃燒，得到五氧化二磷后用水冷卻和吸收制得磷酸；后者是將燃燒后制得的五氧化二磷用預(yù)先冷卻的磷酸進(jìn)行冷卻和吸收后得到磷酸。此外，還有完全燃燒法、優(yōu)先氧化法、水蒸氣氧化黃磷法及窯法磷酸(KPA法)等。第6頁/共26頁二、熱法磷肥熱法磷肥加工方法：熔融法、燒結(jié)法品種：(p215表2-3-3)(一)鈣鎂磷肥(二)其它熱法磷肥第四節(jié) 熱法磷酸和熱法磷肥第7頁/共26頁二、熱法磷肥(一)鈣鎂磷肥又稱熔融含鎂磷肥，是

5、一種含有磷酸根的硅酸鹽玻璃體的微堿性肥料。無明確的化學(xué)式，主要成分為Ca3(PO4)2與Ca2Si2O4.產(chǎn)品中還含有鎂、鉀、鐵、錳、銅、鋅、鉬等多種元素、肥效好，特別適用于酸性土壤、砂質(zhì)土壤、和缺鎂的貧瘠土壤第8頁/共26頁二、熱法磷肥(一)鈣鎂磷肥1.原料：（1）磷礦雜質(zhì)中MgO與SiO2起有益作用，F(xiàn)e2O3與Al2O3是有害的，塊度控制在10120mm（2）助熔劑作用：降低爐料熔點，改善熔料的流動性，增加肥料中其它營養(yǎng)元素，常用的有：蛇紋石、白云石 (3)燃料：焦炭、無煙煤第9頁/共26頁二、熱法磷肥(一)鈣鎂磷肥2.生產(chǎn)的基本原理：（1）磷礦雜質(zhì)中MgO與SiO2起有益作用，F(xiàn)e2O

6、3與Al2O3是有害的，塊度控制在10120mm（2）助熔劑作用：降低爐料熔點，改善熔料的流動性，增加肥料中其它營養(yǎng)元素，常用的有：蛇紋石、白云石 (3)燃料：焦炭、無煙煤第10頁/共26頁二、熱法磷肥(一)鈣鎂磷肥鈣鎂磷肥具有作物所需的1220有效P2O5，818MgO ，2030SiO2、253OCaO以及0.55K2O、FeO/MnO 等，它具有物理性質(zhì)好，不宜吸潮、不含游離酸、不結(jié)塊的特性。第11頁/共26頁二、熱法磷肥(一)鈣鎂磷肥鈣鎂磷肥生產(chǎn)的首要問題是確定合適的配料比。配料的原則有兩點：生產(chǎn)有效P2O5量較高的產(chǎn)品；有較低爐料熔融溫度，有良好的流動性。鈣鎂磷肥生產(chǎn)配料依據(jù)是控制配

7、料中主要氧化物的摩爾比，如鎂硅比MgOSiO2 ，鎂磷比MgO P2O5，余鈣堿度(CaO+MgO-3P2O5 )/SiO2或玻璃結(jié)構(gòu)因子（Ob /Yb ）第12頁/共26頁二、熱法磷肥(一)鈣鎂磷肥玻璃結(jié)構(gòu)因子(Ob /Yb )是反映鈣鎂磷肥玻璃網(wǎng)絡(luò)大小的參數(shù)。 Ob /Yb大，則玻璃網(wǎng)絡(luò)??； Ob /Yb 小，則玻璃網(wǎng)絡(luò)大， Ob /Yb值的計算式如下：式中CaO、MgO、SiO2 、Al2O3 、FeO、P2O5 分別代表鈣鎂磷肥中CaO、MgO、SiO2 、Al2O3 、FeO、P2O5 的摩爾數(shù)。a、b、c為Al3+、Mg2+、Fe2+ 進(jìn)入玻璃網(wǎng)絡(luò)的分率。第13頁/共26頁二、熱法

8、磷肥(一)鈣鎂磷肥中國研究和生產(chǎn)單位提出的合適配料比為： CaO:MgO:SiO2:P2O5=(3.53.7)：(2.73.5)：(2.52.8)：1，其中MgOSiO2O.981.36；實際生產(chǎn)中，許多工廠控制配料的余鈣堿度，以R表示，要求0.8R1.3。玻璃態(tài)的鈣鎂磷肥是一種在熱力學(xué)上處于介穩(wěn)狀態(tài)的過冷液體，在一定條件下會轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的結(jié)晶態(tài)，只有保持其玻璃體狀態(tài)，避免從玻璃體中析出磷灰石結(jié)晶(反玻璃化)，才能保證產(chǎn)品中有效P2O5 不降低。高爐法制鈣鎂磷肥的工藝流程如圖所示:第14頁/共26頁1卷揚機(jī)；2高爐；3加料泵；4風(fēng)嘴；5爐氣出口管；6出料管；7水淬池；8瀝水式提升機(jī)；9，12儲斗

9、；10回轉(zhuǎn)干燥爐；11斗式提升機(jī)；13球磨機(jī)；14旋風(fēng)分離器；15袋濾器；16，17抽風(fēng)機(jī)第15頁/共26頁二、熱法磷肥(一)鈣鎂磷肥有些鈣鎂磷肥生產(chǎn)廠還副產(chǎn)鎳(磷)鐵，這是因為一般蛇紋石中含有鎳，在高爐中鎳會被一氧化碳還原： NiO+CO=Ni+CO2反應(yīng)生成的鎳與被還原的鐵和磷形成鎳磷鐵，沉入高爐爐底并定期排出，在磷鐵模中凝固成型，鎳鐵中的鎳可以回收利用，具有很高的經(jīng)濟(jì)價值。第16頁/共26頁二、熱法磷肥(二)其他熱法磷肥除鈣鎂磷肥外，還有其他一些熱法磷肥，簡單介紹如下：(1)脫氟磷肥(2)燒結(jié)鈣鈉磷肥(3)偏磷酸鈣(4)鋼渣磷肥第17頁/共26頁(二)其他熱法磷肥(1)脫氟磷肥根據(jù)氟磷灰

10、石中氟離子F-可被離子半徑相近的OH-同晶取代生成羥基磷灰石的原理，在天然磷礦中添加硅砂、無水芒硝等適量的添加劑，在水蒸氣存在下，于1350以上的高溫，使氟磷灰石轉(zhuǎn)變?yōu)榭杀恢参镂盏?磷酸三鈣或硅磷酸鈣可變組成體。因生產(chǎn)方法不同，分為燒結(jié)法和熔融法。產(chǎn)品有效P2O5含量182O或3638。第18頁/共26頁(二)其他熱法磷肥(2)燒結(jié)鈣鈉磷肥在11001300高溫條件下，將磷礦粉、純堿和硅石粉混合而成的爐料按質(zhì)量比為100：35：10的比例在旋轉(zhuǎn)窯里燒結(jié)，得到的以磷酸鈉鈣(CaNaPO4)和硅酸鈣(CaSiO4)為主要成分的肥料，一般P2O5含量為2030。也可用芒硝和焦炭代替部分或全部純堿(碳酸鈉)生產(chǎn)出鈣鈉磷肥。第19頁/共26頁(二)其他熱法磷肥(3)偏磷酸鈣 在豎式爐中，高溫下用氣態(tài) P2O5及水蒸氣與磷灰石反應(yīng)生成熔融狀的偏磷酸鈣，經(jīng)水淬、研磨和篩分后得到細(xì)度為80以上過20目篩的玻璃態(tài)產(chǎn)品，或直接冷卻得到結(jié)晶態(tài)產(chǎn)品。含有等摩爾的CaO(CaO28.3)和P2O5(P2O571.7)，有結(jié)晶態(tài)和玻璃態(tài)兩種形態(tài)，是一種含有效P2O5極高的枸溶性磷肥。第20頁/共26