无机化工生产与化工工艺学
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无机化工生产与化工工艺学
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无机化工生产与化工工艺学
合肥四方磷复肥企业 陈明信
第一章 无机化工简介及无机化工反响单元工艺概括
1.1 化学工业在世界经济发展中的地位
化学工业是以煤炭、石油、天然气、矿物、生物质等为原料，生产农
用化学品、有机和无机原料、合成资料、精美与专用化学品等产品的重要
家产部门。据统计，化学工业的产品约 60%用于基础工业和交通运输业，
30%用于农业和轻工业， 10%用于建筑资料等其余工业部门。在欧美俄等
化学工业发达国家，化学工业生产总值一般占 GDP 的 5%-7%；占工业总
产值的 7%-10%，在各工业部门中列 2-4 位。从当前我国的工业来看，石
油和化学工业的主要经济指标（销售收入、收益）均居全国工业的首位；
居第二、三位的是电子及通信设施制造业、电力工业。
化学工业的进展与新世纪中的发展特色
新世纪的化学工业以技术创新为发展动力
生产竞争力和新产品新技术开发竞争力是构成化学工业的综合国际
竞争力的主要要素。生产竞争力主要指资源优势、成本优势、经营管理优
势和产质量量性能服务的优势。关于化学工业这样的技术密集型家产，技
术创新是获得优势的重点。新世纪化学工业的技术创新主要包含三个方
面： 1、追踪科学研究的前沿，在技术深度上开拓新的生长领域； 2、与相
关学科之间的互相交错浸透，在技术的广度上经过与新兴家产的交融获取
新的拓展； 3、采纳新的高科技成就改造传统家产，以获取更好的生产结 无机化工生产与化工工艺学
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果。
这些现代化工的前沿科学包含纳米技术、生物工程和化学工程交错、
微生物工程技术、量子化学和分子模拟技术等。
新世纪的化学工业将是可连续发展的绿色家产
绿色化学的核心是“原子经济” ，提高原子利用率。主假如成立生态
工业，包含资源和能源的循环利用、可重生物质代替矿物技术等。
化学工业的资源
化工的主要原料来自矿产资源、农业和林业资源、空气和水、大海资
源以及工业副产品和荒弃物。 最重要的有以下几种化薪资源： 化学矿、煤、
天然气、生物质源、大海资源。
自然界固体矿物有 3000 多种，它们可分为冶金矿物、建筑矿物和化
学矿。化学矿物有很大一部分是用以制造无机盐的矿物， 特称为成盐矿物。
1.3 无机化工反响单元工艺
1.3.1 焙烧、煅烧和烧结
1.3.2 浸取
1.3.3 复分解
无机化工的种类：
1）无机酸工业：硫酸、盐酸、硝酸、磷酸
2）氯碱工业：烧碱、氯气、盐酸、
3）纯碱工业：碳酸钠、碳酸氢钠、氯化铵
4）化肥工业：氮肥、磷肥、钾肥
5）无机盐工业。
单元反响的种类： 无机化工生产与化工工艺学
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1）“湿法”化学加工
2）“热法” 化学加工
3）复分解或置换加工
过程单元操作种类
1）原料准备：矿物破裂、磨细、筛分，优选、选矿。
2）矿物热加工：焙烧、煅烧、烧结。
3）矿物浸取：从固相转移到液相（物理浸取、化学浸取） 。
4）过滤：固液分别（压力式、真空式、离心式） 。
5）溶液精制：蒸馏、吸附、液 -液萃取、离子互换、膜分别、积淀、结晶。
6）蒸发：提高溶液浓度。
7）结晶：形成平均适合粒度的颗粒。
8）干燥：防备结块或分解。
1.3.1 焙烧、煅烧和烧结
焙烧：将矿石、精矿在空气、氯气、氢气、甲烷、一氧化碳、二氧化碳等气流中不加或配加必定的物料，加热至低于炉料的熔点，发生氧化、复原或其余化学变化的单元过程。
煅烧：低于物料熔点的适合温度下，加热物料，使其分解，并除掉所含结晶水，二氧化碳、三氧化硫等挥发性物质的过程。
烧结：高于物料熔点的适合温度下，加复原剂、助熔剂进行的化学转变过程。
焙烧、煅烧和烧结的同样点和差异：
同样点：三者都是高温反响过程。 无机化工生产与化工工艺学
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不一样点：烧结高于物料熔点，焙烧和煅烧低于物料熔点。焙烧和烧结是物
料与增添剂等发生化学反响，煅烧是物料发生反响，失掉结晶水或挥发组
分。
1.3.1.1 焙烧
1.3.1.1.1 焙烧的分类与工业应用
依据反响性质可分红 6 类：
1）氧化焙烧
硫化精矿在低于物料熔点的温度下氧化，使矿石中的部分或所有硫化物变
成氧化物的过程。如，硫铁矿、硫化铜矿、硫化锌矿、辉钼矿、铬铁矿等。
4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2
3FeS2+8O2=Fe3O4+6SO2
2CuS+3O2=2CuO+2SO2
2）硫酸化焙烧
使某些金属硫化物氧化成易溶于水的硫酸盐的焙烧过程。
2MeS+3O2=2MeO+2SO2
（Me：亚金，是一种仿金合金，以铜、铅、锌、镍、锡等为主要原料。 ）
3）挥发焙烧
将硫化物在空气中加热，使提取对象变为挥发性氧化物，并从气态分别出
来。
290～ 400℃
2Pb2S3+9O2 ====== 2Pb2O3+6SO2
4）氯化焙烧
借助于氯化剂（如 Cl2、HCl、NaCl、CaCl2 等）的作用，使物猜中的某些
组分转变为气态或凝集态的氯化物，进而与其余组分分别。 无机化工生产与化工工艺学
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金属氯化物的特色： 熔点低、挥发性高、易被复原，易溶于水或其余溶剂，
各样金属的氯化物生成的难易和性质存在显然差异。
氯化焙烧的特色：原料适应性强，作用温度低，分解率高。
800～ 1000℃
2TiO2+(1+a)C+2Cl2 ======= TiCl4+2aCO+(1-a)CO2
5）复原焙烧
将氯化物预热到必定温度，而后用复原气体（ C、CO、H2、CH4 等）使其
中某些氧化物所有或部分复原。
800～ 1000℃
2BaSO4+2C ====== BaS+2CO2
6）氧化钠化焙烧
向矿石中加入适当的钠化剂（如 Na2CO3、NaCl、Na2SO4），焙烧后生成
易溶于水的钠盐。
Na2CO3+2V2O3+O2 2Na2VO3+2CO2
焙烧过程动力学与影响焙烧速率的要素：外扩散、内扩散、表面反响。
温度高升，反响速率加速（不可以太高）
原料粒度：粒度越小，接触表面越大，反响加速（不可以太小） 。
氧气含量：氧气含量增添，反响速率加速。
（硫铁矿焙烧制硫酸原料气是典型的氧化焙烧工艺。 ）
1.3.1.2 煅烧
煅烧的工业应用
1）制备固体原料或气体原料
CaCO3
CaO + CO2
（石灰石煅烧生成生石灰。 ）
MgCO3
MgO + CO2
