磷肥及复合肥料工艺学

第1章概论1

1.1化学肥料在农业上的重要作用1

1.1.1概述1

1.1.2发展磷肥对我国农业增产的重要性1

1.2磷肥工业的发展简述2

1.2.1世界磷肥工业的发展简况2

1.2.2我国磷复肥工业的发展和展望4

参考文献13

第2章磷矿及磷矿粉15

2.1磷矿石15

2.1.1磷灰石15

2.1.2磷块岩16

2.1.3磷矿质量的评价17

2.1.4磷酸、磷铵生产对磷矿质量的基本要求23

2.2磷矿粉的制备24

2.2.1概述24

2.2.2湿法研磨流程25

2.3合理利用磷矿资源，确保磷肥工业的可持续发展26

参考文献26

第3章湿法磷酸27

3.1磷酸的性质和用途27

3.1.1磷酸的性质27

3.1.2磷酸的用途28

3.2湿法磷酸生产的理论基础32

3.2.1湿法磷酸生产的化学反应32

3.2.2硫酸钙在CaSO4-H3PO4-H2O与CaSO4-H3PO4-H2SO4-H2O体系的相平衡及转化动力学33

3.2.3磷矿的酸分解过程及硫酸钙结晶过程36

3.3磷酸与磷石膏的过滤分离49

3.3.1过滤基本方程式及应用49

3.3.2滤饼厚度与滤饼洗涤情况讨论51

3.4湿法磷酸真空过滤系统氟硅酸钾(钠)结垢特性及防治研究52

3.4.1结垢试验52

3.4.2阻垢试验结果54

3.5湿法磷酸生产的工艺流程和主要设备54

3.5.1二水湿法磷酸生产的工艺流程54

3.5.2湿法磷酸生产的其他流程57

3.6二水湿法磷酸生产工艺条件的选择及操作控制59

3.6.1酸解过程工艺条件的选择59

3.6.2过滤过程工艺条件的选择及强化途径64

3.6.3关于P2O5损失65

3.7湿法磷酸主要工艺技术指标的计算65

3.7.1石膏值的计算65

3.7.2三大技术指标的计算66

3.7.3其他工艺指标的计算67

3.8湿法磷酸的浓缩71

3.8.1真空浓缩磷酸的工艺原理71

3.8.2磷酸浓缩的物理化学及含氟废气处理73

3.8.3生产流程与主要设备76

3.8.4磷酸浓缩装置的发展趋势双级蒸发浓缩79

3.8.5磷酸一段浓缩到约40%P2O5工艺80

3.8.6工艺指标与操作条件的选择82

3.9湿法磷酸的净化82

3.9.1湿法磷酸中的淤渣及处理方法83

3.9.2湿法磷酸中杂质离子的除去84

3.10湿法磷酸的工艺计算86

3.10.1湿法磷酸的物、热平衡86

3.10.2湿法磷酸主要设备的工艺简算97

3.11湿法磷酸生产的绿色化学与循环经济101

3.11.1磷酸生产中的污染问题101

3.11.2污水及废气的处理和利用102

3.11.3磷石膏的处理和利用106

3.12湿法磷酸生产技术的新进展118

3.12.1比利时普莱昂第四代多格多槽湿法磷酸工艺119

3.12.2法国罗纳-普朗克磷酸工艺120

3.12.3美国巴吉尔等温反应器磷酸工艺121

3.12.4美国多尔-杰克布斯(Dorr-Jacbos)改进型同心圆多桨单槽工艺122

3.12.5其他湿法磷酸新技术123

参考文献123

第4章电炉法制黄磷与磷酸125

4.1元素磷的性质和用途125

4.2电炉法制黄磷125

4.2.1电炉法制黄磷的基本原理126

4.2.2电炉法制黄磷工艺条件的选择与控制127

4.2.3电炉法制黄磷副产物的利用128

4.2.4电炉法制黄磷的工艺流程和主要设备128

4.2.5我国黄磷工业存在的主要问题与发展趋势及建议129

4.3热法磷酸130

4.3.1热法磷酸生产的基本原理130

4.3.2热法磷酸生产的工艺流程及操作控制132

4.4窑法磷酸133

4.4.1窑法磷酸的基本化学原理134

4.4.2窑法磷酸的两种技术路线简述134

参考文献137

第5章磷肥138

5.1酸法磷肥138

5.1.1普通过磷酸钙138

5.1.2重过磷酸钙148

5.1.3富过磷酸钙152

5.1.4沉淀磷酸钙152

5.2热法磷肥154

5.2.1钙镁磷肥154

5.2.2钙钠磷肥159

5.2.3脱氟磷肥159

5.2.4钢渣磷肥162

5.2.5偏磷酸盐162

参考文献164

第6章磷酸铵类复合肥料165

6.1磷铵工业的发展简述165

6.2磷铵的性质167

6.2.1磷酸一铵167

6.2.2磷酸二铵168

6.2.3磷酸一铵和磷酸二铵的比较168

6.2.4聚磷酸铵169

6.3磷铵生产所需原料170

6.3.1正磷酸和聚磷酸170

6.3.2氨172

6.4湿法磷酸的氨化172

6.4.1湿法磷酸与氨的反应和析出的物相173

6.4.2磷酸氨化料浆的性质176

6.4.3磷酸氨化溶液的蒸气压178

6.4.4磷酸氨化料浆的中和度与pH之间的关系179

6.4.5湿法磷酸氨化料浆的流变性180

6.4.6磷铵料浆的比热容183

6.4.7湿法磷酸氨化过程的物料和热量计算183

6.4.8湿法磷酸氨化的方法和设备187

6.5湿法磷酸氨化料浆的蒸发浓缩196

6.5.1利用NH3-H3PO4-H2O溶解度图分析磷铵料浆浓缩过程197

6.5.2磷铵溶液的沸点升高198

6.5.3磷铵料浆加热器的传热系数198

6.5.4磷铵料浆双效蒸发流程199

6.5.5磷铵料浆三效蒸发流程201

6.5.6磷铵料浆蒸发流程比较202

6.5.7酸性磷铵料浆的浓缩204

6.6喷浆造粒转筒干燥制粒状磷铵207

6.6.1喷浆造粒的成粒机理207

6.6.2喷浆造粒干燥过程分析208

6.6.3喷浆造粒干燥流程和设备210

6.6.4喷浆造粒干燥工艺的操作条件213

6.6.5喷浆造粒干燥机的物料和热量衡算216

6.7喷浆流化造粒干燥制粒状磷铵220

6.8喷雾干燥制粉状磷铵222

6.8.1喷雾器与离心式喷雾干燥222

6.8.2料浆浓缩-喷雾流化干燥制粉状磷酸一铵(MAP)224

6.8.3料浆法磷铵工艺的发展和展望226

6.9管式反应器生产磷铵229

6.9.1管式反应器-转鼓造粒生产MAP229

6.9.2管式反应器-转鼓造粒生产DAP和NPK230

6.9.3管式反应器-喷雾干燥生产粉状MAP和DAP234

6.9.4加压氨化制粉状MAP和粒状DAP236

6.9.5管式反应器-喷雾流化干燥制粉状磷酸一铵新工艺237

6.10含聚磷酸铵肥料的生产239

6.10.1含聚磷酸铵粒状肥料的生产239

6.10.2含聚磷酸铵液体肥料的生产243

6.11磷铵类肥料生产的辅助设备243

6.11.1磷铵类颗粒肥料的干燥、筛分、破碎、冷却和产品调理设备243

6.11.2磷铵类肥料生产中气体的净化246

6.12关于磷铵肥料的标准（GB102052

第7章硝酸磷肥与其他复合肥料253

7.1硝酸磷肥253

7.1.1硝酸分解磷矿制硝酸磷肥的生产原理253

7.1.2酸解中和、浓缩、造粒、干燥流程及主要工艺简述261

7.1.3间接冷冻法制硝酸磷肥的工艺流程264

7.1.4硝酸磷钾肥265

7.1.5硝酸磷肥与硝酸磷钾肥产品技术要求267

7.2硫基(磷酸基)三元复合肥料267

7.2.1概述267

7.2.2低温转化氯化钾生产硫基氮磷钾工艺流程268

7.2.3主要工艺控制条件269

7.2.4主要设备简述271

7.2.5主要工艺简述272

7.3尿基复合肥料273

7.3.1尿基过磷酸钙复合肥工艺273

7.3.2工艺流程275

7.4硫酸-氨管式反应器生产氮磷钾三元复合肥277

7.4.1硫酸-氨管式反应器工艺特点277

7.4.2硫酸-氨管式反应器生产NPK造粒部分流程简介278

7.5磷酸二氢钾279

7.5.1磷酸二氢钾的制造方法279

7.5.2磷酸二氢钾产品的质量标准280

参考文献281

第8章复混肥料282

8.1复混肥料生产的物化性质及原料的相配性282

8.1.1具有“可配性”的肥料283

8.1.2具有“不可配性”的肥料283

8.1.3具有“有限可配性”的肥料284

8.2复混肥的物化性质286

8.2.1颗粒粒度分布286

8.2.2颗粒强度287

8.2.3堆密度287

8.2.4休止角287

8.2.5临界相对湿度287

8.2.6结块性288

8.2.7熔点288

8.3复混肥料与专用肥料289

8.4复混肥料的生产工艺及操作控制289

8.4.1复混肥料生产工艺简述289

8.4.2尿素-磷酸铵-氯化钾系团粒法复混肥料生产工艺及操作条件291

8.4.3高塔熔体喷浆造粒生产尿基复合肥料工艺293

8.4.4复混肥料的工艺计算294

8.5掺混肥料296

8.6缓/控释肥料297

8.7有机复合肥料298

8.8生物肥料299

8.9液体肥料300

8.9.1清液肥料301

8.9.2悬浮液肥料303

参考文献308

附录309

附录1常用数据表309

附录2有关肥料化合物的X射线衍射数据310

附录3磷酸、磷铵及重钙的建厂指标323

附件1磷酸装置323

附件2磷酸、磷铵装置326

附件3重过磷酸钙装置335

　　在人口逐年增加、耕地逐年减少的情况下，如何提高单产、增加农作物的产量、解决粮食问题、保障人民生活、促进国民经济的发展极为重要。本书是笔者在《磷肥及复合肥料工艺学》及《无机化工工艺学》的基础上编写的，尽可能反映了2001年以来国内外磷复肥新技术方面的内容。作者根据多年来在磷复肥教学科研上的经验编写了本书，希望能为我国磷复肥企业技术人员，有关科研设计单位技术人员，与高等、中等学校化工类专业师生以及有关管理人员提供参考。　　本书是作者根据多年来在磷复肥教学和科研方面积累的经验编写而成的，有理论，有实践，反映了2001年以来国内外磷复肥的新技术、新工艺、新成果。从原料磷矿入手，详细地介绍了磷酸、磷肥、复混肥等生产原理、生产方法、工艺流程、主要设备、工艺计算、三废治理与综合利用等内容。　　本书适用于高等学校化工类专业学生，磷复肥生产企业与化工科研设计单位技术人员及相关管理人员、技术工人学习参考。