化學肥料的生產(chǎn)方法和原理生產(chǎn)化學肥料的原料一課件

第二章化學肥料的生產(chǎn)方法和原理第二章化學肥料的生產(chǎn)方法和原理1第一節(jié)生產(chǎn)化學肥料的原料一、天然礦物原料磷灰石、磷塊巖(氟磷酸鈣Ca5F(PO4)3)、鉀石鹽(KCl和NaCl混合物)、光鹵石（KCl·MgCl2·6H2O）、霞石(K2OAl2O32SiO2)、鉀鹽鎂礬（KCl·MgSO4·3H2O）、明礬石(K2O3Al2O34SO36H2O)、硝石(NaNO3)等目前氮肥均以渣油、天然氣、煤等為原料將空氣中的氮固定為氨，利用氨進一步加工為各種氮肥，但是磷肥、鉀肥是依靠天然礦物原料生產(chǎn)出來的，所以化學肥料也常被稱之為礦物肥料。比如說自然界中的硫磺與硫鐵礦，都可以用來生產(chǎn)硫酸，而生產(chǎn)出來的硫酸分解磷礦可以制出磷肥。硫雖然不是植物的主要營養(yǎng)元素,含硫礦物卻被認為是制造化學肥料的重要原料之一。第一節(jié)生產(chǎn)化學肥料的原料一、天然礦物原料磷灰石、磷塊巖(2天然礦物（兩大類）水溶性：水不溶性：鉀長石、光鹵石、硝石磷灰石、明礬石水不溶性礦物生產(chǎn)化學肥料時，首先必須進行化學加工，使其成為作物所能吸收的水溶性或微溶性物質(zhì)，然后經(jīng)過除去雜質(zhì)、蒸發(fā)、結(jié)晶等工序制成成品。水溶性礦物生產(chǎn)化學肥料，加工比較簡單，僅需溶解富集、分離和提純的過程。天然礦物（兩大類）水溶性：水不溶性：鉀長石、光鹵石、硝石磷灰3二、鹽湖湖水

鹽湖的組成因地而異，其可能含有的離子為Li+、Na+、K+、Rb+、Cs+、Mg2+、Ca2+CI-、Br-、HCO-3、CO32-、B4O72-、BO2-它們除了生產(chǎn)NaCl、Na2SO4，Na2CO3、Na2B4O7、MgCl2等大宗無機鹽外，還可生產(chǎn)KCl、K2SO4、MgSO4等化學肥料。很多化學肥料是用酸、堿、鹽和其它化工產(chǎn)品制造的。例如：三、化工原料硝酸銨是由硝酸和氨中和而成的，硝酸鉀是由硝酸鈉和氯化鉀復分解而成的，尿素是由氨和二氧化碳直接合成的。二、鹽湖湖水鹽湖的組成因地而異，其可能含有的離子為很多化學4四、工業(yè)廢料很多微量元素肥料是利用工業(yè)廢料來生產(chǎn)的例如：電解銅廠的銅泥可以用來生產(chǎn)銅肥；廢汽車回爐煉鋼的鋅塵、煉鋅廠、鍍鋅廠的廢渣可以用來生產(chǎn)鋅肥；洗滌鋼板所得的酸洗液可以用于生產(chǎn)鐵肥等。美國微量元素肥料中的70％原料來自綜合回收，只有30％來自天然資源或原礦。利用工業(yè)廢料生產(chǎn)肥料，既可綜合利用資源，又可消除“三廢”，減少污染，保護環(huán)境，實為一舉兩得。四、工業(yè)廢料很多微量元素肥料是利用工業(yè)廢料來生產(chǎn)的美國微量元5在生產(chǎn)化學肥料時，由于所用的原料和產(chǎn)品種類不同，加工方法也就各異。即使用同一種原料生產(chǎn)同一種產(chǎn)品，也可以有多種多樣的方法。第二節(jié)生產(chǎn)化學肥料的基本方法以磷灰石（Ca5F(PO4)3)生產(chǎn)磷酸為例，既可用硫酸、硝酸、鹽酸等無機酸使之分解，然后利用生成沉淀（過濾）和溶劑萃取等方法除去CaS04、Ca(N03)2和CaCl2而得到磷酸；也可以在電爐中用焦炭還原先制得黃磷，而后經(jīng)氧化和水吸收而得磷酸。得到磷酸以后進一步加工成為肥料時，方法就更多了。在生產(chǎn)化學肥料時，由于所用的原料和產(chǎn)品種類不同，加工方法也就6在化學肥料生產(chǎn)過程中，可以設想一個“標本”流程，將各種原料制造各種肥料生產(chǎn)過程中的重要工序都概括其中，而每一種肥料的具體的工藝流程可以只是這種標本流程的一部分。由于水不溶性礦物加工成為化學肥料需要的工序最多，因此將它的加工流程作為標本流程來介紹．熱法加工濕法加工用無機酸將礦石分解在高溫下，將礦石與助劑進行燒結(jié)、熔融、還原、水熱法處理等使其變?yōu)樗苄晕镔|(zhì)。如明礬石的高溫焙燒首先將礦物進行破碎和粉碎，然后進行篩選。水不溶礦物的加工（兩種）在化學肥料生產(chǎn)過程中，可以設想一個“標本”流程，將7分解沉淀如溶液中只含生產(chǎn)所需最終產(chǎn)品蒸發(fā)、結(jié)晶冷卻、結(jié)晶分解分級結(jié)晶溶液中含多種組分利用水鹽相圖進行控制過濾、沉降洗滌為了使產(chǎn)品具有一定的粒度和結(jié)晶性能，不易結(jié)塊和不易潮解；便于運輸、貯存和機械施肥造粒、包裝機械混合若生產(chǎn)多元肥料可將各種營養(yǎng)元素分離分解沉淀如溶液中只含生蒸發(fā)、結(jié)晶冷卻、結(jié)晶分解分級結(jié)晶溶液中8一、礦石的破碎和粉碎大塊礦石小塊礦石破碎粉末粉碎破碎和粉碎后的粒度取決于后繼工序的工藝要求例如：當磷礦石用電爐生產(chǎn)黃磷時，為了使爐料之間有較大的自由空間以便通風良好，礦石的塊度應控制在25-250mm之間。用硫酸分解磷礦石制取磷酸時，必須將礦石粉碎到80目，用硝酸分解磷礦石時，則只要粉碎到40目；而磷礦石用來制造過磷酸鈣時，則要求將其中70-80％粉碎到通過200目。用礦石制造肥料時，首先將其破碎與粉碎，使其具有一定的粒度，然后再進行化學加工。一、礦石的破碎和粉碎大塊礦石小塊礦石破碎粉末粉碎破碎和粉碎后9破碎和粉碎都有專用的機器，種類很多。以壓應力為主的破碎機（顎式破碎機、對輥破碎機）以沖擊力為主的破碎機（錘式破碎機）以剪切力為主的粉碎機（輪碾機、球磨機）為了節(jié)省動力，礦石一般多分成幾級破碎，將各種破碎機配合使用。顎式破碎機一般用作粗碎；圓錐破碎機、雙輥破碎機及反擊式用于中碎和細碎。破碎和粉碎都有專用的機器，種類很多。以壓應力為主的破碎機（顎10顎式破碎機顎式破碎機11圓錐破碎機圓錐破碎機12雙輥破碎機雙輥破碎機13鐵柵篩電磁器震動篩斗式提升機鐵柵篩電磁器震動篩斗式提升機14二、篩分和分級

篩分法：使物料通過帶有不同孔眼的篩子，較大顆粒留在篩上，較小顆粒通過孔眼落下的分選方法。每一種篩子都能把物料分成兩種粒度。經(jīng)過破碎，礦石按顆粒大小分選的方法有篩分法和分級法。預先篩分：檢查篩分控制篩分破碎前進行，除去細粒，防止礦石過度粉碎并提高破碎機的生產(chǎn)能力為了控制破碎產(chǎn)品的粒度，進一步提高破碎機的生產(chǎn)能力控制最終破碎的粒度，使之滿足后繼工序的工藝要求二、篩分和分級篩分法：使物料通過帶有不同孔眼的篩子，較大15分級：固體物料在流體中，依其沉降速度不同而按粒度大小分類的方法水力分級法空氣分級法適用于直徑為1-3mm的顆粒適用于直徑小于0.5mm的固體顆粒旋液分離器分級：固體物料在流體中，依其沉降速度不同而按粒度大小分類的方16三、礦石的精選選礦的目的：把有用的礦物和脈石分開，提高礦石的品位。礦石中，有的礦石可以利用，有的礦石不能利用，這種無法利用的礦物稱為脈石礦物或簡稱脈石礦石的品位↑浸取液的消耗↓產(chǎn)品純度↑礦石的品位太低，不僅在經(jīng)濟上是不合理的，而且在技術(shù)上也是無法實現(xiàn)的。隨高品位礦石的不斷減少和選礦技術(shù)的不斷進步，低品位礦石也可用于工業(yè)生產(chǎn)如：磷礦石原來含P205都在31％以上，現(xiàn)在含量為13％的原礦，經(jīng)浮選后也可用于工業(yè)生產(chǎn)三、礦石的精選選礦的目的：把有用的礦物和脈石分開，提高17精選：利用礦石中各組分的物理或物理化學性質(zhì)上的差異將有用成份富集的方法。重力選：利用礦石中各組分比重的差異選別的方法。在水、有機溶劑中或方鉛礦等所配制的懸浮液（重介質(zhì)選礦）中進行，或在氣流中進行。磁選：利用礦物的磁化系數(shù)不同而進行選別的方法。強磁性：磁鐵礦、鈦磁鐵礦、磁黃鐵礦等非磁性：方解石、石英等弱磁性：赤鐵礦、褐鐵礦、菱鐵礦、鈦鐵礦、水錳礦、軟錳礦等根據(jù)礦物的磁化系數(shù)大小手選、磁選、浮選、摩擦選、放射選、重力選、光電選、電力選等。精選：利用礦石中各組分的物理或物理化學性質(zhì)上的差異將有用成份18浮選（泡沫浮游選礦法）

利用礦石中各組分被水潤濕程度的差異礦物懸浮在水中鼓入空氣泡易被水潤濕的（沉）不易被水潤濕的（?。┙^大多數(shù)礦物均易被水潤濕，因此必須加入一種捕收劑，使各種礦物具有不同的潤濕性以達到分離的目的。能使某些礦物表面生成一層憎水膜，使其與氣體泡沫結(jié)合而使礦物上浮的物質(zhì)，稱為捕收劑。浮選（泡沫浮游選礦法）

利用礦石中各組分被水潤濕程度的差異礦19在浮選時，為了促使流體形成結(jié)實外膜的氣泡，生成能較長時間存在的大量泡沫，要添加起泡劑。起泡劑都是表面活性物質(zhì)，含有-OH、-NH2、-COOH、＝CO等極性基團。起泡劑在礦漿中定向吸附在空氣與水的界面上，其極性基朝向水，非極性基朝向空氣。這樣當氣泡互相接觸時，就不易兼并破裂。又由于起泡劑分子的定向吸附作用，使氣液界面上的界面張力降低，氣泡變得較為堅韌穩(wěn)定。常用的起泡劑有松油、桉樹油、煤焦油、甲酚及某些高級醇在浮選時，為了促使流體形成結(jié)實外膜的氣泡，生成能較長20為了增加礦石中非上浮組分的親水性而使之完全地沉底，以提高選礦效果，要添加抑制劑。為了改變浮選介質(zhì)的PH值，調(diào)節(jié)其它藥劑的作用，消除有害離子的影響和調(diào)節(jié)泥漿的分散度及絮凝度，還要添加調(diào)節(jié)劑，如石灰、碳酸鈉、硫酸、磷酸鹽及硫化鈉等。如氰化物、水玻璃、石灰、氨水等。各種藥劑的用量都很少，浮選每噸礦石，多者只要數(shù)百克，少者僅僅需要數(shù)克。有的藥劑兼有幾種作用，如硫化鈉既是抑制劑，又是PH調(diào)節(jié)劑。為了增加礦石中非上浮組分的親水性而使之完全地沉21正浮選將其中的有用成份浮入泡沫產(chǎn)物中，而將脈石礦物留在礦漿中反浮選將脈石礦物浮入泡沫產(chǎn)物而將有用礦物留在非泡沫產(chǎn)物中如礦物中含有兩種或兩種以上的有用礦物，其浮選方法有兩種：優(yōu)先浮選將有用礦物依次地一個一個地選出為單一的精礦。混合浮選先將有用礦物共同選出為混合精礦，隨后再把混合精選中的有用礦物一一選別。正浮選將其中的有用成份浮入泡沫產(chǎn)物中，而將脈石礦物留在礦漿中22浮選法的選分效率比較高，它能有效地將品位很低的礦石選成高品位的精礦，特別是對于細粒浸染、成分復雜的礦石，采用浮選最為合適，但由于使用浮選藥劑，故選礦成本較高。在選礦時，為了將其中的有用成分一一分離，往往同時采用幾種方法。含P2O5＞30％的磷灰石精礦浮選法含鈦鐵礦、磁鐵礦的低品位磷礦石重力選鈦鐵礦、磁鐵礦磁選法含TiO248.48％的鈦精礦含鐵67.68％的鐵精礦浮選法的選分效率比較高，它能有效地將品位很低的礦23上述各種選礦方法稱為物理選礦法（礦石的化學結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化）有些選礦方法是使礦石經(jīng)過化學變化之后而進行的例如在我國某地磷礦石的富集中，采用了焙燒富集法，就是化學選礦的一例。磷礦中伴生有大量的石灰石石灰石分解成石灰消化為消石灰焙燒水重力選P205由24%提高至30%評價某種礦石是否具有工業(yè)開采價值：開采本身的條件，原礦的品位，可選性如何。上述各種選礦方法稱為物理選礦法（礦石的化學結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化）有24四、礦石的熱化學加工某些礦石要經(jīng)過高溫處理才能成為化學肥料。煅燒：將礦石在高溫下處理，使礦石分解出CO2和H2O如：石灰石加熱放出二氧化碳，明礬石加熱放出結(jié)構(gòu)水燒結(jié)：將礦石與石灰、純堿、硫酸鈉、亞硫酸鈉等燒結(jié)劑混合加熱使之成半熔融狀態(tài)，礦石即與燒結(jié)劑反應。熔融：在比燒結(jié)更高的溫度下進行，此時爐料全部成為熔體，爐料之間的反應即在熔體中進行。如：磷灰石與橄欖石共熔，可制得枸溶性的熱法磷肥。四、礦石的熱化學加工某些礦石要經(jīng)過高溫處理才能成為化學肥料。25反應溫度↑化學反應和擴散↑溫度過高不應該燒結(jié)和熔融的爐料可能會結(jié)瘤和掛壁通風不均加熱不勻出現(xiàn)過燒和生燒現(xiàn)象下料困難和爐襯被燒壞爐料的破碎度↑傳熱的阻力↓顆粒彼此間的接觸表面積↑豎窯塊度太小，會造成通風困難回轉(zhuǎn)爐和沸騰爐過細的礦粉會使爐氣嚴重夾帶粉塵反應溫度↑化學反應和擴散↑溫度過高不應該燒結(jié)和熔融的爐料可能26爐料中反應組分的濃度↑（經(jīng)過精選除去脈石）反應速率↑當反應劑之一是氣相時，提高氣相中該組分的濃度氧化焙燒時提高氧的濃度還原焙燒時提高一氧化碳和氫的濃度把爐料預先壓制成團，使反應組分的顆粒彼此更加緊密接觸當必須用豎窯進行礦石的高溫處理時，也必須將粉末爐料壓制成團。反應速率↑爐料中反應組分的濃度↑（經(jīng)過精選除去脈石）反應速率↑當反應劑27在焙燒過程中攪拌固體物料，使反應物料的表面從反應生成物的覆蓋層中解放出來，促使尚未反應的各種物料接觸，以便加快焙燒和燒結(jié)過程。此外，攪拌可使爐料受熱均勻，避免爐料過燒和掛壁，使用轉(zhuǎn)爐可以達到攪拌的目的。在焙燒過程中攪拌固體物料，使反應物料的表面從反應生成28五、礦石的濕法加工

（利用溶劑使其有用組分進入溶液，然后再將溶液進一

步加工）水：有用組分是水溶性的酸、堿溶液：水不溶性的溶劑在化學肥料生產(chǎn)中，較常用的是各種無機酸處理水不溶礦物。1、溶解礦石中不溶性組分不多，用溶劑處理后的殘渣很少物理溶解：化學溶解：溶質(zhì)的化學組成沒有變化溶質(zhì)與溶劑之間發(fā)生化學變化如：磷灰石溶解于硝酸時生成磷酸和硝酸鈣而放出氟化氫氣體。如:鉀石鹽溶解時，KCl和NaCl的化學成分并沒有變化。五、礦石的濕法加工

（利用溶劑使其有用組分進入溶液，然后再將292、浸?。河萌軇┨幚砗蟮臍堅枯^大，可溶組分要從其中提出從光鹵石中提取KCl，用氨水提取明礬石中的硫酸鹽。3、影響溶解和浸取的因素溫度↑a.最有效和最常用的辦法：擴散系數(shù)↑溶液的粘度↓擴散速度↑多數(shù)鹽類的溶解度C0↑(C為溶液中的實際濃度)溶解推動力(C0

-C)↑溶解速度↑溶解速度↑2、浸?。河萌軇┨幚砗蟮臍堅枯^大，可溶組分要從其中提出從光30b.溶液中的實際濃度C↓溶解推動力↑使用純?nèi)軇┖椭迫∠∪芤簳r,溶解和浸取的速度↑后繼蒸發(fā)工序的負荷↑c.粒度大小和顆粒形狀粒度↓單位質(zhì)量的表面積↑愈不規(guī)則的固體溶解速率↑溶解↑另一方面，粒度太細，液體循環(huán)流動會受到阻礙表面作用得不到充分利用，且使后繼的液固分離發(fā)生困難粒度范圍要窄，以使各顆粒所需的溶解時間幾乎相等。b.溶液中的實際濃度C↓溶解推動力↑使用純?nèi)軇┖椭迫∠∪芤?1d.固體物料的孔隙率↑浸取便愈容易∴燒結(jié)時避免礦石熔融結(jié)成堅實的熔塊e.在溶解和浸取時加強攪動增加渦流擴散，促使溶質(zhì)從固體顆粒表面向溶液本體移動浸取過程一般以逆流方式進行殘渣中帶走有效組分的含量↓從浸取設備出來的殘渣用以浸取的純?nèi)軇┗蛳∪芤篸.固體物料的孔隙率↑浸取便愈容易∴燒結(jié)時避免礦石熔融結(jié)成堅32六、鹽類的結(jié)晶化學肥料一般都要制成固體出售，在許多情況下，還要求顆粒的粒度均勻，流動性良好，容易包裝和貯存。顆粒粗大的晶體對沉降、過濾、洗滌、干燥等后繼工序有利。但在粗大的晶粒之間往往含有母液，從而影響成品的純度。此外，結(jié)晶也是產(chǎn)品提純的一種方法。晶體可以從熔體、溶液中和氣相中析出，而以從水溶液中析出的過程最為常用。六、鹽類的結(jié)晶化學肥料一般都要制成固體出售，在許33一定要冷卻到低于飽和溫度以下的某一溫度以后，使溶液具有一定的過飽和度，才開始有晶體生成。S=C/C0=C-C0過冷溫度差溶液的過飽和度將各種溫度下不會自發(fā)結(jié)晶的過飽和濃度曲線和溶解度曲線同時表示在濃度-溫度圖上一定要冷卻到低于飽和溫度以下的某一溫度以后，使溶液具有一定的34化學肥料的生產(chǎn)方法和原理生產(chǎn)化學肥料的原料一課件35實際生產(chǎn)中，在結(jié)晶器的某一區(qū)間，往往由于機械沖擊、摩擦或強烈攪拌而形成晶核。其它如電場、磁場、紫外線、x光、射線、聲波、超聲波等外界因素均能促使晶核形成。例如靜止的清水能過冷40℃而不至結(jié)冰，在攪拌時，過冷0.5℃就會自發(fā)形成晶核而結(jié)晶。實際生產(chǎn)中，在結(jié)晶器的某一區(qū)間，往往由于機械沖擊、摩擦或強烈36七、吸濕性和結(jié)塊性微量的雜質(zhì)可以使吸濕性大為增加，例如NaCI中含有微量的CaCl2時，就可以使其結(jié)塊性增加。將產(chǎn)品貯藏在干燥的空氣中，或密封的容器中防止結(jié)塊的方法顆粒間彼此接觸↓結(jié)塊性↓要求顆粒大小均勻采用覆蓋劑。如：石膏、高嶺土、硅藻土、氯化鋅和合成樹脂。這些具有高度分散性的物質(zhì)只需要添加少量，即顯著地起到防止結(jié)塊的作用。各種化學肥料除了純度合乎要求以外，還要求吸濕性和結(jié)塊性小，松散性好。肥料的吸濕性和結(jié)塊性影響貯藏和施用，因此為評價其性能優(yōu)劣的重要指標之一。吸濕性↑結(jié)塊性↑七、吸濕性和結(jié)塊性微量的雜質(zhì)可以使吸濕性大為增加，例如Na37第二章化學肥料的生產(chǎn)方法和原理第二章化學肥料的生產(chǎn)方法和原理38第一節(jié)生產(chǎn)化學肥料的原料一、天然礦物原料磷灰石、磷塊巖(氟磷酸鈣Ca5F(PO4)3)、鉀石鹽(KCl和NaCl混合物)、光鹵石（KCl·MgCl2·6H2O）、霞石(K2OAl2O32SiO2)、鉀鹽鎂礬（KCl·MgSO4·3H2O）、明礬石(K2O3Al2O34SO36H2O)、硝石(NaNO3)等目前氮肥均以渣油、天然氣、煤等為原料將空氣中的氮固定為氨，利用氨進一步加工為各種氮肥，但是磷肥、鉀肥是依靠天然礦物原料生產(chǎn)出來的，所以化學肥料也常被稱之為礦物肥料。比如說自然界中的硫磺與硫鐵礦，都可以用來生產(chǎn)硫酸，而生產(chǎn)出來的硫酸分解磷礦可以制出磷肥。硫雖然不是植物的主要營養(yǎng)元素,含硫礦物卻被認為是制造化學肥料的重要原料之一。第一節(jié)生產(chǎn)化學肥料的原料一、天然礦物原料磷灰石、磷塊巖(39天然礦物（兩大類）水溶性：水不溶性：鉀長石、光鹵石、硝石磷灰石、明礬石水不溶性礦物生產(chǎn)化學肥料時，首先必須進行化學加工，使其成為作物所能吸收的水溶性或微溶性物質(zhì)，然后經(jīng)過除去雜質(zhì)、蒸發(fā)、結(jié)晶等工序制成成品。水溶性礦物生產(chǎn)化學肥料，加工比較簡單，僅需溶解富集、分離和提純的過程。天然礦物（兩大類）水溶性：水不溶性：鉀長石、光鹵石、硝石磷灰40二、鹽湖湖水

鹽湖的組成因地而異，其可能含有的離子為Li+、Na+、K+、Rb+、Cs+、Mg2+、Ca2+CI-、Br-、HCO-3、CO32-、B4O72-、BO2-它們除了生產(chǎn)NaCl、Na2SO4，Na2CO3、Na2B4O7、MgCl2等大宗無機鹽外，還可生產(chǎn)KCl、K2SO4、MgSO4等化學肥料。很多化學肥料是用酸、堿、鹽和其它化工產(chǎn)品制造的。例如：三、化工原料硝酸銨是由硝酸和氨中和而成的，硝酸鉀是由硝酸鈉和氯化鉀復分解而成的，尿素是由氨和二氧化碳直接合成的。二、鹽湖湖水鹽湖的組成因地而異，其可能含有的離子為很多化學41四、工業(yè)廢料很多微量元素肥料是利用工業(yè)廢料來生產(chǎn)的例如：電解銅廠的銅泥可以用來生產(chǎn)銅肥；廢汽車回爐煉鋼的鋅塵、煉鋅廠、鍍鋅廠的廢渣可以用來生產(chǎn)鋅肥；洗滌鋼板所得的酸洗液可以用于生產(chǎn)鐵肥等。美國微量元素肥料中的70％原料來自綜合回收，只有30％來自天然資源或原礦。利用工業(yè)廢料生產(chǎn)肥料，既可綜合利用資源，又可消除“三廢”，減少污染，保護環(huán)境，實為一舉兩得。四、工業(yè)廢料很多微量元素肥料是利用工業(yè)廢料來生產(chǎn)的美國微量元42在生產(chǎn)化學肥料時，由于所用的原料和產(chǎn)品種類不同，加工方法也就各異。即使用同一種原料生產(chǎn)同一種產(chǎn)品，也可以有多種多樣的方法。第二節(jié)生產(chǎn)化學肥料的基本方法以磷灰石（Ca5F(PO4)3)生產(chǎn)磷酸為例，既可用硫酸、硝酸、鹽酸等無機酸使之分解，然后利用生成沉淀（過濾）和溶劑萃取等方法除去CaS04、Ca(N03)2和CaCl2而得到磷酸；也可以在電爐中用焦炭還原先制得黃磷，而后經(jīng)氧化和水吸收而得磷酸。得到磷酸以后進一步加工成為肥料時，方法就更多了。在生產(chǎn)化學肥料時，由于所用的原料和產(chǎn)品種類不同，加工方法也就43在化學肥料生產(chǎn)過程中，可以設想一個“標本”流程，將各種原料制造各種肥料生產(chǎn)過程中的重要工序都概括其中，而每一種肥料的具體的工藝流程可以只是這種標本流程的一部分。由于水不溶性礦物加工成為化學肥料需要的工序最多，因此將它的加工流程作為標本流程來介紹．熱法加工濕法加工用無機酸將礦石分解在高溫下，將礦石與助劑進行燒結(jié)、熔融、還原、水熱法處理等使其變?yōu)樗苄晕镔|(zhì)。如明礬石的高溫焙燒首先將礦物進行破碎和粉碎，然后進行篩選。水不溶礦物的加工（兩種）在化學肥料生產(chǎn)過程中，可以設想一個“標本”流程，將44分解沉淀如溶液中只含生產(chǎn)所需最終產(chǎn)品蒸發(fā)、結(jié)晶冷卻、結(jié)晶分解分級結(jié)晶溶液中含多種組分利用水鹽相圖進行控制過濾、沉降洗滌為了使產(chǎn)品具有一定的粒度和結(jié)晶性能，不易結(jié)塊和不易潮解；便于運輸、貯存和機械施肥造粒、包裝機械混合若生產(chǎn)多元肥料可將各種營養(yǎng)元素分離分解沉淀如溶液中只含生蒸發(fā)、結(jié)晶冷卻、結(jié)晶分解分級結(jié)晶溶液中45一、礦石的破碎和粉碎大塊礦石小塊礦石破碎粉末粉碎破碎和粉碎后的粒度取決于后繼工序的工藝要求例如：當磷礦石用電爐生產(chǎn)黃磷時，為了使爐料之間有較大的自由空間以便通風良好，礦石的塊度應控制在25-250mm之間。用硫酸分解磷礦石制取磷酸時，必須將礦石粉碎到80目，用硝酸分解磷礦石時，則只要粉碎到40目；而磷礦石用來制造過磷酸鈣時，則要求將其中70-80％粉碎到通過200目。用礦石制造肥料時，首先將其破碎與粉碎，使其具有一定的粒度，然后再進行化學加工。一、礦石的破碎和粉碎大塊礦石小塊礦石破碎粉末粉碎破碎和粉碎后46破碎和粉碎都有專用的機器，種類很多。以壓應力為主的破碎機（顎式破碎機、對輥破碎機）以沖擊力為主的破碎機（錘式破碎機）以剪切力為主的粉碎機（輪碾機、球磨機）為了節(jié)省動力，礦石一般多分成幾級破碎，將各種破碎機配合使用。顎式破碎機一般用作粗碎；圓錐破碎機、雙輥破碎機及反擊式用于中碎和細碎。破碎和粉碎都有專用的機器，種類很多。以壓應力為主的破碎機（顎47顎式破碎機顎式破碎機48圓錐破碎機圓錐破碎機49雙輥破碎機雙輥破碎機50鐵柵篩電磁器震動篩斗式提升機鐵柵篩電磁器震動篩斗式提升機51二、篩分和分級

篩分法：使物料通過帶有不同孔眼的篩子，較大顆粒留在篩上，較小顆粒通過孔眼落下的分選方法。每一種篩子都能把物料分成兩種粒度。經(jīng)過破碎，礦石按顆粒大小分選的方法有篩分法和分級法。預先篩分：檢查篩分控制篩分破碎前進行，除去細粒，防止礦石過度粉碎并提高破碎機的生產(chǎn)能力為了控制破碎產(chǎn)品的粒度，進一步提高破碎機的生產(chǎn)能力控制最終破碎的粒度，使之滿足后繼工序的工藝要求二、篩分和分級篩分法：使物料通過帶有不同孔眼的篩子，較大52分級：固體物料在流體中，依其沉降速度不同而按粒度大小分類的方法水力分級法空氣分級法適用于直徑為1-3mm的顆粒適用于直徑小于0.5mm的固體顆粒旋液分離器分級：固體物料在流體中，依其沉降速度不同而按粒度大小分類的方53三、礦石的精選選礦的目的：把有用的礦物和脈石分開，提高礦石的品位。礦石中，有的礦石可以利用，有的礦石不能利用，這種無法利用的礦物稱為脈石礦物或簡稱脈石礦石的品位↑浸取液的消耗↓產(chǎn)品純度↑礦石的品位太低，不僅在經(jīng)濟上是不合理的，而且在技術(shù)上也是無法實現(xiàn)的。隨高品位礦石的不斷減少和選礦技術(shù)的不斷進步，低品位礦石也可用于工業(yè)生產(chǎn)如：磷礦石原來含P205都在31％以上，現(xiàn)在含量為13％的原礦，經(jīng)浮選后也可用于工業(yè)生產(chǎn)三、礦石的精選選礦的目的：把有用的礦物和脈石分開，提高54精選：利用礦石中各組分的物理或物理化學性質(zhì)上的差異將有用成份富集的方法。重力選：利用礦石中各組分比重的差異選別的方法。在水、有機溶劑中或方鉛礦等所配制的懸浮液（重介質(zhì)選礦）中進行，或在氣流中進行。磁選：利用礦物的磁化系數(shù)不同而進行選別的方法。強磁性：磁鐵礦、鈦磁鐵礦、磁黃鐵礦等非磁性：方解石、石英等弱磁性：赤鐵礦、褐鐵礦、菱鐵礦、鈦鐵礦、水錳礦、軟錳礦等根據(jù)礦物的磁化系數(shù)大小手選、磁選、浮選、摩擦選、放射選、重力選、光電選、電力選等。精選：利用礦石中各組分的物理或物理化學性質(zhì)上的差異將有用成份55浮選（泡沫浮游選礦法）

利用礦石中各組分被水潤濕程度的差異礦物懸浮在水中鼓入空氣泡易被水潤濕的（沉）不易被水潤濕的（?。┙^大多數(shù)礦物均易被水潤濕，因此必須加入一種捕收劑，使各種礦物具有不同的潤濕性以達到分離的目的。能使某些礦物表面生成一層憎水膜，使其與氣體泡沫結(jié)合而使礦物上浮的物質(zhì)，稱為捕收劑。浮選（泡沫浮游選礦法）

利用礦石中各組分被水潤濕程度的差異礦56在浮選時，為了促使流體形成結(jié)實外膜的氣泡，生成能較長時間存在的大量泡沫，要添加起泡劑。起泡劑都是表面活性物質(zhì)，含有-OH、-NH2、-COOH、＝CO等極性基團。起泡劑在礦漿中定向吸附在空氣與水的界面上，其極性基朝向水，非極性基朝向空氣。這樣當氣泡互相接觸時，就不易兼并破裂。又由于起泡劑分子的定向吸附作用，使氣液界面上的界面張力降低，氣泡變得較為堅韌穩(wěn)定。常用的起泡劑有松油、桉樹油、煤焦油、甲酚及某些高級醇在浮選時，為了促使流體形成結(jié)實外膜的氣泡，生成能較長57為了增加礦石中非上浮組分的親水性而使之完全地沉底，以提高選礦效果，要添加抑制劑。為了改變浮選介質(zhì)的PH值，調(diào)節(jié)其它藥劑的作用，消除有害離子的影響和調(diào)節(jié)泥漿的分散度及絮凝度，還要添加調(diào)節(jié)劑，如石灰、碳酸鈉、硫酸、磷酸鹽及硫化鈉等。如氰化物、水玻璃、石灰、氨水等。各種藥劑的用量都很少，浮選每噸礦石，多者只要數(shù)百克，少者僅僅需要數(shù)克。有的藥劑兼有幾種作用，如硫化鈉既是抑制劑，又是PH調(diào)節(jié)劑。為了增加礦石中非上浮組分的親水性而使之完全地沉58正浮選將其中的有用成份浮入泡沫產(chǎn)物中，而將脈石礦物留在礦漿中反浮選將脈石礦物浮入泡沫產(chǎn)物而將有用礦物留在非泡沫產(chǎn)物中如礦物中含有兩種或兩種以上的有用礦物，其浮選方法有兩種：優(yōu)先浮選將有用礦物依次地一個一個地選出為單一的精礦?；旌细∵x先將有用礦物共同選出為混合精礦，隨后再把混合精選中的有用礦物一一選別。正浮選將其中的有用成份浮入泡沫產(chǎn)物中，而將脈石礦物留在礦漿中59浮選法的選分效率比較高，它能有效地將品位很低的礦石選成高品位的精礦，特別是對于細粒浸染、成分復雜的礦石，采用浮選最為合適，但由于使用浮選藥劑，故選礦成本較高。在選礦時，為了將其中的有用成分一一分離，往往同時采用幾種方法。含P2O5＞30％的磷灰石精礦浮選法含鈦鐵礦、磁鐵礦的低品位磷礦石重力選鈦鐵礦、磁鐵礦磁選法含TiO248.48％的鈦精礦含鐵67.68％的鐵精礦浮選法的選分效率比較高，它能有效地將品位很低的礦60上述各種選礦方法稱為物理選礦法（礦石的化學結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化）有些選礦方法是使礦石經(jīng)過化學變化之后而進行的例如在我國某地磷礦石的富集中，采用了焙燒富集法，就是化學選礦的一例。磷礦中伴生有大量的石灰石石灰石分解成石灰消化為消石灰焙燒水重力選P205由24%提高至30%評價某種礦石是否具有工業(yè)開采價值：開采本身的條件，原礦的品位，可選性如何。上述各種選礦方法稱為物理選礦法（礦石的化學結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化）有61四、礦石的熱化學加工某些礦石要經(jīng)過高溫處理才能成為化學肥料。煅燒：將礦石在高溫下處理，使礦石分解出CO2和H2O如：石灰石加熱放出二氧化碳，明礬石加熱放出結(jié)構(gòu)水燒結(jié)：將礦石與石灰、純堿、硫酸鈉、亞硫酸鈉等燒結(jié)劑混合加熱使之成半熔融狀態(tài)，礦石即與燒結(jié)劑反應。熔融：在比燒結(jié)更高的溫度下進行，此時爐料全部成為熔體，爐料之間的反應即在熔體中進行。如：磷灰石與橄欖石共熔，可制得枸溶性的熱法磷肥。四、礦石的熱化學加工某些礦石要經(jīng)過高溫處理才能成為化學肥料。62反應溫度↑化學反應和擴散↑溫度過高不應該燒結(jié)和熔融的爐料可能會結(jié)瘤和掛壁通風不均加熱不勻出現(xiàn)過燒和生燒現(xiàn)象下料困難和爐襯被燒壞爐料的破碎度↑傳熱的阻力↓顆粒彼此間的接觸表面積↑豎窯塊度太小，會造成通風困難回轉(zhuǎn)爐和沸騰爐過細的礦粉會使爐氣嚴重夾帶粉塵反應溫度↑化學反應和擴散↑溫度過高不應該燒結(jié)和熔融的爐料可能63爐料中反應組分的濃度↑（經(jīng)過精選除去脈石）反應速率↑當反應劑之一是氣相時，提高氣相中該組分的濃度氧化焙燒時提高氧的濃度還原焙燒時提高一氧化碳和氫的濃度把爐料預先壓制成團，使反應組分的顆粒彼此更加緊密接觸當必須用豎窯進行礦石的高溫處理時，也必須將粉末爐料壓制成團。反應速率↑爐料中反應組分的濃度↑（經(jīng)過精選除去脈石）反應速率↑當反應劑64在焙燒過程中攪拌固體物料，使反應物料的表面從反應生成物的覆蓋層中解放出來，促使尚未反應的各種物料接觸，以便加快焙燒和燒結(jié)過程。此外，攪拌可使爐料受熱均勻，避免爐料過燒和掛壁，使用轉(zhuǎn)爐可以達到攪拌的目的。在焙燒過程中攪拌固體物料，使反應物料的表面從反應生成65五、礦石的濕法加工

（利用溶劑使其有用組分進入溶液，然后再將溶液進一

步加工）水：有用組分是水溶性的酸、堿溶液：水不溶性的溶劑在化學肥料生產(chǎn)中，較常用的是各種無機酸處理水不溶礦物。1、溶解礦石中不溶性組分不多，用溶劑處理后的殘渣很少物理溶解：化學溶解：溶質(zhì)的化學組成沒有變化溶質(zhì)與溶劑之間發(fā)生化學變化如：磷灰石溶解于硝酸時生成磷酸和硝酸鈣而放出氟化氫氣體。如:鉀石鹽溶解時，KCl和NaCl的化學成分并沒有變化。五、礦石的濕法加工

（利用溶