一洗二洗絮凝剂三洗料浆来自萃取工段磷石膏渣去渣场一洗槽成品酸淡酸气气液分液分离离器器
（3）气液分离器真空系统示意图：
水来自循环水池大气冷凝器成品淡酸酸气气液液分分离离器器滤洗液液不凝气排放滤液中洗液中间槽间槽溢流至循液封槽环水池真空泵
4、输酸岗位流程方框图：
滤液中间槽成品酸泵沉清池缓冲罐成品酸泵磷酸贮罐洗液中间槽淡酸池淡酸泵去萃取槽 I
第三讲 二水法磷酸生产过程中的工艺条件
1、液固比的含义：指料浆中液相与固相的质量之比。计算公式为：
S = r（2.32－R）/ 2.32（R－r）
一、几个概念解释及原因分析６
其中，Ｒ为料密，r为酸密，2.32为磷石膏的相对密度。
2、钝化现象： 硫酸分解磷矿过程中，当分解速度较快时，生成的硫酸钙结晶会在磷矿颗粒表面形成一层固态的不透性的薄膜并包裹在颗粒表面，使磷矿的继续分解受到阻力，减慢磷矿的分解速度甚至终止分解过程。这种现象称为钝化现象。
钝化现象是硫酸分解磷矿的分解过程的特征，这是因为反应产物中有一个溶解度不大的磷酸钙固体所造成的。湿法磷酸、过磷酸钙、重钙生产，在不正常条件下都可能发生钝化现象。二水法磷酸因反应温度、磷酸浓度、剩余硫酸浓度都低，钝化现象不明显。
⒊、絮凝剂的作用：可以捕集、包裹料浆中的杂质，并将这些杂质聚集成絮凝物，不再堵塞滤饼的通道，起到加速过滤的作用。
絮凝剂不能从根本上改变磷石膏结晶情况, 其作用效果与结晶情况有关, 当结晶越差其作用效果越明显, 当结晶很好,有很好的过滤效果时﹙洗涤率达98.8﹪以上﹚其作用效果不明显。 4、晶间损失：反应槽溶液中的HPO42—与石膏晶格中的SO42—几何形状非常接近，而在生产中HPO42—取代了晶格中的SO42—，造成 P2O5损失，称晶间损失。
晶间损失是二水物流程最主要的损失，占输入总P2O5的3—3.5％。影响晶间损失产生的主要原因有：
① 提高溶液中磷酸浓度，增大了HPO42—浓度，增大晶间取代 ② 提高反应温度，溶液的粘度降低，减少晶间取代
③ 液相SO3浓度，增大SO42—，降低磷酸的离解，降低HPO42—浓度，减少晶间取代。其中
第一区的SO42—浓度的影响最大。
④ 降低料浆的液固比，增大固体含量，加速晶体成长，过饱和度降低，减少晶间取代
⑤ 增大反应物料的加料速率，缩小反应时间，过饱和度增大，增大晶间取代 ⑥ 加大搅拌强度，可消除局部过浓，减少晶间取代
⑦ 某些外来离子和非电解质的存在，影响晶间取代。Fe3+的存在将增大晶间取代 推论：凡是恶化结晶条件的因素（第7条因素除外），通常都伴随着加剧P2O5晶间取代 5、SO42—浓度对石膏结晶外形的影响：
① 在最佳状态下获得的结晶为单晶的斜方六面体，长与宽比值为2～3 ：1。这种结晶易于过滤、洗涤；
② 较低的SO42—浓度易形成薄片状的晶体，这种晶体色泽洁白，折光率强，过滤困难； ③ 稍微增大的SO42—浓度时，可出现双晶体或几个柱状晶体按任意方向缔合在一起的缔合体，这种晶体有良好的过滤性；
④ 继续提高SO42—浓度，并超过最佳浓度时，会形成针状缔合体聚合结晶，过滤性能好，但P2O5转化率偏低；
⑤ 过高SO42—浓度，形成针状晶体，过滤时滤饼易开裂，过滤困难。
6、液相SO3浓度的含义：通常，液相SO3浓度是指反应槽中，硫酸分解磷矿后，剩余的游离硫酸在液相中的含量。
严格来说，液相SO3浓度是指液相中总的SO42—浓度，包括溶解的CaSO4、可溶性硫酸盐以及剩余的游离硫酸的总的SO42—含量。因CaSO4溶解度很小，如果磷矿中MgO含量低时，则可溶性硫酸盐很微弱。所以剩余H2SO4是SO42—主要组成。
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7、影响过滤操作的因素：
① 液固比。固体含量大时，过滤能力下降，液固比过高，降低萃取槽生产能力；
② 结晶质量。粗大、整齐、均匀的石膏结晶易于过滤，细小结晶以及颗粒分布不恰当的，会导致 过滤困难；
③ 磷酸的粘度。铁、铝 、镁杂质存在，粘度高； ④ 洗水温度。60～70℃洗水温度能降低粘度，易于过滤； ⑤ 料浆温度。温度过低，粘度大，过高，则使滤布变质、结垢； ⑥ 添加絮凝剂的影响。添加絮凝剂可提高过滤速率。
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8、磷石膏中P2O5：
＊ 包括：①未被分解的磷矿中的P2O5、②晶间P2O5、③磷酸盐沉淀P2O5、④游离磷酸。 又磷石膏中损失的P2O5包括①水溶性P2O5、②枸溶性P2O5、③枸不溶性P2O5三种。通常②和③在磷酸分析中合称不溶性P2O5。
其中未被分解的磷矿中的P2O5损失，正常生产中约占磷石膏中不溶性P2O5的10—15％，主要是由磷矿钝化造成的。液相游离硫酸浓度为磷矿钝化的主要因素。
晶间P2O5包括晶格中与陷入晶体空穴中的P2O5的总和。约占磷石膏中不溶性P2O5的80—90％，半水物流程约占输入总P2O5的3—4％，二水物流程约占输入总P2O5的2—2.5％
测定方法：将磷石膏先用水充分洗涤后，再用PH＝3的盐酸溶液反复浸取至磷石膏全部溶解为止，从进入溶液的P2O5减去磷酸盐沉淀的P2O5，即为晶间P2O5。（选择PH＝3的盐酸溶液浸取是因为确认未被分解的磷矿不可能在此稀酸中溶解）
＊9.为何浓缩磷酸时容易结垢而浓缩氨化料浆不容易结垢？
答：浓缩氨化料浆时，沉淀物质主要是Fe(NH4)2H2(PO4)2F,CaMgpO4F,MgHPO4, NH4H2PO4, Fe2NH4OH(PO4)2?H2O, CaSO4?2H2O及非晶质SiO2等，其中大部分溶于酸，而且多数有NH+4 离子。因NH+4 的电荷低，离子半径大，含该离子的分子结合力弱，易于溶解。与此相反，浓缩磷酸的沉淀物质主要是氟钠镁铝石型化合物、铁铝磷酸盐、CaSO4及非晶质硅化物，它们互相掺杂粘结一起，形成坚硬致密的酸不溶工艺岩石。所以生产中一般采用浓缩氨化料浆而不用浓缩磷酸的生产方法。
二、二水法磷酸生产过程中工艺条件的选择 1、液相SO3浓度。
SO3浓度低，则生成薄片状晶体，难过滤；SO3浓度过高，使晶形变坏或导致磷矿产生“包裹”，降低萃取率，增加了硫酸消耗，降低了成品磷酸的纯度。通常控制在0.02——0.04g／ml。 〔在实际生产中，磷矿中MgO含量高时，要适当提高液相SO3浓度〕 。 2、反应温度：
提高反应温度的优点：能加快反应速度，降低液相粘度，减少离子扩散阻力，有利于结晶。但温度过高的缺点有：易生成不稳定的半水物或一些无水物，使过滤困难；增大杂质溶解度，降低成品酸质量；过滤时，易堵滤布与管线。温度过低，则反应速度慢，粘度增加，不利于结晶。以中品位磷矿为原料时，生产上多趋向于控制其上限温度，温度波动不超过1℃为宜，反应温度可为75～90℃。
附：硫酸分解磷矿的反应是放热反应。反应槽内的热量主要来源于硫酸稀释热与反应热。
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3、液相P2O5浓度（磷酸浓度）
提高磷酸浓度，可以节约成品车间的部分能耗。但不利影响有：① 增加磷酸粘度，降低离子扩散速度，降低了反应速度，且使结晶变小；② 使优惠的SO3浓度范围变窄，对SO3浓度控制要求更高；③ 延缓半水物到二水物的转化过程。浓度过高会生成半水物，给过滤生产造成困难；④系统结垢频率加大。
理论上，80℃时，二水法磷酸的极限浓度为33% P2O5 。实际生产中。用好质量矿时，磷酸浓度可高一点，达25%左右；用中品位磷矿时，浓度常为20%左右。 4、料浆液固比
液固比低，即料浆中固相物含量高，会使料浆粘度增高，不利于搅拌与输送，并使反应速度降低，对结晶不利。过高的液固比会降低萃取槽的生产能力，缩短反应时间。适当提高液固比，可改善操作条件，有利于磷矿分解与硫酸钙的结晶。通常液固比的范围为2.0～3.5 ：1。 5、回浆
回浆也称循环料浆。加大回浆倍数，有利于结晶，优点有：① 冲淡Ca2+ 与SO42— 的浓度，使各区SO3浓度保持均匀；②大量成熟的回浆能提供硫酸钙晶种，缩短结晶的转化期，便于获得粗大的结晶；③能对加料不精确起到缓冲作用，防止过大过浓；④稀释加入的硫酸，矿粉不易产生“包裹”现象，保证反应与结晶稳定进行。单槽的回浆倍数可高达100～150倍，多方格槽的回浆倍数为20～40倍。 6、反应时间
反应时间指反应物料在萃取槽内的平均停留时间。磷矿的分解反应速度很高， 1～1.5小时可完成，所以反应时间的长短主要取决于硫酸钙晶体的成长时间。反应时间延长，槽内平均过饱和度降低，有利于结晶，但会增大杂质溶解量。增大粘度，易堵过滤系统，降低萃取槽生产强度。反应时间一般为4～6小时。对于含杂质较高的磷矿，可适当缩短反应时间，但必须用足够的措施保证降低温度。 7、搅拌强度
提高搅拌强度，能使反应物料混合均匀，防止“包裹”现象，增加反应速度，改善结晶条件，消除泡沫，但过高的搅拌强度，会增加动力消耗，碰碎大量晶体，结晶变小。 8、矿粉细度
提高细度，可以加快反应速度，提高萃取率，但过细的矿粉会增加动力消耗，增加加矿区的硫酸钙过饱和度，使萃取槽内过饱和度的均匀程度降低，不利于结晶；同时，过细的矿粉中分散性泥质比例增大，反应生成泥胶沉淀物增多，会堵塞过滤系统。
实际二水法生产中，矿粉细度为85%～90%通过100目即可，同时要求－250目以下的粒度应该较少，—320目的分散性泥质一般应小于5%。
小结：以上八个指标中，一套生产装置固定后，回浆倍数与搅拌强度是已定条件，不宜调整。而投矿量和矿粉细度在正常生产中也变化不大，故生产中主要控制的是四个主要工艺指标：液相SO3浓度，磷酸浓度，反应温度和液固比。 另需要指出的是上述八个工艺条件是互相联系、相辅相成的，不可孤立地，片面地去看某一个条件，因各项指标的配套是极为重要的。 三、过滤过程工艺条件的选择与强化途径 1、适当提高过滤真空度。
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提高真空度，加大了过滤过程的推动力，可加速过滤，但真空度过高的缺点有：① 增加动力消耗；② 易吸坏滤布；③ 在管线系统中，热的磷酸与洗液温度降低过快，易析出有害杂质的晶体，易堵塞系统；④ 易使管道、滤盘等变形而损坏，所以，真空度不宜太高，一般为40～60kpa。 ２、选择适宜的滤饼厚度。
通过调过滤机转速与料浆加入量，选择滤饼洗涤效果最佳时的滤饼厚度，一般为30～40mm。且要注意滤饼的均匀性，滤饼厚度不均，会降低洗涤效果。 3、调节好洗涤分布器的位置。
调节的主要原则是：要使每次洗水加入点都应在滤饼表面已吸干的情况下加入。 4、防止壁效应。
延长过滤时间，会产生壁效应。一旦滤饼上没有液体时，滤饼即趋向于从四壁脱开形成裂缝，成为液体优先通道，而大大降低洗涤率。（可使洗涤率从98%降到80%） 5、适当提高洗水温度。
滤饼中液体在温度升高时，粘度降低，流速增大。温度升高后，可溶解部分细小结晶，减少滤饼阻力。但过高的洗水温度，对于矿含钠、钾高时，使萃取槽中形成的Na2SiF6或K2SiF6部分水解生成硅胶及胶状的CaF2，易堵滤布，管线，常选择洗水温度60～75℃。
6、利用添加剂提高过滤速度。 用聚丙烯酰胺的溶液作添加剂，可提高过滤速度。 7、选择合适的滤布。
工艺上对滤布的要求是：受热后不起皱，不缩；酸通过时阻力小，穿滤率低，不易堵塞；有足够的耐机械损伤性能，使用时间长，费用低。
第四讲、常见不正常现象的原因分析
1、过滤生产中出稀渣有哪些原因（常见）？
答：（1）结晶差。影响因素有液相SO3浓度、反应温度、液固比、磷酸的浓度、矿浆细度、反应时间等指标波动大。
（2）矿石质量差。主要是有害杂质含量高。如MgO、Al2O3、Fe2O3偏高，影响结晶，易增加料浆粘度；其次是矿浆中分散性泥质含量高，形成小晶体，堵滤布通道。
（3）过滤系统设备问题。有：① 滤盘及下面的管道结垢；② 滤布老化；③ 滤盘及管道漏气；④ 管道内面鼓泡或变形；⑤ 错气盘密合不严，造成漏气；⑥ 真空泵故障，真空度低。⑦滤布质量差,或目数达不到要求,造成真空度低 ⑧衬胶或衬塑的真空管道内鼓泡堵塞, 导致错气盘内真空度远低于真空泵内的真空度, 达不到正常过滤要求
（4）操作上失误：① 空盘，破真空；② 成品酸打空或循环水水池打空而破真空；③ 滤饼过厚或过薄；④ 洗水量突然加大；⑤ 洗水温度过低；⑥ 冲盘水溅入干斗；⑦ 反吹真空泵反吹时带水量过大，带入磷石膏；⑧ 絮凝剂断流或浓度过高或过低。⑨真空泵冷凝水、冷却水太小,或破真空阀开太大,导致真空度低
附： 过滤性能差的磷石膏结晶：
在过滤操作中，有时尽管换了新滤布，过滤机设备正常，但过滤操作仍很困难，P2O5回收率不高，出现这种情况，首先用显微镜观察结晶形状，分以下三种情况
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