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高纯度磷酸的生产工艺

高纯度磷酸的生产工艺

高纯度磷酸的生产工艺
生产高纯度磷酸的工艺主要包括以下几个步骤：
1. 磷矿原料处理：将磷矿经过选矿、碾磨、浸出等步骤，得到磷酸盐溶液。

2. 磷酸盐溶液精制：采用沉淀分离、离子交换、膜过滤等方法，去除杂质离子，提纯磷酸盐溶液。

3. 离子交换树脂吸附：将提纯后的磷酸盐溶液通过离子交换树脂，将剩余的杂质离子彻底除去，得到高纯度磷酸溶液。

4. 磷酸溶液精制：再次采用膜过滤、蒸发浓缩、结晶分离等方法，将高纯度磷酸溶液进一步提纯。

5. 干燥：将精制后的磷酸溶液经过干燥处理，得到高纯度磷酸固体。

以上是一般工艺流程，不同的生产厂家生产方式和工艺差异会导致不完全相同，但是这些步骤总体是涵盖的。

磷酸精制的生产工艺流程

磷酸精制的生产工艺流程

磷酸精制的生产工艺流程
首先呢，咱们得准备好原材料，这可是基础中的基础啊！原材料的质量和种类会对后面的流程产生很大影响。

接下来就是反应环节啦，这一步其实很关键哟！把原材料按照一定的比例和顺序放进反应容器里。

不过要注意控制反应的条件，比如温度、压力啥的。

根据经验，温度要是控制不好，那可就麻烦啦！
然后呢，会有一些杂质产生，这时候就得进行分离操作。

这个环节可以根据实际情况自行决定具体的分离方法。

我觉得这一步可以更灵活一些，只要能把杂质去除干净就行。

再接下来就是提纯啦！这一步要特别仔细，可不能马虎！刚开始可能会觉得麻烦，但习惯了就好了。

最后一步，对精制好的磷酸进行检测和包装。

小提示：别忘了最后一步哦！。

湿法磷酸生产工艺

湿法磷酸生产工艺
1 、岗位任务 1.1 、用硫酸分解磷矿生成磷酸料浆，控制工艺指标，获得 均匀、粗大、易于过滤洗涤的二水硫酸钙结晶。
1.2 、用强制循环低位真空蒸发冷却料浆，压力控制在2540KPa，移走反应余热，并将含氟尾气送到洗涤系统，经处 理后达标排放。
1.3 、在真空抽吸过滤条件下，采用三次逆流洗涤工艺，将 从消化槽泵送来的料浆进行液固分离和洗涤，控制工艺指标， 尽可能提高过滤强度和洗涤率，达到最高的磷回收率，保证 产品酸质量，并将成品稀酸送稀酸陈化槽。
磷酸生产工艺介绍
一、磷酸车间简介
1.生产任务：以磷石膏和硫酸为原料生产磷酸并进行浓缩 2.生产装置：四套反应装置（单槽30万吨/年×4槽）、六套 过滤装置、十四套浓缩装置（单套10万吨/年×14套） 3.生产工艺：二水物法，湿法磷酸 4.生产流程：将磨矿车间输送来磷矿浆与浓硫酸在萃取槽中 反应，成熟后的料浆通过真空过滤系统进行液固分离，过滤所 得稀酸经过浓缩系统提浓后，供成品车间使用。
二、 概 论
• 相关概念 • “磷矿石”：磷矿石是生产磷酸的主要原料之一，它的
主磷中要矿含成的有分品多是位种氟我有磷国害酸习杂钙惯质，以，其影P2化响O5学了的式磷百通酸分常正含写产量为生计产C，a，故5F其此(P中，O影4磷)3响,矿。较石 大的通常是铁、铝、镁三种，其次是碳酸盐、有机物等。
• “硫酸”：生产磷酸的主要原料之一，我公司采用的均
1.4 、过滤洗涤后的磷石膏用皮带运输送至磷石膏堆场。
2、岗位范围
反应槽、消化槽及其搅拌器，烟气收集器，矿浆和硫酸进 料管，低位闪冷器及轴流泵，预冷凝器、冷凝器及密封 槽、水滴分离器，闪冷真空泵等设备及管线，过滤给料 泵及进出口管线等。
3、生产原理
控制二水物湿法磷酸工艺条件，用硫酸分解磷矿是利用磷 酸和硫酸的化学能，将磷矿中难溶的磷转化成水溶磷， 充分控制好二者的加入条件，即可生成磷酸和硫酸钙结 晶的混合料浆。控制合适的反应条件，可获得粗大、均 匀、易于过滤和洗涤的二水硫酸钙结晶。

磷酸生产工艺教学萃取工序

磷酸生产工艺教学萃取工序

04
磷酸生产中萃取工序的 优化与改进
萃取效率的提高
选用高选择性的萃取剂
01
通过实验筛选，选择对磷酸具有高选择性的萃取剂，提高磷酸
在萃取过程中的分配系数，从而提高萃取效率。
优化萃取工艺条件
02
通过调整萃取温度、压力、混合强度等工艺参数，改善磷酸与
萃取剂之间的相溶性，从而提高萃取效率。
强化传质过程
03
05
磷酸生产中萃取工序的 常见问题与解决方案
萃取效率低
总结词
萃取效率低是磷酸生产中常见的问题，会导致磷酸纯度下降 和生产效率降低。
详细描述
萃取效率低的原因可能包括萃取剂选择不当、萃取温度和压 力控制不当、设备老化或堵塞等。为了解决这个问题，可以 优化萃取剂的选择和配比，控制好萃取温度和压力，定期检 查和清洗设备，以及更换老化的设备。
关键环节
萃取工序是磷酸生产流程中的核 心环节，其效果直接影响到最终 产品的质量和产量。
高效分离
通过萃取工序，能够高效地将磷 酸与其他杂质分离，提高产品的 纯度和收率。
降低能耗
优化萃取工序的操作条件，有助 于降低能耗和生产成本，提高整 体经济效益。
萃取工序对产品质量的影响
01
02
03
纯度提升
通过有效的萃取操作，能 够显著提高磷酸产品的纯 度，满足不同应用领域的 需求。
磷酸生产工艺教学萃 取工序
目录
• 磷酸生产工艺简介 • 萃取工序在磷酸生产中的重要性 • 磷酸生产中的萃取工序流程 • 磷酸生产中萃取工序的优化与改进 • 磷酸生产中萃取工序的常见问题与解决方
案
01
磷酸生产工艺简介
磷酸的定义与性质
01
磷酸是一种常见的无机酸，化学式为H3PO4，常温 下为无色透明液体，有腐蚀性。

磷化工教学课件-第1章-磷化工

磷化工教学课件-第1章-磷化工
湿法 磷酸于1850 年即开始生产，用作制 磷肥的中间体，用于制造肥料。
磷化工产品分类
无机磷化工 有机磷化工 磷系化工材料
无 机 磷 化 工 产 品
有 机 磷 化 工 产 品
1.电子材料 2.能源材料
磷
化 3.光学材料
工 材
料 4.催化剂 5. 生物医用材料
2. 磷化工在国民经济和高新技术发展中的作用
2.磷系阻燃剂在燃烧温度下分解生成不挥发的玻璃状物质，它包覆在聚合物的 表面，这种致密的保护层起隔离层的作用。
无机磷系阻燃剂
主要是红磷、聚磷酸铵(APP)、磷酸二氢铵等磷酸盐，受热分解 出磷酸、偏磷酸和H2O等，并促进成炭覆于基材的表面起到阻燃的 效果。应用于PVC、尼龙环氧树脂、聚酯和聚酰胺等，尤其是对后 两类更为普遍。
电子级磷酸
电子级磷酸属高纯磷酸，高纯磷酸(H3PO4)是电子行业使用的一种超高纯 化学试剂，属于微电子化学产品之一，电子级磷酸广泛应用于超大规模集 成电路、大屏幕液晶显示器等微电子工业，主要用于芯片的湿法清洗和湿 法蚀刻，包括： ①基片涂胶前的清洗； ②光刻过程中的蚀刻及最终去胶； ③硅片本身制作过程中的清洗和绝缘膜蚀刻、半导体膜蚀刻、导体膜蚀刻、 有机材料蚀刻等。
第一章 磷化工发展概况
1
磷化工涵义及其产品分类
2 磷化工在国民经济和高新技术发展
中的作用
3
世界磷化工发展概况
4 中国磷化学工业的发展和进步
我国是磷资源大国，也是磷化工产品的生产和 消费大国。从20世纪五六十年代的初级磷矿加工起 步，我国已经建立起以磷复肥为基础、黄磷深加工 和磷酸盐精细化为主体、无机磷化工与有机磷化工 相配套的现代磷化工技术与产业体系，磷化工已成 为国民经济的重要基础工业，是发展高新技术的重 要支撑。

磷酸盐生产工艺概述(ppt 24页)

磷酸盐生产工艺概述(ppt 24页)
二次电压：一般100V～500V，二次电压较高，使反应区上移，熔 池半径缩小，延长电炉使用寿命。二次电压的提高，使电极电流密 度下降，从而明显降低电极消耗，提高电炉功率因素。电压升高会 使炉气带尘量增加，对精制和回收率造成影响。
炉底功率：炉底功率一般< 240KW/m2。过大电炉寿命缩短，过小 生产强度降低
由于硫酸钙溶解度很小，容易和磷酸分离，所以湿 法磷酸实际上是指硫酸分解磷矿制得的磷酸。
硅石用量：硅石用作助溶剂，炉渣熔点为SiO2/ CaO的重量比所决定。
若>1.07称为酸性炉渣，若<1.07称为碱性炉渣。一般控制0.8~1.2
电炉法黄磷生产工艺条件
二次电压、炉底功率：
功率负荷、电压、电流是电炉的三个重要参数。我国制磷电炉功率 一般1500KVA， 2000KVA， 3000KVA， 3500KVA, 45MVA。
精制时一般控制温度，破坏磷和杂质的胶状结构。 精制时常采用间接蒸气加热，热水搅动(60~70 ℃) 精制时间：60～80℃下，一般需要16小时以上。
热法磷酸生产工艺
完全燃烧法：（一步法）
电炉出来的含元素磷的炉气直接燃烧，炉气中CO也一起燃烧：
P4+10CO+10O2==2P2O5+10CO2+△ 2P2O5+2H2O == 4HPO3 HPO3+H2O == H3PO4
由于硫酸钙溶解度很小，容易和磷酸分离，所以湿 法磷酸实际上是指硫酸分解磷矿制得的流程简 图
尾气水封
热 冷 凝 塔
磷矿石
焦炭 电炉
硅石
冲 渣 水
冷 冷 凝 塔
黄 磷 精制磷
炉制水泥
集渣池
预沉槽 沉磷池
电炉法黄磷生产原理

磷酸工艺

磷酸工艺

磷酸工艺知识讲解第一讲二水湿法磷酸工艺原理一、湿法磷酸生产化学反应原理1、反应方程式：Ca5(PO4)3F + 5H2SO4+ 5n•H2O = 5CaSO4•nH2O + 3H3PO4+ HF↑磷矿石硫酸磷石膏(副产品) 磷酸(产品) 尾气其中，未定变量n有三种值，分别为0、1/2、2，则对应的副产品也分为三种，分别为无水物、半水物与二水物。

同时对应的生产方法也分别叫：无水法、半水法与二水法。

在实际的国内乃至国际工业生产中，二水法磷酸的生产工艺占80%以上。

2、二水法磷酸工艺原理：当n=2时，1中的方程式为：Ca5(PO4)3F + 5H2SO4 + 10H2O = 5CaSO4•2H2O + 3H3PO4+ HF↑3、硫酸分解中磷矿分两步完成①磷矿首先被磷酸分解：Ca5(PO4)3F+7H3PO4=5Ca(H2PO4)2+HF② Ca(H2PO4)2与硫酸反应生成磷酸：5Ca(H2PO4)2 + 5H2SO4 + 10H2O = 5CaSO4•2H2O + 10 H3PO4由上可知，磷矿在反应槽中首先与槽内的磷酸反应，所以工艺上应将硫酸加入点放在磷矿加入点的后面位置。

4、什么叫二水湿法磷酸工艺？磷酸的工业生产方法分为热法生产与湿法生产两类。

从广义上讲，凡是用酸分解磷矿制成的磷酸，称为湿法磷酸，通常用硫酸分解磷矿，所以上述用硫酸分解磷矿，且副产品是二水物的磷酸生产工艺称为二水湿法磷酸工艺。

5、二水法工艺技术主要特点：（与半水法或其它方法相比较）①流程简单、操作稳妥可靠；②装置建厂数量最多，且单系列生产规模最大，居各种工艺之首；③对磷矿适应性强，特别对我国磷矿品位低，杂质含量高的情况尤为适用；④在较低的酸温和较低的酸浓度下操作，使得衬胶设备和不锈钢设备使用寿命延长；⑤二水石膏过滤不受过滤机类型限制，转台式、翻盘式及带式均可使用；⑥工业化磷酸装置P2O5收率一般在94%——96%之间。

二、湿法磷酸生产的原料湿法磷酸生产的主要原料是磷矿与硫酸。

磷酸生产工艺培训

磷酸生产工艺培训
利用可编程逻辑控制器（PLC）技术，对生产过程进行精确控制。
在线监测与故障诊断
运用在线监测技术，实时监测生产过程中的关键参数，及时发现 并处理故障。
优化策略探讨
01
02
03
04
工艺流程优化
通过改进工艺流程，提高生产 效率，降低能耗和排放。
先进控制策略应用
引入先进控制策略，如模糊控 制、神经网络控制等，提高控
固废处理
对磷酸生产过程中产生的固体废弃物进行分类收 集、妥善处理，防止对环境造成污染。
节能减排技术应用实例分享
余热回收
利用热交换器等设备回收磷酸生产过程中的余热，用于加热其他工艺介质或生产热水等，提高能源利用效率。
变频调速
对磷酸生产设备中的电机采用变频调速技术，根据生产需求调节电机转速，降低电能消耗。
应急演练
定期组织磷酸生产应急演练，提 高员工应对突发事件的能力和水
平。
环保法规要求及治理技术进展
排放标准
严格遵守国家和地方环保部门制定的磷 酸生产废气、废水排放标准，确保达标 排放。
VS
总量控制
根据环保部门核定的总量控制指标，合理 安排生产计划和磷酸产量，确保不超总量 排放。
环保法规要求及治理技术进展
用于对粗磷酸进行精制提纯，以获得符合质量要求的磷酸产品。其结构
特点包括蒸馏塔、冷凝器等。性能参数包括处理能力、产品纯度等。
设备操作与维护保养
操作规程
在操作磷酸生产设备前，需熟悉设备操作规程，掌握各设备 的启动、运行和停止等操作步骤。同时，要密切关注设备运 行状况，及时调整操作参数以确保生产安全稳定。
未来发展趋势预测
智能化和自动化技术的应用
随着科技的不断进步，磷酸生产工艺将更加注重智能化和自动化技术的应用，如自动化控制系统、智能传感器等，以 提高生产效率、降低能耗和减少人力成本。

磷酸生产工艺

磷酸生产工艺
湿法磷酸精制装置只能提供基本原材料，工业或食品 级磷酸产品没有下游精细磷化工产品附加价值高，而成本 往往受到原材料价格、技术水平、装置规模、污染物治理 、管理水平等因素影响。此外，湿法磷酸精制涉及到磷矿 选矿和粗酸加工，需要配套硫磺制酸、余热发电等装置， 生产的净化磷酸也还需要考虑进一步深加工。
第一部分 概论
易氧化物过高 （1）间歇停车 ，黄磷燃烧不充分；（2）由于压缩空 气不足，或二次补风不足，造成黄磷燃烧不完全，致使 酸的易氧化物含量高 。
第三部分 磷酸生产——湿法磷酸
定义
从广义的来说，凡是由酸性较强的无机酸或酸 式盐分解磷矿而生产出的磷酸，都可以称为湿法 磷酸。常用的无机酸和酸式盐有硫酸、硝酸、盐 酸、氟硅酸、硫酸氢铵等。
第三部分 磷酸生产——湿法磷酸
➢湿法磷酸生产过程中的化学反应 硫酸分解磷矿粉的主要化学反应为： Ca5(PO4)3F + 5H2SO4 + nH2O ====3H3PO4 + 5CaSO4·nH2O + HF 式中n可以等于0、1/2、2。
➢上述反应实际上是分两个阶段完成的。 第一阶段是返磷酸将磷矿粉分解生成磷酸 一钙溶液； 第二阶段是硫酸与磷酸一钙反应生成磷酸 和硫酸钙（即磷石膏）。
第一部分 概论
热法 湿法 窑法
窑法 燧道窑法磷酸是采用隧道窑为主反应器，以中低品位磷
矿和选矿后的尾矿为原料，通过配料、粉磨、成型，将料坯 做成建筑材料的形状，进入窑炉烧结，含P2O5的窑气用水 合塔吸收，制取工业级磷酸，并回收尾气中的氟，副产氟硅 酸钠，脱磷后的固体残渣直接以建筑用砖形式出窑。
第一部分 概论
第一部分 概论
➢磷酸根离子具有很强的配合能力，能与许多 金属离子生成可溶性的配合物。如Fe3+与PO43可以生成无色的可溶性的配合物[Fe(PO4)2]3-和 [Fe(HPO4)2]-，利用这一性质，分析化学上常 用PO43-掩蔽Fe3+离子。

磷酸生产工艺培训课件

磷酸生产工艺培训课件

反应温度对装置的影响： 1、影响石膏的结晶。
P2O5%
温度
2、过高的温度加快装置设备的腐蚀。
3、过高的温度加快过滤机滤布破损。
操作时注意：当矿品位低、杂质含量高时，温度控制适当提高。

7、液相P2O5浓度
液相P2O5浓度浓度控制即为稀磷酸浓度的控制。
液相 P2O5对装置的影响：
1、影响石膏的结晶。 2、过高的温度加快装置设备的腐蚀。 3、过高的温度加快过滤机滤布破损。
物料衡算的基本关系式应该表示为：
输入的 输出的 积累的 物料量＝ 物料量＋ 物料量
列物料衡算式时应注意，物料平衡是指质量平衡，不是体积或物 质的量(摩尔数)平衡。因为反应前后物料中的分子数不守恒。
F x f1 x f2

湿 法
热法
湿法
就是磷矿通过强酸酸解制得磷酸，目前常用的就是硫酸，当 然还有其他强酸，如硝酸，盐酸，氟硅酸等。主要是因为工 艺不成熟，形成产业化困难，投资成本和生产成本较高 Ca5F(PO4)3+ H2SO4+ nH2O→CaSO4.nH2O↓+ H3PO4 + HF↑ 按操作方式分 按反应类型分 分类
痕量元素和放射性元素：对石膏的处理有影响
与湿法磷酸生产过程有关的晶型有三种： 【二水物】 【α-半水物】 【无水物】
结晶形态
习惯名称 比重 2.32 2.73 2.99
CaSO4.2H2O 生石膏 CaSO4.1/2H2O 熟石膏 CaSO4Ⅱ 硬石膏
理论化学组成% CO2 CaO H2O 46.6 32.5 20.9 55.2 38.6 6.2 58.8 41.2 0
4、硫酸钙转化的相平衡图

湿法磷酸工艺介绍

湿法磷酸工艺介绍

4、岗位设置
新、老系统
班长
泵岗位 （巡检一）
过滤岗位
中控 皮带岗位
浓缩岗位
罐区岗位
5、操作规程
5.1反应工序 5.1.1工序任务
按比例向R301、R302反应槽投加磷矿浆、硫酸、 回磷酸；保证反应槽各项工艺指标均在控制范围， 生产出合格的磷酸料浆；确保反应槽矿浆正常供 应，及时向过滤岗位输送成熟料浆。
湿法磷酸工艺介绍
磷酸车间简介
➢ 生产任务：以磷矿石和硫酸为原料生产磷酸并进行浓缩
➢ 生产装置：两套反应装置、四套过滤装置、六套浓缩装置
➢ 生产工艺：二水物法，湿法磷酸
➢ 生产流程：将机运车间输送来磷矿浆与浓硫酸在萃取槽中 反应，成熟后的料浆通过真空过滤系统进行液 固分离，过滤所得稀酸经过浓缩系统提浓后， 供下游成品车间使用。
5.1.2工艺流程
矿浆贮槽V203中的矿浆经计量后分别被泵入反应槽R301、 R302，通过搅拌桨A301、A302的搅拌作用，与浓硫酸及从 过滤系统送来的回磷酸进行酸解反应。反应槽中磷矿浆与硫 酸的加入量进行比值调节。
磷矿与硫酸的反应为放热反应，为移走过剩的热量，使 反应槽中的料浆保持一定的温度，每个反应槽还分别设置了 三台表面冷却器。表面冷却器在电机的驱动下高速旋转，将 料浆抛洒成液滴状，与掠过料浆表面的冷却空气充分接触换 热，从而达到降温冷却效果。换热后的冷却空气在尾气风机 C301的作用下，进入反应尾气洗涤系统。
子量为98。
2、反应机理
湿法磷酸工艺是采用强无机酸分解磷矿，过滤料浆，分离出 粗磷酸，经净化得纯磷酸的工艺。根据所用无机酸的不同，又可 分为硫酸法、盐酸法、硝酸法等。六国公司采用的是硫酸法。 主反应： Ca5(PO4)3F+5H2SO4+10H2O=3H3PO4+5CaSO4.2H2O+HF 副反应：

磷酸生产工艺

磷酸生产工艺

（2）矿份细度
磷矿的分解速度与矿表面积成正比，提高矿粉细度，可 以加快反应速度；但矿粉过细会增加动力消耗，局部硫酸 钙浓度瞬间增高，造成硫酸钙局部过饱和影响结晶。
（3）搅拌强度
一定的搅拌强度可使物料充分接触，保证传质传热均匀， 使局部环境稳定，但过强的搅拌会使已有的结晶相互碰撞 导致破碎。
（4）回浆量
液相SO3含量过低不利于反应的充分进行，同时硫酸 钙的形成速度也会降低； SO3含量过高时，硫酸钙形成 速度过快，浓度过高会导致析出大量细小结晶。因此，在 调节过程中，应注意控制硫酸的加入量以及加入速度，过 浓过快斗不利于结晶的形成、长大。
保证液相中一定量的SO3浓度可以降低磷酸根的取代 作用；一定的SO3浓度还影响磷酸的生产成本。
由相平衡图可以看出，在一定的反应环境下， P2O5浓 度影响结晶种类和形式。
当矿中MgO及R2O3含量增加时，滤液密度应降低以防止 磷酸盐的大量形成。
（8）料将含固量
保证料浆固含量可以提高搅拌效果，同时合理控制生 产负荷。
固含量过低导致生产负荷降低，装置能力无法提高； 含量过高时，搅拌过程中离子间碰撞加剧，剪切力增大， 容易使结晶变小，不利于输送和过滤。
二水-半水物平衡曲线
二水-无水物平衡曲线
Ⅰ 半水→无水→二水
磷酸浓度P2O5%
CaSO4·nH2O对应的P2O5-T平衡曲线
温度℃
110 100
90 80 70 60 50 40 30 20 10
0
0
Ⅲ Ⅱ
Ⅰ
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
P2O5%
反应控制条件
（1）停留时间τ
当原矿中Mg、R2O3含量高时，过高的固含量会加大结 晶取代作用，导致磷损失。

磷酸生产工艺培训知识(PPT52张)

磷酸生产工艺培训知识(PPT52张)
热法磷酸 热法磷酸工艺成熟、设备简单、易操作管理、产 品纯度高，易经进一步提纯净化生产高纯级产品如电 子级磷酸。 日本供应电子和半导体行业的磷酸全部由高纯黄 磷加工或从热法高纯磷酸再加工而来，这也是近年我 国黄磷和热法酸大量出口的原因。随着电子工业向中 国的迅速转移，未来国内高纯电子级磷酸需求会迅速 增加，将为热法磷酸生产电子级高纯磷酸提供很好的 发展机遇。
两种流程的对比
第二部分 磷酸生产——热法磷酸
磷酸外观不合格 （1）黄磷质量差；（2）燃磷量太大，处理方法是控制 燃磷量并同时降低循环酸温度；（3）酸中未加氧化剂处 理，处理方法是加入双氧水或硝酸。 烟囱有黄烟排出 （1）循环磷酸泵已坏，需要停车修理；（2）文丘里 除雾器喷液量不够，需要调节阀门加大喷液量。 易氧化物过高 （1）间歇停车 ，黄磷燃烧不充分；（2）由于压缩空 气不足，或二次补风不足，造成黄磷燃烧不完全，致使 酸的易氧化物含量高 。
第一部分 概论
二、磷酸的种类及理化指标

工业磷酸
食品磷酸
电子级磷酸
工业级磷酸理化指标
第一部分 概论
食品级磷酸理化指标
第一部分 概论
电子级磷酸理化指标
第一部分 概论
第一部分 概论
三、磷酸的主要用途
肥料 饲料添加剂 工业磷酸盐 食品添加剂 精细磷化学品 电镀，医药
磷酸的主 要用途
磷矿
湿法磷酸
净化 正磷酸 次磷酸
第一部分 概论
磷酸根离子具有很强的配合能力，能与许多 金属离子生成可溶性的配合物。如Fe3+与PO43可以生成无色的可溶性的配合物[Fe(PO4)2]3-和 [Fe(HPO4)2]-，利用这一性质，分析化学上常 用PO43-掩蔽Fe3+离子。 磷酸受强热时脱水 ，依次生成焦磷酸、 三磷酸和多聚的偏磷 酸。三磷酸是链状结 构，多聚的偏磷酸是 环状结构。

第章 磷酸盐工业

第章 磷酸盐工业
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）
从而根据硫酸钙结晶水不同，分为无水物流程、半水物流程 和二水物流程，还有二水-半水流程、半水-二水流程等。
编辑版pppt
14
2、磷矿分解过程
第一阶段是返磷酸将磷矿粉分解生成磷酸一钙溶液； Ca5F (PO4)3+7H3PO4 = 5Ca(H2PO4)2 + HF
40 18 150 111
资料来源： 2007
编辑版pppt
8
3、中国的磷矿资源：
我国的磷矿资源仅次于摩洛哥、美国和俄罗 斯。其中80%分布于云南、贵州、四川、湖北 和湖南五省。但80%是属于中低品位，60%属 于硅质磷酸岩，选矿难度大，难于符合生产高 浓度复合肥的要求。 因此，必须采取多 方位的 利用途径。
除尘器
冷凝塔
废气排放
排渣
受磷槽
磷渣
精制锅
磷泥
编辑版pppt
冷凝池
黄磷
5
二、磷酸盐及其分布
1、磷矿资源简介
1） 磷灰石：含磷物质熔融浆经过冷却、结晶而形成 具有工业开采价值的磷酸盐矿床，典型的是氟磷灰 石[Ca5(PO4)3F]矿床。 2）磷酸钙 Ca3(PO4)2.H2O 3）磷块岩：由海水中的磷酸钙沉积而成，是水成岩 石矿物，主要成分也是氟磷灰石，但成分复杂
P4＋3O2 = 2P2O3 P4＋5O2 = P4O10 P4＋5S2 = P4S10
白磷在隔绝空气400℃加热，可转为红磷，红磷无毒。
编辑版pppt
3
2、电炉法制黄磷
现代工业中生产磷的方法是将磷矿石与焦炭、硅石加热 至熔融状态制得元素磷。电炉法生产磷，是在硅石作助熔剂， 焦炭作还原剂而得以实现的。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第一部分 概论
窑法磷酸 窑法磷酸利用中低品位磷矿和选矿后的尾矿为原料进 行生产，今后必将快速发展。长远来看，窑法磷酸是磷酸生 产的发展方向，但目前尚有许多需要完善之处，因此短时间 内还不会对热法酸和湿法酸产生较大影响。 窑法磷酸企业发展方向：①向磷酸后加工发展，生产磷酸 盐，可结合工艺特点，将所得到的酸分级处理，将质量较好 的酸用于生产食品级、牙膏级、陶瓷级等产品，品质较差的 用于生产基础大宗产品；②尾气中的氟化物必须回收利用， 在规模较小时可将回收的氟硅酸钠外销，当达到一定规模时 则可配套生产氟深加工产品；③加强磷渣利用和提高附加值 的研究。窑法磷酸中磷渣不同于黄磷，其在生产过程中可以 通过配方调节磷渣的组成，如将磷渣制成耐火材料，其附加 值大大高于普通砖。
第一部分 概论

热法
湿法 窑法
湿 法 磷矿通过强酸酸解制得磷酸，目前常用的就是硫酸，当 然还有其他强酸，如硝酸，盐酸，氟硅酸等。主要是因为工 艺不成熟，形成产业化困难，投资成本和生产成本较高。 Ca5F(PO4)3+ H2SO4+ nH2O→CaSO4.nH2O↓+ H3PO4 + HF↑
第一部分 概论
磷酸生产工艺
第一部分 概论

化学性质：磷酸是三元中强酸，分三步电 离，不易挥发，不易分解，不属于氧化性
酸，具有酸的通性 。
与碱反应： NaOH＋H3PO4＝NaH2PO4＋H2O 2NaOH＋H3PO4＝Na2HPO4＋2H2O 3NaOH＋H3PO4＝Na3PO4＋3H2O 与某些盐反应：难挥发性酸制挥发性酸
第二部分 磷酸生产——热法磷酸
制备原理
热 法 磷 酸
生产方法
工艺控制途径
工艺流程及主要设备
生产异常事项分析
第二部分 磷酸生产——热法磷酸
制备原理 （1）燃烧和水合
黄磷燃烧的总反应式为： P4 + 5O2 ======= P4O10 事实上，此反应是一个复杂的多级反应，反应物中除P4O10 外，还存在着少量磷的低级氧化物P4O、P4O2、P4O6等。 在不同温度下，P2O5有不同的水合反应。230 0C时，P2O5与 三个水分子结合，生成磷酸。 P4O10 + 6H2O ===== 4H3PO4
第一部分 概论
湿法磷酸 目前国内湿法磷酸净化技术已经突破国外封锁，企业可 以选择适当的净化技术生产工业级乃至食品级磷酸，湿法 净化磷酸工业生产工业级食品级磷酸将会得到快速发展。 湿法磷酸生产成本与热法磷酸相比将大幅下降，其竞争优 势将明显增强。预计湿法酸净化生产工业级磷酸将迅速发 展起来，取代热法磷酸的幅度将不断增加。 湿法磷酸精制装置只能提供基本原材料，工业或食品 级磷酸产品没有下游精细磷化工产品附加价值高，而成本 往往受到原材料价格、技术水平、装置规模、污染物治理 、管理水平等因素影响。此外，湿法磷酸精制涉及到磷矿 选矿和粗酸加工，需要配套硫磺制酸、余热发电等装置， 生产的净化磷酸也还需要考虑进一步深加工。
第一部分 概论
二、磷酸的种类及理化指标

工业磷酸
食品磷酸
电子级磷酸
工业级磷酸理化指标
第一部分 概论
食品级磷酸理化指标
第一部分 概论
电子级磷酸理化指标
第一部分 概论
第一部分 概论
三、磷酸的主要用途
肥料 饲料添加剂 工业磷酸盐 食品添加剂 精细磷化学品 电镀，医药
磷酸的主 要用途
磷矿
湿法磷酸
净化 正磷酸 次磷酸
主要用于生产磷 肥和各种磷化工 产品
黄磷
赤磷 氢氧化物 氯化物 硫化物 磷化物
有机合成原料
磷铁 阻燃剂 医药化学品 表面活性剂，染料 农药
第一部分 概论
四、磷酸的生产方法

热法
湿法
窑法 热法（一步法，二步法） 将矿在石英SiO2的存在下，在电炉中用焦碳还原得到 元素磷，然后呈蒸汽态逸出（升华），再经燃烧使之氧化 生成P2O5，用水吸收生成磷酸。 Ca(PO4)2 + C + 6SiO2 → P4 ↑ + CO↑ + CaSiO3 P4+ O2 →P4O10 + H2O → [HPO3] 3 + H2O → H3PO4
热法磷酸 热法磷酸工艺成熟、设备简单、易操作管理、产 品纯度高，易经进一步提纯净化生产高纯级产品如电 子级磷酸。 日本供应电子和半导体行业的磷酸全部由高纯黄 磷加工或从热法高纯磷酸再加工而来，这也是近年我 国黄磷和热法酸大量出口的原因。随着电子工业向中 国的迅速转移，未来国内高纯电子级磷酸需求会迅速 增加，将为热法磷酸生产电子级高纯磷酸提供很好的 发展机遇。
700℃时，P2O5与一个水分子结合，生成偏磷酸。 P4O10＋2H2O=4HPO3 450℃时，P2O5与二个水分子结合，生成焦磷酸。 P4O10＋4H2O=2H4P2O7
第二部分 磷酸生产——热法磷酸
（2）雾化和吸收 在磷酸的实际工业生产中，最重要的是黄磷的充分雾 化及磷酸酐的充分水合。 磷酸酐的水合是一个放热反应。P2O5吸收的完全与否 体现了磷酸装置设计的经济性。吸收完全，不仅可降低 黄磷的消耗，而且也可减少环境污染等。由于用磷酸吸 收P2O5比用水吸收速度高很多， 所以多采用低温热法 磷酸循环逐步吸收P2O5，以得到所需磷酸浓度。

热法
湿法 窑法
窑法 燧道窑法磷酸是采用隧道窑为主反应器，以中低品位磷 矿和选矿后的尾矿为原料，通过配料、粉磨、成型，将料坯 做成建筑材料的形状，进入窑炉烧结，含P2O5的窑气用水 合塔吸收，制取工业级磷酸，并回收尾气中的氟，副产氟硅 酸钠，脱磷后的固体残渣直接以建筑用砖形式出窑。
第一部分 概论
五、磷酸生产的发展趋势
第二部分 磷酸生产——热法磷酸
生产方法
完全燃烧法 一段法 优先燃烧法 热 法 磷 酸 燃烧水合一步法 二段法 燃烧水合二步法
NaBr＋H3PO4(浓) ＝ NaH2PO4＋HBr↑
NaI＋H3PO4(浓) ＝ NaH2PO4＋HI↑
第一部分 概论
磷酸根离子具有很强的配合能力，能与许多 金属离子生成可溶性的配合物。如Fe3+与PO43可以生成无色的可溶性的配合物[Fe(PO4)2]3-和 [Fe(HPO4)2]-，利用这一性质，分析化学上常 用PO43-掩蔽Fe3+离子。 磷酸受强热时脱水 ，依次生成焦磷酸、 三磷酸和多聚的偏磷 酸。三磷酸是链状结 构，多聚的偏磷酸是 环状结构。