磷石膏固相球磨制备硫酸铵的研究

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20万吨磷石膏综合利用联产16万吨硫酸铵可行性研究报告

20万吨磷石膏综合利用联产16万吨硫酸铵可行性研究报告

云南金色田野化肥有限公司20万吨/年磷石膏综合利用联产16万吨/年硫酸铵工程可行性研究报告云南省曲靖市化工研究设计院2009年3月目录第一章总论 (5)1.1概述 (5)1.1.1 项目名称、主办单位名称及负责人 (5)1.1.2 可行性研究报告编制的依据和指导原则 (5)1.1.3 项目提出的背景 (6)1.1.4.1企业概况 (7)1.1.5 可行性研究的范围 (9)1.1.6 研究的主要过程 (9)1.2研究结论 (10)1.3 主要技术经济指标 (10)第二章产品市场分析与预测 (13)2.1 产品品种、型号、规格、质量标准和用途 (13)2.3 我国硫酸铵、氢质碳酸钙进出口情况 (14)2.4 硫酸铵、氢质碳酸钙市场需求分析 (14)2.6 硫酸铵、氢质碳酸钙产品价格预测 (15)第三章产品生产方案及建设规模 (16)3.1 产品方案选择的基本原则 (16)3.2 建设规模的确定 (16)3.3产品质量标准及产品实际技术指标 (16)3.5 产品规格 (18)3.5.1主产品 16万吨/年粉状硫酸铵 (18)3.5.2 副产品 12万吨/年碳酸钙 (18)第四章工艺技术方案 (19)4.1 生产方法的选择 (19)4.3 工艺选择依据 (20)4.5.1 物料平衡 (22)4.5.3工艺技术指标 (22)4.6 设备选型 (23)4.6.1 主要设备选型原则 (23)4.6.2 主要设备选型说明 (23)4.6.3 材料选择说明 (23)4.6.4 主要设备一览表及平面布置图 (24)4.7 自控制技术方案 (25)4.7.1 设计采用的标准及规范 (25)4.7.2 设计范围及分工 (25)4.7.3 自动化水平总体控制方案 (25)4.7.4 生产安全保护 (26)4.7.5 环境特征及仪表选型 (26)第五章原料、燃料和动力供应 (28)5.1 主要原材料、规格及其消耗量和来源 (28)5.2 消耗定额 (28)第六章建厂条件及公用工程 (30)6.1 厂址概况 (30)6.2 建厂地点的自然条件 (30)6.4公用工程条件 (32)《10kV及以下变电所设计规范》GB 50053-94 (33)《供配电系统设计规范》GB 50052-95 (33)《工业企业照明设计标准》GB 50034-92 (33)《低压配电设计规范》GB 50054-95 (33)《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB 50058-92 (33)《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》GB 50062-92 (33)《通用用电设备配电设计规范》GB 50055-95 (33)《并联电容器装置设计规范》GB 50227-95 (33)《化工企业静电接地设计规程》HGJ 28-90 (33)《化肥厂电力设计技术规定》HG20540-92 (33)6.4.2.3用电负荷及负荷等级 (33)6.4.2.3.3供电方案 (33)6.4.3采暖通风及空气调节设计说明 (34)6.4.3.1设计依据 (34)6.4.3.2采暖设计方案 (34)6.4.3.3通风设计方案 (34)6.5环境保护条件 (35)第七章土建 (36)7.1 设计基础资料 (36)7.2 设计规范及标准图选用 (36)7.3 设计原则 (36)7.5 建筑结构 (37)7.5.2 建筑材料选用 (38)7.5.3 结构设计 (39)7.6 地区性特殊问题及处理措施 (41)第八章节能与节水 (41)8.1 能耗指标及分析 (41)8.2 装置能耗状况 (41)8.3 节能措施 (42)第九章消防 (43)9.1 编制依据 (43)9.2 公司消防现状 (43)9.3 装置火灾危险和耐火等级 (43)9.4火灾危险性及防火措施 (44)9.5预防火灾措施 (44)9.5.1总平面设计防火措施 (44)9.5.2 建筑设计防火措施 (45)9.5.3电气设计防火措施 (45)9.5.4自控防火设计 (46)9.5.5工艺设计防火措施 (47)9.6 消防措施 (47)9.6.1 水消防系统设计 (47)9.6.2 灭火器设置 (48)9.7 消防系统组成及安全可靠性 (48)9.8 消防设施专项投资概算 (48)第十章环境保护 (50)10.1设计依据和采用标准 (50)10.2主要污染源情况及治理措施 (50)10.2.1 主要污染源情况 (50)10.2.2噪声 (52)10.3绿化 (52)10.4环境管理和监测 (52)10.5 项目对环境的影响简要分析 (53)10.5.1 排放废气的影响 (53)10.5.2 排放废水的影响 (53)10.5.3本项目执行国家环保政策综述 (53)10.6环保投资概算 (54)第十一章劳动保护与安全卫生 (55)11.1 设计采用的标准与规范 (55)11.2设计原则 (56)11.3建设项目生产过程中职业危害因素的分析 (56)11.3.1生产过程中有毒有害物质的属性 (56)11.3.2职业危害因素分析 (57)11.4.4防尘、毒措施 (58)11.4.5防止噪声 (58)11.4.6危险性较大的生产过程中,发生事故和急性中毒的抢救、疏散方式和应急措施 (58)11.4.7人身防护措施 (59)11.4.8职业安全卫生教育 (59)11.5 劳动保护、安全卫生投资估算 (59)第十二章工厂组织和劳动定员 (60)12.1工厂体制及组织机构 (60)12.2生产班制和劳动定员 (60)12.3人员来源和培训 (61)第十三章项目实施计划 (62)13.1 建设周期的规划 (62)13.2 实施进度计划 (62)第十四章投资估算及资金筹措方案 (63)14.1投资估算编制依据和说明 (63)14.2 建设投资估算 (63)14.2.1建设投资估算 (63)14.2.2建设投资估算分析 (63)14.3建设期贷款利息计算 (64)14.4流动资金估算 (64)14.5总投资估算 (64)14.6资金筹措方案 (64)第十五章财务评价 (65)15.1 产品成本和费用估算 (65)15.1.1产品成本和费用估算的依据和说明 (65)15.1.2 产品成本估算 (65)15.2 生产成本估算 (66)15.3 总成本费用估算 (67)15.4财务评价 (68)15.4.1财务评价的依据和说明 (68)15.4.2 主要财务评价报表 (68)15.4.3 财务盈利能力分析 (69)15.4.4 评价结论 (69)15.4.5 静态指标 (69)15.4 .6 动态指标 (70)15.5各评价指标计算的详细情况 (71)第十六章研究结论 (72)16.1 综合评价 (72)16.2结论 (73)第一章总论1.1概述1.1.1 项目名称、主办单位名称及负责人项目名称:云南金色田野化肥有限公司20万吨/年磷石膏综合利用联产16万吨/年硫酸铵项目单位:云南金色田野化肥有限公司企业性质:民营法人代表:李增才项目地址:云南金色田野化肥有限公司安宁市草铺基地1.1.2 可行性研究报告编制的依据和指导原则1.1.2.1本报告编制的依据(1)原化工部化计发(1997)426号文“化工建设项目可行性研究报告内容和深度的规定”。

磷石膏转化制硫酸铵的发展前景分析

磷石膏转化制硫酸铵的发展前景分析

Z h a o J i a n g u o , Z h a n g Yi n g h u 2 , Z h a n g Z o n g f a n , S u n We n z h o n g z , Z h a n g J u n , Ch e n S h u l i n ( 1 . Y u n n a n R e s e a r c h I n s t i t u t e o fC h e mi c a l I n d u s t r y , Ku n m i n g 6 5 0 2 2 8 , C h i n a ; 2 . Y u n n a nY u n t i a n h u a I n t e r n a t i o n lC a h e mi c lC a o . , L t d . )
Ab s t r a c t : Ammo n i u m s u l f a t e p r o d u c t s h a v e a s u s t a i n e d l y g r o wi n g c o n s u mp t i o n s p a c e i n Ch i n a S f e r t i l i z e r , i n d u s t r y , a n d e x — p o t r a p p l i c a t i o n i f e l d s . T h e a mmo n i u m s u l f a t e S c a p a c i t y g r o w t h o f t r a d i t i o n a l i n d u s t y r a n d o f b y — p r o d u c t o f l f u e g a s d e s u l f u r — i z a t i o n i s d i ic f u l t t o me e t t h e r e q u i r e me n t o f c o n s u mp t i o n g r o wt h . P r e p a r a t i o n o f a mmo n i u m s u l f a t e f r o m p h o s p h o g y p s u m h a s t h e a d v a n t a g e o f wi d e r c a p a c i t y i n c r e a s i n g s p a c e . T h e d o me s t i c i n d u s t ia r l p r e p a r a t i o n t e c h n o l o g y o f a mmo n i u m s u l f a t e f r o m p h o s p h o g y p s u m i s ma t u r e , a n d t h e b e t t e r u s e o f i t s b y — p r o d u c t c a l c i u m c a r b o n a t e s l a g i s t o b e t h e a c i d i c s o i l i mp r o v e r . T h e i n —

磷石膏生产硫酸铵工艺

磷石膏生产硫酸铵工艺

磷石膏生产硫酸铵工艺以磷石膏生产硫酸铵工艺为标题,本文将详细介绍磷石膏生产硫酸铵的工艺流程和原理。

一、磷石膏的来源和性质磷石膏,又称磷酸石膏,是一种含磷的固体废弃物,主要来源于磷矿石的加工过程中产生的副产物。

磷石膏的主要成分是氟磷酸钙(CaF2·3Ca3(PO4)2),含有一定的磷酸盐和氟化物。

磷石膏在农业和工业上都有广泛的应用。

二、硫酸铵的用途和特性硫酸铵(NH4)2SO4)是一种常用的氮肥和工业原料。

它具有良好的溶解性和吸湿性,可被作物迅速吸收利用,提高农作物的产量和品质。

同时,硫酸铵还可用于制备染料、草坪草和草皮的养护以及金属表面的脱脂处理等工业领域。

三、磷石膏生产硫酸铵的工艺流程磷石膏生产硫酸铵的工艺一般包括磷石膏的预处理、硫酸铵的制备和产品的后处理等环节。

1. 磷石膏的预处理磷石膏一般经过粉碎、干燥和筛分等预处理过程,以提高其可利用性和反应效率。

2. 硫酸铵的制备硫酸铵的制备一般采用湿法工艺,主要包括磷石膏与硫酸的反应、结晶和干燥等过程。

(1)磷石膏与硫酸的反应将预处理后的磷石膏与稀硫酸进行反应,生成硫酸铵。

反应过程中需要控制反应温度、反应时间和酸碱配比等参数,以提高反应的转化率和产率。

(2)结晶将反应产生的溶液进行冷却和结晶,得到含有硫酸铵晶体的母液。

(3)分离和干燥将含有硫酸铵晶体的母液进行固液分离,得到湿态硫酸铵。

然后,通过干燥设备将湿态硫酸铵进行干燥,得到成品硫酸铵。

四、磷石膏生产硫酸铵的工艺原理磷石膏生产硫酸铵的工艺原理主要涉及反应原理和结晶原理。

1. 反应原理磷石膏与硫酸反应生成硫酸铵的反应方程式如下:CaF2·3Ca3(PO4)2 + 6H2SO4 → 8H3PO4 + 2CaSO4 + 2HF2. 结晶原理硫酸铵在水溶液中的溶解度随温度的降低而降低,当溶液冷却到一定温度时,硫酸铵的溶解度超过饱和度,开始结晶析出。

五、磷石膏生产硫酸铵的优势与应用磷石膏生产硫酸铵的工艺具有以下优势:1. 资源综合利用:磷石膏是一种废弃物,通过生产硫酸铵可以实现资源的综合利用,减少环境污染。

磷石膏制取硫酸铵及其溶析结晶

磷石膏制取硫酸铵及其溶析结晶
剂 ; 制 硫 酸 联 产 水 泥 . 管 磷 石 膏 的 利 用 途 径 ⑥ 尽 很 多 , 由 于 受 多 方 面 因 素 的 影 响 , 种 方 法 未 但 各 能 获 得 广 泛 推 广 和 应 用 . 用 磷 石 膏 制 取 硫 酸 利
晶体 速度 等有关 .
12 反应 器置 于 超级 恒温 槽
关键 词 : 石 膏 ; 酸铵 ; 析结 晶 磷 硫 溶 中 图分 类 号 : 4 1 1 TQ 4 . 1 文献 标 识 码 : A d i1 . 9 9 i n 1 7 — 8 9 2 l .. 0 4 o :0 3 6 s . 6 4 2 6 . 0 1 0 . 0 s 3
0 引 言
料 比 、 应温 度 、 反 反应 时 间 、 拌 速 度 和 液 固 比等 因 素 对 磷 石 膏 中 硫 酸 钙 转 化 率 的 影 响 . 物 料 比 ( 0 一) 搅 在 C ; /
ns ; ) 1 1 ,0℃ ,2 i, 拌 器 转 速 1 0rmi, 固 比为 5 1mI g时 , 石 膏 中硫 酸 钙 转 化 率 可 达 (0 一 为 . 5 5 1 0r n 搅 a 0 / n 液 : / 磷
磷 石 膏 是 湿 法 磷 酸 的 副 产 物 , 生 产 1吨 湿 每 法 磷 酸 ( j计 ) 大 约 产 生 4 5t 右 的 磷 石 PO , ~ 左
中 结晶分离硫酸铵・
1 实 验
1 1 原 理 .
膏[ ] 据 相 关 统 计 , 0 0年 我 国 副 产 磷 石 膏 约 1. 21 50 0 , 石膏 的累积量 超过 2亿t 由于磷 石 膏 0 万t磷 . 含有五 氧化二磷 、 及游 离 酸等 有 害物 质 , 果 任 氟 如
水 浴 中 , 反 应 器 中 加 入 一 定 量 的碳 酸 铵 溶 液 , 在 预

磷石膏转化法制备硫酸铵的工艺研究

磷石膏转化法制备硫酸铵的工艺研究

第21卷第2期淮北煤师院学报Vo l.21N o.2 2000年6月Journal of Huaibei Coal Industry T eachers College Jun.2000磷石膏转化法制备硫酸铵的工艺研究张茂林王永秋刘清理章鹏飞(淮北煤炭师范学院化学系,淮北235000)摘要:本文介绍了以磷石膏为原料制备硫酸铵的工艺.研究了反应过程的主要影响因素,测定了影响因素的变化规律,确定了转化法制备硫酸铵的工艺条件.关键词:磷石膏;硫酸铵;转化法分类号:TQ441.11文献标识码:B文章编号:1000-2227(2000)02-0051-53随着高浓度磷肥和复合肥料生产的发展,世界湿法磷酸的产量已达到相当高的水平.每生产1吨P2O5的湿法磷酸,一般产生4.5吨左右的磷石膏.据文献报道[1],到2000年我国磷石膏将达到2000万吨左右,大量磷石膏的堆存,不但浸占土地,同时也污染环境,形成公害.开展磷石膏的回收利用,用磷石膏生产硫酸铵,不仅是环境保护的需要,也是废物利用、资源回收的需要,具有潜在的社会效益和经济效益.1原理磷石膏转化法制备硫酸铵和碳酸钙,其反应为复分解反应.反应方程式为:CaSO4#2H2O+NH4HCO3+NH3#H2O=(NH4)2SO4+CaCO3+3H2O反应的推动力来源于CaSO4#2H2O和CaCO3的溶解度差别.常温下,CaSO4的溶度积常数= 9.1@10-6;CaCO3的溶度积常数=2.9@10-9[2],两者的溶度积常数相差近3000倍,CaSO4# 2H2O溶解的Ca2+与NH4HCO3产生的CO32-结合形成更难溶的CaCO3沉淀,使溶液中Ca2+浓度降低,促使CaSO4#2H2O溶解,同时NH3#H2O的存在,使体系呈碱性,保持有足够量的CO32-,使CaSO4#2H2O较完全地转化为CaCO3结晶,整个反应过程的速度与CaSO4#2H2O溶解速度、Ca2+和CO32-扩散速度及形成CaCO3晶体速度等有关.2实验y2.1磷石膏洗涤净化自湿法磷酸车间翻盘过滤机卸下的磷石膏滤饼,含有多种无机杂质和少量的有机杂质,酸性较大,需进行漂洗除杂,使游离的H3PO4尽量除去,同时尽可能除去少量细粒悬浮物和部分其它杂质.洗涤过程:将磷石膏放入特定的洗涤槽中,加水搅拌,使含有H3PO4的漂洗液及少量细小的泥质物质由顶部的溢流口流出;当浆料近中性后,从洗涤槽上部排出,漂洗后的磷石膏浆料经过固液分离可以得到净化的磷石膏,以便进一步加工利用;粗大的硅酸盐等矿物颗粒可由洗收稿日期:1999)08)27基金项目:淮北市科委基金资助项目作者简介:张茂林(1967-),男,安徽巢湖人,硕士,淮北煤师院化学系讲师涤槽底部排出.2.2 转化反应实验中所采用的磷石膏为濉溪县化肥厂的磷石膏经过洗涤净化后的干基磷石膏粉;碳酸氢铵和氨水分别为濉溪县化肥厂生产的肥料级产品和工业级产品.实验过程:在500ml 三颈瓶中,加入一定量碳酸氢铵,加水搅拌并加适量氨水,使碳酸氢铵溶解,接着加入适量磷石膏粉,使其原料配比为n CaCO 3,#2H 2O:n NH 4HCO 3:n NH 3:n H 2O=1.2:1:1:13.6.在55e 下,搅拌反应2h,升温至60e 再搅拌反应1h,停止反应,抽滤分离,用水洗涤沉淀,将滤液浓缩到过饱和,冷却、结晶、过滤、干燥得硫酸铵产品.转化反应的工艺流程示意图见图1.图1 磷石膏制备硫酸铵工艺流程示意图3 结果与讨论3.1 物料配比在转化反应中,氨水是用来使碳酸氢铵转化成碳酸铵,使体系中提供更多的CO 32-,通过试验发现,当n NH 4H CO 3:nNH 3=1:1时,碳酸氢铵中的CO 32-利用率已接近最大,再增加氨水的用量,反应的转化率几乎没有多大变化,故选定n NH 4H CO 3:nNH 3=1:1.通过试验改变浆料中磷石膏和碳酸氢铵的量,结果得磷石膏和碳酸氢铵的物料比与物料转化率之间关系见图2.从图2可以看出,随磷石膏量的增加,磷石膏的转化率降低,碳酸氢铵的转化率增加,并且当n 磷石膏:n NH 4HCO 3E 1.2时,碳酸氢铵转化率基本上不变,碳酸氢铵的利用已很充分.因考虑到磷石膏比碳酸氢铵便宜,反应中让磷石膏过量,且n 磷石膏:n NH 4H CO 3=1.2,这样可充分利用碳酸氢铵.另外,通过试验发现,加水较多时,可部分提高碳酸氢铵的转化率,但所得硫酸铵浓度较低,不利于后面的浓缩结晶,加水太少不利于转化反应的进行,碳酸氢铵转化率降低.当水量为n H 2O:n NH 4H CO 3=13.6时,硫酸铵的产率已近最大,且浓度达34%左右.3.2 反应时间按照上述的物料比进行试验,不同的反应时间与硫酸铵产率的关系如图3所示.从图3可知,随着反应时间增加,碳酸氢铵的转化率不断提高,硫酸铵的产率也不断增加,但在3h 以后,硫酸铵的产率已基本上不变,反应已基本转化完全.因此反应时间定为3h 为宜.3.3 反应温度通过试验发现该转化反应的温度不宜太高,也不能太低.温度太高由于碳酸氢铵的部分分解,影响硫酸铵的产率,温度太低,反应速度较慢,不利于反应的进行.在一定条件下,温度与硫52淮 北 煤 师 院 学 报 2000年酸铵产率的关系如图4所示.试验结果表明,反应温度为55e ~60e 为宜.在转化反应中,我们采用55e 下反应2h,再升温至60e 反应1h,结果令人满意,碳酸氢铵几乎转化完全,硫酸铵产率高并且稳定.图3 反应时间与(NH 4)2SO 4产率的关系 图4 反应温度与(NH 4)2SO 4产率的关系4 结论 通过试验证实,用磷石膏转化法生产硫酸铵的工艺是可行的.最佳工艺条件为:原料配比为n 磷石膏:n NH 4H CO 3:n NH 3:n H 2O=1.2:1:1:13.6;反应时间为3h;反应温度为55e ~60e .在最佳工艺条件下,硫酸铵产率不低于99%,产品达到国家标准GB535-83.我国磷石膏丰富,成本低廉,同时生产工艺与设备皆简单,因此具有工业化前景.磷石膏转化法制备硫酸铵,是变废为宝,既保护了环境又为磷石膏的回收利用找到了一条新途径,具有良好的社会效益.磷石膏转化法制硫酸铵,经济效益也很明显.以生产1吨硫酸铵计算,生产费用估算如下: 磷石膏:1.5t,10元;碳酸氢铵:0.63t,283.5元;氨水:0.7t,130元;水、汽、电:100元,包装袋:20条,32元;人员工资:50元;财务三项费用:50元;合计成本:585.5元.产品(NH 4)2SO 4价格如为800元/t,生产1吨(NH4)2SO 4的毛利润为214.5元,如年产5000吨(NH 4)2SO 4,全年可实现利润107.25万元.参考文献:[1]姚永发,曹智澄.磷石膏的综合利用[J].磷肥与复肥,1991,(3):73.[2]华中师院,东北师大,陕西师大等编.分析化学[M].北京:高等教育出版社,1985.646.Technology in Producing Ammonium Sulphateby Way of Transform with PhosphogypsumZHANG M ao -lin WANG Yong -qiu LIU Qing -li ZHANG Peng -fei(Department of Che mistry ,H uaibei Coal I ndustry Teachers College,H uaibei 235000)Abstract:T his paper introduces the process w ith w hich,using phosphogypsum,ammonium bicar -bonate and ammonia w ater as the raw materia,the ammonium sulphate could be produced.The main factors in influencing conversion reaction w ere studied,the best technolog ical conditions on producing am monium sulphate w ere presended.Key words:phosphog ypsum;ammonium sulphate;w ay of transform 53第2期 张茂林等 磷石膏转化法制备硫酸铵的工艺研究。

磷石膏和碳酸氢铵制备硫铵复合肥工艺研究

磷石膏和碳酸氢铵制备硫铵复合肥工艺研究

的CS a O 在水 中的溶 度 积 常 数 K。 显 著 增 大 。 可
例 如 :8℃ 时 , a O 1 C S 的溶 度 积 常数 约 为 9 1 . × 1 , 5℃ 时 为 2 4 ×1 l , 温有 助 于 离 子 0 2 .5 0 3 升 j
才 能进行 , 而实 际上 磷 石 膏 与碳 酸 氢 铵 的反 应 在 常 温下 就能顺 利 进 行 , 明反 应 历 程 一 和实 际情 说

要 : 用磷石 膏和碳酸 氢铵制备 市场价值较 高的硫铵复合肥 , 利 探讨 了磷石 膏和碳 酸氢铵体 系的
反 应 历 程 , 究 了反 应 温 度 、 应 时 间 、 应 介 质 体 积 和 质 量 分数 对 反 应 产 物 硫 铵 质 量 分 数 的 影 响 。 结 研 反 反
果表明 : 当反应温度为 4 5℃, 应时 间为 2h 反应介质体积和质量分数 分别为 10mL和 1 时 , 反 ' 8 O 反应
反应 历 程二 中 的第 一个 反 应 ( ) 是 由微 溶 5式 物 C S  ̄制 取难 溶 物 C C  ̄的反 应 , 反 应 的 aO aO 该 推 动力很 大 , 反应 容易进 行 。第二个 反应 ( )6 式属
面 来 讲 ,反 应 温 度 的 提 高 将 增 大 反 应 物
第 2 期
滤饼 1
C C 。其 中还含 有少 量 的 C S 等 难 溶 固体 杂 aO , aO 质 , 作为 制备 高纯 C C 的原 料 。 可 a O。
硫 铵 的制备 工艺 流程 见 图 1 。
清 水 滤饼 一 清 水 滤饼 。 一 滤 饼

反 应介质 硫 铵母 液 一 洗液 二洗 液
周丽娜. 磷石 膏和碳酸氢铵制备硫铵复合肥工艺研究

磷石膏制硫酸铵的热量衡算

磷石膏制硫酸铵的热量衡算磷石膏制硫酸铵的热量衡算,听起来是不是有点复杂?别担心,我来给你拆解开来,讲得简单一点,保证你听了明白!其实就是在说,怎么通过磷石膏这个废弃物来生产硫酸铵,而在这个过程中,我们又该如何计算能量的变化,理解这一点就能搞懂整个过程了。

咱们得知道磷石膏是啥东西。

很多人一听磷石膏,可能第一反应是:这不是废料吗?没错,磷石膏就是一种工业副产品,通常在生产磷肥的时候产生。

它的成分主要是二水石膏,里面还有一些杂质,像硫酸钙、少量的磷酸盐等等。

别看它是废物,实际上它是有用的!你知道吗,磷石膏经过合理的处理和反应,居然能变成一种非常有价值的化肥——硫酸铵!要知道,硫酸铵可是咱们农业上常用的肥料之一,它含有丰富的氮、硫元素,对于促进植物生长非常有帮助,尤其是对那些需要大量氮肥的作物。

而磷石膏正好可以作为原料之一,通过一系列的化学反应,把它变成硫酸铵。

听着简单吧?但问题来了,就是在这个过程中,我们得计算一下所需的热量。

为什么热量很重要?你想嘛,化学反应需要能量,甚至有些反应会放出大量热量。

如果控制不好,反应就可能不稳定,影响产量,甚至发生危险。

所以,搞清楚这些热量的变化,不仅能保证安全,还能帮助我们节约能源,提高效率。

怎么计算这些热量呢?其实就是通过热量衡算来确定。

别怕,这不是高深的数学公式,而是通过实验和理论的结合,找出反应过程中的热量变化。

简单来说,反应需要消耗多少热量,或者反应中会释放出多少热量,咱们要通过实验数据去计算出来。

这样一来,就能预测出整个生产过程中的能量需求了。

你可能会觉得这事儿有点麻烦,明明就只是做个化肥嘛,为什么还要搞得这么复杂?不搞清楚热量衡算,可能会造成反应温度过高,导致设备损坏,或者反应不完全,最终产品质量不好。

别小看这热量计算,它可关系到整个生产线的顺畅运行。

我们来具体看一看这个过程。

假设你已经有了磷石膏,首先要做的是将它与氨水反应,生成硫酸铵。

这个反应是吸热反应,也就是说,它需要从外部吸收热量来维持反应进行。

磷石膏转氨法制硫酸技术原理与过程评价

副反应发生的可能原因是铵过量太多不仅硫酸铵晶体的纯度而且会增加工随着反应的进行生产的硫酸铁铵与氧化铁不能完全学兔兔化工进展2015年第34卷接触造成自身分解反应损失了氮和硫元素





2 0 1 5年 第 3 4 卷增刊 1
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C HE MI C A L I ND US T R Y AN D E NGI N E E R I NG P R OG R E S S
Ab s t r a c t : Pr o d u c i n g s u l f a t e a c i d wi t h a m mo n i u m- t r a n s f e r r e d m e t h o d wa s s t u d i e d u s i n g
r a t e c a n r e a c h 9 2 . 9 3 ,r e c y c l e r a t e o f N H3 c a n r e a c h 8 6 . 5 7 a t 4 2 0 ℃ f o r l h,a n d r e c y c l e r a t e o f
较 高 ,环 境 相 容 性较 好 ,具有 更好 的 工 业化 前 景 。
关 键 词 :磷 石 膏 ;硫 酸 ;转氨 法 ;废 物 处理
Pr e p a r a t i o n o f s u l f u r i c a c i d f r o m p ho s ph o g y p s u m b y a mmo ni u m— t r a ns f e r r e d
连 用技 术 分 析 了转 氨 法 关 键 步 骤— — 硫 酸氨 分 解 特 征 , 并 指 导 确 定 了分 解 温 度 以避 免 不 利 副反 应 的 发 生 。通 过

一种硫酸铵的制备方法[发明专利]

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201610716758.4(22)申请日 2016.08.25(71)申请人 太仓市新星轻工助剂厂地址 215400 江苏省苏州市太仓市浏河镇新塘新谊西路85号(72)发明人 卢正洪 梁艳峰 张越峰 (74)专利代理机构 北京科亿知识产权代理事务所(普通合伙) 11350代理人 汤东凤(51)Int.Cl.C01C 1/244(2006.01)(54)发明名称一种硫酸铵的制备方法(57)摘要本发明公开了一种硫酸铵的制备方法。

该制备方法包括以下步骤:将磷石膏和碳酸铵在球磨下在水相中发生固液相反应,得到产物混合液,得到产物混合液;从产物混合液中分离出碳酸铵。

本发明制备硫酸铵的方法中,将将磷石膏和碳酸铵在球磨下在水相进行固液相反应,由此具有较高的转化率。

另外,以磷石膏固体为原料,可变废为宝,降低了生产成本,也避免了磷石膏固体的废弃对环境的污染。

权利要求书1页 说明书4页CN 106348316 A 2017.01.25C N 106348316A1.一种硫酸铵的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:将磷石膏和碳酸铵在球磨下在水相中发生固液相反应,得到产物混合液;从产物混合液中分离出碳酸铵。

2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述球磨的转速为500~800 rpm。

3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述球磨的球料比为1~5。

4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述球磨采用高能球磨。

5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述球磨的时间为10~20min。

6.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,所述球磨的温度为10~40℃。

7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述磷石膏和碳酸铵的物质量比为0.9~1.1:1。

8.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述水相中的水的用量为0.3~0.8,以磷石膏和碳酸铵的总质量为1计。

磷石膏制取硫酸铵及其溶析结晶

磷石膏制取硫酸铵及其溶析结晶何东升;张泽强;张汉泉;池汝安【摘要】The production of (NH4)2SO4 from phosphogypsum and(NH4)2CO3 has been investigated.The factors affecting the conversion of phosphogypsum to (NH4)2SO4, such as (NH4)2CO3 to phosphogypsum ratio, reaction temperature, reaction time, stripping speed and liquid to solid ratio were studied.The optimum reaction conditions obtained at (NH4)2CO3 to phosphogypsum ratio 1.15,50 ℃, reaction time 120 min, stripping speed 150 r/min and liquid to solid ration 5∶ 1.The maximum conversion of phosphogypsum to (NH4)2SO4 obtained under these conditions was 98.68%.A new crystallization method of (NH4)2SO4 was proposed, and the main factors affecting crystallization rate such as crystallization temperature and concentration of sulfate ion have been investigated.Results indicated that temperature and concentration of sulfate ion have obvious effects on crystallization rate of(NH4)2SO4.Suitable temperature was 25 ℃, and the higher the concentration of sulfate ion, the higher the crystallization rate of (NH4)2 SO4.%以磷石膏为原料,利用其与碳酸铵的反应,制备出硫酸铵,并研究了硫酸铵溶液的结晶方法.考查了物料比、反应温度、反应时间、搅拌速度和液固比等因素对磷石膏中硫酸钙转化率的影响.在物料比n(CO2-3)/n(SO2-4)为1.15,50 ℃,120 min,搅拌器转速100 r/min,液固比为5 1 mL/g时,磷石膏中硫酸钙转化率可达98.68%.以无水乙醇为溶析剂,从硫酸铵溶液中结晶出硫酸铵,结果表明,结晶温度和硫酸根离子浓度对结晶率影响显著,适宜的结晶温度为25 ℃,硫酸根浓度越高,结晶率越高.【期刊名称】《武汉工程大学学报》【年(卷),期】2011(033)003【总页数】4页(P12-15)【关键词】磷石膏;硫酸铵;溶析结晶【作者】何东升;张泽强;张汉泉;池汝安【作者单位】武汉工程大学环境与城市建设学院,湖北,武汉,430074;华中科技大学环境科学与工程学院,湖北,武汉,430074;武汉工程大学环境与城市建设学院,湖北,武汉,430074;武汉工程大学环境与城市建设学院,湖北,武汉,430074;武汉工程大学环境与城市建设学院,湖北,武汉,430074【正文语种】中文【中图分类】TQ441.110 引言磷石膏是湿法磷酸的副产物,每生产1吨湿法磷酸(P2O5计),大约产生4~5 t左右的磷石膏[1-2].据相关统计,2010年我国副产磷石膏约5 000万t,磷石膏的累积量超过2亿t.由于磷石膏含有五氧化二磷、氟及游离酸等有害物质,如果任意排放会造成环境污染;设置堆场,不仅占地多、投资大、堆渣费用高,而且对堆场的地质条件要求高,磷石膏长期堆积还会引起地表水及地下水的污染[3-4].在国家节能减排计划中,磷石膏的综合利用被列为资源化重点工程.磷石膏的环境污染及其综合利用均是世界性的难题,目前来说,世界磷石膏主要以直接排放或堆放为主,利用率较低.目前我国磷石膏利用率接近20%.磷石膏的综合利用主要有以下几个方面[5-7]:①作为土壤改良剂;②直接作为肥料;③制化肥;④作建筑产品原料;⑤作水泥缓凝剂;⑥制硫酸联产水泥.尽管磷石膏的利用途径很多,但由于受多方面因素的影响,各种方法未能获得广泛推广和应用.利用磷石膏制取硫酸铵,即可以治理磷石膏问题,还可缓解硫资源紧缺局面,提高磷石膏利用率.本文以磷石膏为原料,制取硫酸铵,并采用溶析结晶的方法,从溶液中结晶分离硫酸铵.1 实验1.1 原理磷石膏与碳酸铵反应制取硫酸铵的反应化学方程式如下:CaSO4·2H2O+(NH4)2CO3=(NH4)2SO4+CaCO3↓+2H2O该反应的推动力是CaSO4·2H2O和CaCO3的溶解度差.在25 ℃下,CaCO3的溶度积(2.9×10-9)比CaSO4的溶度积(9.1×10-6)小得多,后者为前者的约3 000倍.由此可见,反应生成硫酸铵和碳酸钙的趋势很大,磷石膏的转化在理论上完全可行.整个反应过程的速度与CaSO4·2H2O溶解速度、Ca2+和扩散速度及形成CaCO3晶体速度等有关.1.2 方法将带有搅拌器的间歇反应器置于超级恒温槽水浴中,在反应器中加入一定量的碳酸铵溶液,预热到指定温度后,加入一定量的磷石膏,搅拌、计时.当反应到达设定时间时,将反应物冷却、过滤、洗涤和干燥.用容量法(EDTA络合滴定法)测定滤液中硫酸根离子浓度,并计算磷石膏中CaSO4·2H2O的转化率.1.3 样品磷石膏样品取自云南某磷肥厂,X-射线衍射分析结果表明,磷石膏样品的主要矿物成份是二水石膏,还有少量石英,CaSO4·2H2O的质量分数为88.20%.表1为磷石膏样品的多元素分析结果.表1 磷石膏多元素分析结果Table 1 Elements analysis of phosphogypsum成分CaOP2O5SiO2MgOAl2O3Fe2O3SO3结晶水w/%30.400.6418.620.090.620.2542.4518.422 结果及讨论2.1 物料比对转化率的影响在搅拌器转速为100 r/min,反应时间为2 h,反应温度为40 ℃,液固比为5∶1mL/g的试验条件下,考查了碳酸铵与硫酸钙的摩尔比对转化率的影响,试验结果见图1.图1 物料比对转化率的影响Fig.1 Effects of the mole ratio of (NH4)2CO3 to CaSO4 on transformation rate从理论上讲,磷石膏和碳酸铵溶液制取硫酸铵为非均相反应过程.根据非均相反应均相化处理的方法,该反应在等温下的速率方程为,则反应物的量是影响反应的关键因素[8].从图1可以看出,随着物料比/增加,转化率增加,当物料比/为1.15时,转化率最高,为97.12%;继续提高物料比,转化率反而略有下降.有研究指出,较高的碳酸铵用量有利于获得易过滤、洗涤的碳酸钙晶体.综合考虑,选取物料比/为1.15.2.2 反应温度对转化率的影响在搅拌器转速为100 r/min,反应时间为2 h,物料比/为1.15,液固比为5∶1 mL/g 的试验条件下,考查了反应温度对转化率的影响,试验结果见图2.图2 反应温度对转化率的影响Fig.2 Effects of reaction temperature on transformation rate由图2可以看出,在常温(25 ℃)下,转化率为95.84%,随着反应温度升高,转化率小幅度增加,反应温度为50℃时,转化率达到最高,为98.68%,温度升高到60 ℃,转化率开始下降,为97.87%.一般来说,化学反应的反应速率都会随着反应温度的升高而加快.对于磷石膏与碳酸铵溶液的反应体系来说,反应温度不仅影响磷石膏中硫酸钙的溶解和扩散速度,而且会影响碳酸铵的分解.在反应温度为60 ℃时,会提高碳酸铵的分解速度,从而降低了碳酸铵在溶液中的浓度,降低反应速率,导致转化率下降.故适宜的反应温度为50 ℃.2.3 反应时间对转化率的影响在温度为50 ℃,搅拌器转速为100 r/min,物料比/为1.15,液固比为5∶1 mL/g的试验条件下,考查了反应时间对转化率的影响,试验结果见图3.图3 反应时间对转化率的影响Fig.3 Effects of reaction time on transformation rate由图3可以看出,反应时间为0.5 h时,转化率为78.58%,随反应时间延长,转化率显著增加,在反应时间为2 h时,转化率已达到98.68%,继续延长反应时间到3 h,转化率变化不大.前面已经阐述过,该反应的推动力是CaSO4与CaCO3的溶解度差,在反应初期,反应受化学反应控制,故而转化率随反应时间增加而显著增加[9].到反应后期,化学反应的控制步骤转变为扩散控制.在反应后期,随时间延长,转化率趋于稳定,时间对其影响较小.依据试验结果,适宜的反应时间为2 h.2.4 液固比对转化率的影响在温度为50 ℃,反应时间为2 h,搅拌器转速为100 r/min,物料比/为1.15的试验条件下,考查了液固比对转化率的影响,试验结果见图4.图4 液固比对转化率的影响Fig.4 Effects of the ratio of liquid to solid on transformation rate在试验中,保持碳酸铵的总量不变,液固比的变化反映的是碳酸铵浓度对转化率的影响.在液固比变化的时候,反应料浆的粘度也会发生变化,这会影响反应物在溶液中的溶解和扩散速度.由图4可以看出,转化率随液固比的增加先增加后减小,在液固比仅为2.5∶1 mL/g时,转化率为75.23%;在液固比为5∶1 mL/g时,转化率最高,为98.68%;液固比为7.5∶1 mL/g时,转化率为89.24%.液固比由5∶1 mL/g增加到7∶1 mL/g,转化率下降,原因是碳酸铵在溶液中浓度降低所致.合适的液固比为5∶1 mL/g.2.5 搅拌速度对转化率的影响在液固比为5∶1 mL/g,反应时间为2 h,反应温度为50 ℃,物料比/为1.15的试验条件下,考查了搅拌速度对转化率的影响,试验结果见图5.图5 搅拌速度对转化率的影响Fig.5 Effects of stirring speed on transformation rate搅拌的目的主要是强化混合和传质,改善扩散条件,从而提高反应速率.由图5可以看出,搅拌速度由50 r/min提高到100 r/min,转化率由86.52%提高到98.68%.在搅拌速度为50 r/min时,搅拌速度过低,不利于传质,故而转化率偏低;搅拌速度提高到100 r/min时,传质和扩散条件得到改善,转化率提高.搅拌速度超过100 r/min后,随搅拌速度增加,转化率急剧降低,这是由于搅拌过于剧烈,严重影响反应物在相界面接触并发生反应.由此可见,搅拌速度不宜过大也不宜过小,合适的搅拌速度为100 r/min.2.6 硫酸铵溶液溶析结晶工业上多采用蒸发浓缩硫酸铵母液进行结晶.本文尝试了以无水乙醇为溶析剂,采用溶析结晶法从水溶液中分离硫酸铵,为硫酸铵的高效分离提供了新思路.溶析结晶是利用被分离物质与溶剂分子间相互作用力的差异,通过改变溶剂的性质来选择性地溶解一种组分,而使另一组分最大限度地从溶剂中晶析出来的过程[10].通过试验考查了一定浓度时乙醇/水质量比对硫酸铵结晶率的影响,结果表明,乙醇/水质量比越高,越有利于硫酸铵结晶.同时,考查了硫酸铵初始浓度和结晶温度对硫酸铵溶析结晶的影响,硫酸铵初始浓度越高,越有利于结晶.硫酸铵结晶率随温度的升高降低,当温度超40 ℃时,结晶率急剧下降.这可能因为温度升高,硫酸铵的溶解度增大,且酒精挥发加快所致.试验得到的适宜的溶析结晶温度为25 ℃.3 结语a. 针对云南某磷石膏,采用磷石膏与碳酸铵反应制取硫酸铵是可行的.适宜的反应条件为:物料比/为1.15,50 ℃,反应时间2 h,液固比5∶1 mL/g,搅拌速度100 r/min, 在此条件下,磷石膏中硫酸钙转化率达到98.68%.b. 以乙醇为溶析剂,采用溶析结晶的方法从硫酸铵溶液中结晶出硫酸铵.乙醇/水质量比、硫酸铵初始浓度以及结晶温度对硫酸铵结晶率均有显著影响.乙醇/水质量比越高、硫酸铵初始浓度越高,越有利于结晶;结晶温度越高,越不利于结晶,适宜的结晶温度为25 ℃.参考文献:[1]余琼粉,宁平,杨月红.磷石膏的预处理及其资源化途径[J].江西农业学报,2008,20(2):109-111.[2]马林转.循环流化床分解磷石膏及分解气体资源化研究[D].昆明:昆明理工大学,2006.[3]卓蓉晖.磷石膏的特性与开发应用途径[J].山东建材,2005(1):46-49.[4]段庆奎,王立明.闪烧法-磷石膏的无害化处理新工艺[J].宁夏石油化工,2004(3):13-16.[5]郭翠香,石磊,牛冬杰,等.浅谈磷石膏的综合利用[J].中国资源综合利用,2006,24(2):29-32.[6]张茂林,王永秋,刘清理,等.磷石膏转化法制备硫酸铵的工艺研究[J].淮北煤师院学报,2000,2(6):51-53.[7]杨荣华.石膏资源的综合利用现状及发展方向探讨[J].无机盐工业,2008(4):5-7.[8]朱炳辰.化学反应工程[M].北京:化学工业出版社,1998.[9]杨诗敬,张付利,吴志启.利用磷石膏制取硫酸铵[J].河南化工,1997(9):37-38.[10]鲍颖,王永莉,王静康.溶析结晶研究进展[J].化学工业与工程,2004,21(6):438-443.。

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球 磨 机 转速 60/ i, 件 下 , 应的 平 均转 化 率达 9 . %; R 分 析表 明 , 磨 作 用 下 , 石 膏 与碳 酸 氢铵 能快 速 反应 生成 硫 酸铵 , 时部分 硫 0 rnn 此条 r 反 80 2 XD 球 磷 同
酸铵次数 , 反应速率大大增加, 球 使 从而使磷石膏与碳酸氢铵在常
温 下也 能 发 生 高效 的转 化反 应 。本 法 大幅 降低 能 耗 , 为磷石 膏的综 合 利 用提 供 一 条有 效 途径 。
关键 词
磷石膏 固相球磨
制备
硫酸铵
中图分类号: 75T 7. 7 文献标识码: X 0 ;QI7 + 5 3 A
文章编号 :0089 (000-0 20 10-0 82 1)30 6- 4
Xu Ch n e g De gYu q a Do g F q n Xi o g e HeJa g o g F e g u fn n e un n a ig e Zh n l i in h n ‘ u P n
( S h o f tr lS uh s Unv o S i e h, a y n 6 1 1 ; T eMii r f d c t nKe a o a r f o i se i o a 1 c o l Maei , o twet i. f c &T c .Mi a g 2 0 O 2 h o a n ns yo E u ai t o yL b rt yo S l o dwat ds sl p
第3 卷第3 3 期 2 l年5 0 0 月
非 金 属 矿
Non M e a 1 c M i — t li ne s
Vb . 3 No. 13 3 M a y, 2010
磷石膏 固相球磨制备硫酸铵的研究
许春凤 邓跃全 董发 勤 解忠 雷 何江 洪 付 鹏
( 西南科技大学材料学院,绵阳 1 6 11 ;2 固体废物处理与资源化省部共建教育部重点实验室,绵阳 2 00 6 11 ) 2 00
S u y O l e a a i n o Am m o i m u f t y S l - h s l M i i g f o o p o y s m t d i Pr p r to f n u S la eb o i p a eBa l l n m Ph s h g p u d l r

要 采用 固相球磨制备的方法 , 以磷石膏和碳酸氢铵为原料制备硫酸铵。通过正交试验 , 了制备x-条件, X D分析 了产物 优化 _ g 采用 R
的物相组成, 并探讨 了反应机理。研 究表明: 优选的 固 相球磨3 艺参数为 C S H O和 N 4 C 3 7 _ aO ’ 2 2 H H O 的摩 尔比0 5球磨时间 1 i, 比 3: , ., 5 5 n 球料 m l
te ec n io s tea ea ec n rino r ato s9 2 . h s o dt n ,h v rg o veso f e cinwa 80 % XRD nay i d ctdta n e ea t no almil g p s b g p u ra td i a lssi iae t d rt ci fb l— li , hop o y sm ece n h u h o n wi mm o im iab n t of r a mo im uf t p e y smutn o l, o eo mmo i t a h nu bc r o aet o m m nu s laes e dl, i l e usy s m fa a num uft udbec mbie t n e ce s laewo l o n d wi u ra td h g p u t om o ti . eme h nc le eg fb lm iige ha c dra to aeg e t yice sn oa u e fa t aigm oeue y s m of r k k at Th c a ia n ryo al ln n n e e cinrt ral b ra igt ttl mb ro ci t lc ls e l y n he n v n
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