磷肥熱法磷肥(4)

1、一、黃磷與熱法磷酸一、黃磷與熱法磷酸 二、熱法磷肥二、熱法磷肥 一、黃磷與熱法磷酸一、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 一、黃磷與熱法磷酸一、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)( 72

2、322243 lOSiCagCOgPSiOCPOCa KJ1548 一、黃磷與熱法磷酸一、黃磷與熱法磷酸 （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+3CO 4Fe+P2=2Fe2P 一、黃磷與熱法磷酸一、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

3、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： 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

4、收集器；24沉降槽；25揚(yáng)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 一、黃磷與熱法磷酸一、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。 二、熱法磷肥二、熱法磷肥 熱法磷肥加工方法：熔融法、燒結(jié)

5、法熱法磷肥加工方法：熔融法、燒結(jié)法 品種：品種：(p215表表2-3-3) (一)鈣鎂磷肥 (二)其它熱法磷肥 二、熱法磷肥二、熱法磷肥 (一)鈣鎂磷肥 又稱熔融含鎂磷肥，是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 二、熱法磷肥二、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

6、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 二、熱法磷肥二、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)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 二、熱法磷肥二、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、25 3OCaO以及0.55K2O、FeO/MnO 等， 它具有物理性質(zhì)好，不宜吸潮、不含游

7、離酸、 不結(jié)塊的特性。 二、熱法磷肥二、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 ） 二、熱法磷肥二、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

8、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。 二、熱法磷肥二、熱法磷肥 (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

9、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: 1卷揚(yáng)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； 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) 二、熱法磷肥二、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

10、 鐵中的鎳可以回收利用，具有很高的經(jīng)濟(jì)價值。 二、熱法磷肥二、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 (二)其他熱法磷肥 (1)脫氟磷肥 根據(jù)氟磷灰石中氟離子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 為可被植物吸收的-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。 (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。 (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