磷矿和磷酸 湿法磷酸的原料、工艺和经济PDF电子书下载

第一章 磷酸生产的化学原理和经济问题 1

1.1 磷酸及其工艺过程 1

1.2 湿法磷酸生产的化学原理 2

1.3 原料 6

1.3.1 磷矿 6

1.3.2 硫 14

1.4 目前的开发 15

1.4.1 影响目前开发的因素 15

1.4.2 结论 15

参考文献 17

第二章 工业过程的化学原理 18

2.1 过程综述 18

2.1.1 二水物磷酸厂原理综述 18

2.1.2 非二水物流程(半水物流程) 20

2.2 反应和结晶 35

2.2.1 第一阶段：加入反应物 36

2.2.2 三个反应 37

2.2.3 CaO/SO2-4相图：饱和和过饱和 38

2.2.4 分解系统中两个分解段的功用：反应系统的比较 47

2.2.5 硫酸钙的结晶过程和影响因素 52

2.3 结晶成长和粒度分布的数学处理——与经验结果的比较 65

2.3.1 结晶成长 65

2.3.2 结晶晶粒数、年龄和停留时间 66

2.3.3 成核过程 67

2.3.4 结晶成长函数和粒度分布图 68

2.3.5 成核密度的估算 69

2.3.6 结晶粒度分布的计算值和实测值的比较 71

2.3.7 加料速度和停留时间的影响：工业规模工厂的实例研究 71

2.3.8 实用的结论 73

参考文献 73

第三章 过程体系和计算 78

3.1 物料平衡 78

3.1.1 数据准备 78

3.1.2 计算程序和实例研究 79

3.1.3 小结和1000tP2O5/d工厂的物料平衡 85

3.2 循环酸系统 86

3.2.1 定义和重要性 86

3.2.2 系统的不稳定性及其控制 87

3.2.3 计算用图：循环酸算图 88

3.3 热平衡 89

3.3.1 热量来源 90

3.3.2 热量去向 92

3.3.3 热平衡计算 92

3.3.4 实例研究 94

3.4 P2O5损失 96

3.4.1 P2Os损失的定义 96

3.4.2 经济效益 96

3.4.3 磷酸夹带损失 98

3.4.4 机械损失 99

3.4.5 共结晶损失 100

3.4.6 未分解矿损失 101

3.5 氟 101

3.5.1 氟的化学 102

3.5.2 结垢 103

3.5.3 成品酸部位的氟平衡 105

3.5.4 磷酸贮存和浓缩过程中氟的变化 107

符号注释 107

参考文献 108

第四章 磷矿的研磨 109

4.1 磨矿要求 109

4.2 破碎机理；粒度分布 112

4.3 磨矿简史 113

4.4 磷矿磨细所需能量 114

4.4.1 矿种对能耗的影响 114

4.4.2 原料和成品粒度对能耗的影响；理论和实际公式 115

4.4.3 干磨和湿磨对能量消耗的影响 118

4.4.4 开路磨矿与闭路磨矿对能耗的影响 119

4.4.5 能耗和粉碎设备的种类 119

4.4.6 产量对能耗的影响 121

4.5 干磨 121

4.5.1 含水量限度 122

4.5.2 干法磨矿的燃料消耗 122

4.5.3 干磨的能耗 123

4.6 湿磨 123

4.6.1 湿磨的稀释要求 126

4.6.2 湿磨对水平衡的影响 128

4.6.3 湿磨对回收率和操作能力的影响 129

4.6.4 湿磨对球、棒和衬里磨损的影响 130

4.6.5 湿磨对反应器和滤液浓度的影响 130

4.6.6 酸性水磨矿的进展 131

4.7 闭路磨矿 132

4.7.1 磨矿规格的一致性 133

4.7.2 湿磨分级装置 134

4.7.3 干磨分级装置 136

4.8 球磨机 137

4.8.1 操作参数 137

4.8.2 磨机选用 138

4.8.3 应用 139

4.9 棒磨机 139

4.9.1 操作参数 139

4.9.2 应用 144

4.9.3 磨机选择 144

4.10 摆锤式或环辊式磨机 145

4.10.1 作用原理叙述 146

4.10.2 磷矿颗粒在研磨压力下的变化 147

4.10.3 磨矿能力 147

4.10.4 磷矿质量常数 149

4.10.5 功率消耗 149

4.10.6 经济性 149

4.10.7 实例研究 149

4.10.8 最优化 150

4.10.9 改变磷矿质量时生产能力的评定 150

4.11 辊式磨机 151

4.11.1 操作叙述 151

4.11.2 生产能力 151

4.11.3 经济性 153

4.11.4 实例研究：磨机生产能力估算 153

参考文献 154

第五章 反应系统 158

5.1 进料和计量 158

5.1.1 准确计量的必要性 158

5.1.2 计量设备 159

5.2 料浆反应器 161

5.2.1 设计考虑 161

5.3 搅拌 168

5.3.1 搅拌的作用 169

5.3.2 搅拌功率、搅拌流量和叶轮型式 169

5.3.3 功率-速度-尺寸模型 171

5.3.4 无量纲系数的实际使用 177

5.3.5 实例研究 179

5.4 机械消泡 180

5.4.1 理论基础 180

5.4.2 消泡叶轮的直径、速度和动力之间的关系 182

5.4.3 上部叶片的定位：动力消耗 183

5.4.4 安装消泡装置的数目和表面积与产量之比 183

5.4.5 液面上方空间高度 184

5.4.6 用产生泡沫的磷矿时的流型 184

5.4.7 消泡和冷却的结合 184

5.4.8 经济情况 184

5.4.9 实例研究 184

5.5 热量移除 186

5.5.1 热效应 186

5.5.2 现有热量移除技术的比较 186

5.5.3 空气吹扫冷却 187

5.5.4 真空闪蒸冷却 189

5.6 泵送和循环 191

5.6.1 按照反应系统的设计选择泵送或循环设备 192

5.6.2 泵送系统 193

5.6.3 经济情况：投资和能耗费用 194

5.7 氟排放的控制 194

5.7.1 气体洗涤的目的和必要性 194

5.7.2 气体洗涤设备 196

5.7.3 实例研究 202

符号注释 204

参考文献 204

第六章 过滤系统 207

6.1 基本原理 207

6.1.1 目的和准则 207

6.1.2 过滤方程的讨论 208

6.2 影响操作性能的因素 211

6.2.1 料浆的物理性质 211

6.2.2 利用添加剂改进过滤性能：絮凝剂 212

6.3 过滤和滤饼洗涤图；整个过滤系统的P2O5平衡 213

6.3.1 过滤和洗涤图 213

6.3.2 滤饼的洗涤 216

6.3.3 预抽吸 217

6.4 操作人员的专门技能和日常问题 218

6.4.1 生产实践中过滤机的运转 218

6.4.2 过滤机超负荷 219

6.4.3 过滤质量差的结晶 220

6.4.4 滤布的堵塞;水氟钙钇矾 221

6.4.5 过滤机管道系统的结垢 222

6.5 过滤机的选择 223

6.5.1 过滤机类型 223

6.5.2 选择的依据 224

参考文献 227

第七章 磷酸浓缩系统 228

7.1 过程设计考虑 228

7.1.1 影响过程设计的因素 229

7.1.2 单级还是多级? 230

7.1.3 热平衡和能量费用 230

7.2 设备设计的考虑 232

7.2.1 热交换器 232

7.2.2 汽包 236

7.2.3 冷凝器 236

7.2.4 真空泵 237

7.2.5 酸循环泵 237

7.3 过磷酸 238

参考文献 238

第八章 产品酸中的杂质和淤渣 240

8.1 产品酸中的杂质 240

8.1.1 工艺过程杂质 240

8.1.2 磷矿带入的常见杂质 241

8.1.3 痕量元素 243

8.2 湿法磷酸淤渣 244

8.2.1 淤渣的起源 244

8.2.2 一般淤渣的组成 245

8.2.3 淤渣量的预测 246

8.2.4 对酸的质量要求 246

8.3 去除淤渣的方法 247

8.3.1 留存于最终产品中 247

8.3.2 两次沉降：底流循环 247

8.3.3 沉降后随底流过滤 248

8.3.4 中间净化 248

8.3.5 尽量减少淤渣中的磷酸盐沉淀 250

8.4 澄清设备 250

8.4.1 传统澄清法：沉降槽 250

8.4.2 层板式增稠器(倾斜板式沉降槽) 252

8.4.3 过滤 254

8.4.4 倾析式离心机 254

8.5 铀回收 256

8.5.1 基本萃取流程 257

8.5.2 萃取原理 257

8.5.3 溶剂 257

8.5.4 需处理酸的浓度 258

8.5.5 工艺 258

8.5.6 使用的几个主要方法 260

8.5.7 铀回收对磷酸厂的影响 263

8.5.8 铀回收装置的经济性 263

参考文献 264

第九章 石膏的处理 266

9.1 排入流动水域 266

9.2 在陆地上筑堤修池 268

9.2.1 物料平衡 269

9.2.2 设计问题 270

9.2.3 渗漏 272

9.2.4 氟的排放 273

9.2.5 石膏池堆置的经济性 274

9.3 有用产品 275

9.3.1 墙粉和墙粉制品 275

9.3.2 水泥缓凝剂 275

9.3.3 硫酸和水泥 276

9.3.4 土壤调理剂 278

9.3.5 硫酸铵 278

参考文献 278

第十章 腐蚀 281

10.1 磷酸生产中的腐蚀问题 281

10.2 引起腐蚀的因素 282

10.2.1 周边速度 282

10.2.2 温度 282

10.2.3 硫酸 283

10.2.4 氟 283

10.2.5 氯 283

10.2.6 磷酸的还原性质 286

10.3 腐蚀的即时监测 287

10.4 推荐用于磷酸生产的合金 287

参考文献 288

第十一章 投资和生产成本 289

11.1 投资费用 289

11.1.1 定义和厂址因素 289

11.1.2 投资费用曲线 290

11.2 生产成本 291

11.2.1 成本组成 291

11.2.2 实例研究 292

11.3 维修费用 293

11.3.1 原料 294

11.3.2 装置规模 294

11.3.3 装置年龄 295

11.3.4 工艺设计的影响 295

11.3.5 地理影响 296

11.3.6 年度停车 296

11.4 不同磷矿的经济比较 297

11.4.1 第一步：情况分析 297

11.4.2 建立数学模型 298

11.4.3 成本比较计算：对两种不同磷矿质量的实例研究 300

符号注释 304

参考文献 304

附录A 磷矿数据表 305

A.1 使用说明 305

A.1.1 目的 305

A.1.2 资料内容及使用方法 305

A.2 数据表 307

表1 阿尔及利亚翁克山矿 307

表2 巴西塔皮拉矿 308

表3 芬兰锡林贾维磷灰石 308

表4A 以色列津磷矿 309

表4B 以色列奥隆磷矿 309

表5 约旦73-75BPL矿 310

表6A 摩洛哥胡里卜盖70-71BPL矿 310

表6B 摩洛哥尤素菲亚74-75BPL矿 311

表6C 摩洛哥尤素菲亚68-69BPL矿 311

表7 塞内加尔塔伊巴矿 312

表8A 多哥78-80BPL2矿 312

表8B 多哥达格巴蒂70BPL矿 313

表9 突尼斯拉维姆迪拉矿 313

表10A 美国佛罗里达72BPL矿 314

表10B 美国佛罗里达68-70BPL矿 314

表10C 美国得克萨斯海湾72BPL矿 315

表10D 美国煨烧双浮选北卡罗莱纳精矿 315

表11 苏联科拉80BPL矿 316

表12 叙利亚赫奈菲斯68-72BPL矿 316

附录B 有用图表 317

B.1 表 317

表B1 磷矿和磷酸盐产品的历年价格 317

表B2 一般单位的换算因子 317

B.2 图 319

图B.1 磷酸的相对密度 319

图B.2 P2O5浓度(重量百分率)对相对密度的影响 320

图B.3 磷酸的比热容 321

图B.4 纯磷酸的P2O5浓度和温度对粘度的影响 321

图B.5 粗磷酸(佛罗里达矿)的P2O5浓度和温度对粘度的影响 322

图B.6 不同绝对压力下P2Os浓度对佛罗里达磷酸沸点的影响 322

图B.7 纯磷酸浓度对蒸气压的影响 323

图B.8 佛罗里达矿粗制磷酸浓度对蒸气压的影响 323