現(xiàn)代磷化工技術(shù)和應(yīng)用

第一章磷化工發(fā)展概況1

第一節(jié)磷化工的涵義及其產(chǎn)品的分類1

一、磷化工的涵義1

二、磷化工發(fā)展簡(jiǎn)史1

三、磷化工產(chǎn)品的分類3

第二節(jié)磷化工在國民經(jīng)濟(jì)和高新技術(shù)發(fā)展中的作用4

一、食品級(jí)磷酸及其鹽4

二、飼料級(jí)磷酸鹽5

三、電子級(jí)磷酸5

四、能源材料磷酸鹽6

五、磷系阻燃劑及其阻燃材料7

六、有機(jī)磷農(nóng)藥8

七、磷系水處理劑8

八、磷酸酯類表面活性劑9

九、含磷藥物和高能物質(zhì)10

第三節(jié)世界磷化工發(fā)展的概況11

一、世界磷化工發(fā)展的基本態(tài)勢(shì)11

二、世界磷化工發(fā)展的新趨勢(shì)和新特點(diǎn)13

三、磷酸鹽工業(yè)仍是世界磷化工的主角13

第四節(jié)中國磷化學(xué)工業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步14

一、中國磷化學(xué)工業(yè)的快速發(fā)展14

二、中國磷化工產(chǎn)業(yè)的科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步16

三、存在的問題和發(fā)展對(duì)策17

參考文獻(xiàn)18

第二章磷礦資源的成因和儲(chǔ)量19

第一節(jié)磷礦床的成因類型及其分布規(guī)律19

一、概述19

二、磷礦床的成因類型20

三、磷礦石24

四、磷礦物的分類25

第二節(jié)世界磷礦資源的儲(chǔ)量、資源量及其分布特征28

一、世界磷礦資源28

二、世界磷礦資源分布特征28

三、國外磷礦資源基本情況30

四、國外磷礦資源開發(fā)利用情況32

五、國外磷礦資源開發(fā)利用策略35

第三節(jié)中國磷礦資源的儲(chǔ)量和分布特征36

一、中國磷礦資源儲(chǔ)量與資源分布36

二、中國磷礦賦存狀況與資源特點(diǎn)39

三、中國磷礦資源儲(chǔ)量利用情況和資源潛力41

四、國內(nèi)主要磷資源省份的磷礦資源情況43

第四節(jié)磷礦性質(zhì)與化學(xué)加工的關(guān)系47

一、磷礦質(zhì)量的評(píng)價(jià)47

二、磷酸、磷銨生產(chǎn)對(duì)磷礦質(zhì)量的基本要求51

三、磷礦的反應(yīng)活性53

參考文獻(xiàn)57

第三章磷礦的開采與選礦58

第一節(jié)磷礦開采58

一、磷礦地下開采58

二、磷礦露天開采78

三、中國磷礦的開采現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)96

第二節(jié)磷礦選礦理論基礎(chǔ)98

一、磷礦物的特征及其可浮性99

二、磷礦物共生礦物的特征及其可浮性113

第三節(jié)磷礦浮選藥劑115

一、浮選藥劑分類與作用115

二、磷礦浮選捕收劑115

三、磷礦浮選調(diào)整劑134

四、磷礦浮選藥劑進(jìn)展144

第四節(jié)磷礦選礦工藝與實(shí)踐146

一、中國磷礦選礦概況146

二、磷礦的選礦工藝147

三、磷灰石礦選礦工藝特點(diǎn)與實(shí)踐149

四、磷塊巖的選礦工藝特點(diǎn)與實(shí)踐153

五、磷礦選礦進(jìn)展與國內(nèi)外磷礦選礦廠171

參考文獻(xiàn)176

第四章黃磷177

第一節(jié)概述177

一、黃磷工業(yè)發(fā)展簡(jiǎn)史177

二、中國黃磷產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展178

三、中國黃磷產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向179

四、磷的性質(zhì)179

第二節(jié)電熱法制磷182

一、基本原理182

二、爐內(nèi)料層結(jié)構(gòu)與熱量分布186

三、電爐熔池的形成及其影響因素189

四、原料對(duì)黃磷生產(chǎn)的影響190

五、電熱法制磷工藝流程198

六、工藝設(shè)計(jì)計(jì)算200

第三節(jié)黃磷電爐結(jié)構(gòu)206

一、爐體206

二、電極209

三、電極把持及升降裝置211

四、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)214

五、電極密封裝置214

六、短網(wǎng)214

七、水冷卻系統(tǒng)215

八、磷爐變壓器216

第四節(jié)制磷電爐操作與管理217

一、制磷電爐工藝技術(shù)特性217

二、工藝操作要點(diǎn)217

三、磷爐事故判斷分析及處理223

第五節(jié)磷爐氣除塵、冷凝及磷的精制224

一、磷爐氣除塵224

二、磷蒸氣的冷凝228

三、粗磷精制230

第六節(jié)黃磷凈化231

一、物理法凈化工業(yè)黃磷232

二、化學(xué)法凈化工業(yè)黃磷235

第七節(jié)黃磷生產(chǎn)的節(jié)能降耗237

一、磷爐電熱消耗和熱平衡測(cè)試238

二、磷爐自動(dòng)化控制239

三、回收黃磷尾氣作燃料241

四、爐渣余熱利用242

第八節(jié)黃磷生產(chǎn)環(huán)境保護(hù)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)244

一、泥磷的回收與利用244

二、磷爐尾氣的凈化與綜合利用251

三、磷鐵的回收與利用259

四、磷爐渣的回收與利用261

五、粉礦的回收與利用263

六、電塵灰的回收與利用264

七、含磷廢水的處理及封閉循環(huán)265

第九節(jié)黃磷生產(chǎn)安全和職業(yè)衛(wèi)生270

一、黃磷生產(chǎn)危險(xiǎn)危害因素270

二、安全和職業(yè)衛(wèi)生防護(hù)措施271

三、應(yīng)急防護(hù)設(shè)施272

第十節(jié)產(chǎn)品用途和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)272

一、黃磷及其副產(chǎn)物的用途272

二、產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)274

主要參考文獻(xiàn)274

基礎(chǔ)參考文獻(xiàn)274

第五章熱法磷酸275

第一節(jié)磷酸的性質(zhì)與用途275

一、組成和物理性質(zhì)275

二、化學(xué)性質(zhì)283

三、工業(yè)磷酸的主要用途285

第二節(jié)制備原理及生產(chǎn)工藝285

一、熱法磷酸生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展與變遷285

二、熱法磷酸的制備原理及流程289

三、正磷酸的生產(chǎn)與控制294

四、磷酸脫砷309

五、工業(yè)、食品、醫(yī)藥級(jí)磷酸產(chǎn)品規(guī)格與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)310

第三節(jié)高純磷酸的制備311

一、高純磷酸發(fā)展概況311

二、高純磷酸的制備312

三、黃磷燃燒水化直接法制備液晶級(jí)電子磷酸的生產(chǎn)工藝與控制313

四、熔融結(jié)晶法制備芯片級(jí)電子磷酸的生產(chǎn)工藝與控制319

五、產(chǎn)品規(guī)格與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)321

第四節(jié)聚磷酸324

一、組成和性質(zhì)324

二、聚磷酸的制備326

三、產(chǎn)品規(guī)格與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)330

四、用途330

第五節(jié)職業(yè)衛(wèi)生與安全生產(chǎn)331

一、職業(yè)衛(wèi)生要求331

二、安全生產(chǎn)要求332

第六節(jié)熱法磷酸技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)333

主要參考文獻(xiàn)334

基礎(chǔ)參考文獻(xiàn)335

第六章濕法磷酸336

第一節(jié)濕法磷酸生產(chǎn)的理論基礎(chǔ)336

一、濕法磷酸生產(chǎn)的化學(xué)反應(yīng)336

二、硫酸鈣在CaSO4H3PO4H2O與CaSO4H3PO4H2SO4H2O體系中的相平衡及

轉(zhuǎn)化動(dòng)力學(xué)337

三、磷礦的酸分解過程及硫酸鈣結(jié)晶過程341

第二節(jié)磷酸與磷石膏的過濾分離355

一、過濾基本方程式及應(yīng)用355

二、濾餅厚度與濾餅洗滌情況討論357

第三節(jié)濕法磷酸真空過濾系統(tǒng)氟硅酸鉀（鈉）結(jié)垢特性及防治研究358

一、結(jié)垢試驗(yàn)358

二、阻垢試驗(yàn)結(jié)果359

第四節(jié)濕法磷酸生產(chǎn)的工藝流程和主要設(shè)備360

一、二水濕法磷酸生產(chǎn)的工藝流程360

二、濕法磷酸生產(chǎn)的其他流程363

第五節(jié)二水濕法磷酸生產(chǎn)工藝條件的選擇及操作控制365

一、酸解過程工藝條件的選擇365

二、過濾過程工藝條件的選擇及強(qiáng)化途徑370

三、關(guān)于P2O5損失371

第六節(jié)濕法磷酸主要工藝技術(shù)指標(biāo)的計(jì)算372

一、石膏值的計(jì)算372

二、三大技術(shù)指標(biāo)的計(jì)算372

三、其他工藝指標(biāo)的計(jì)算374

第七節(jié)濕法磷酸的濃縮378

一、真空濃縮磷酸的工藝原理379

二、磷酸濃縮的物理化學(xué)基礎(chǔ)及含氟廢氣處理380

三、生產(chǎn)流程與主要設(shè)備384

四、磷酸濃縮裝置的發(fā)展趨勢(shì)——雙級(jí)蒸發(fā)濃縮388

五、磷酸一段濃縮到約40%P2O5工藝390

六、工藝指標(biāo)與操作條件的選擇390

第八節(jié)濕法磷酸的凈化392

一、概述392

二、濕法磷酸主要凈化方法393

三、液液溶劑萃取法凈化濕法磷酸395

四、液液萃取設(shè)備402

五、選擇性雜質(zhì)脫除（凈化前處理或后處理）405

六、國外濕法磷酸凈化流程簡(jiǎn)介409

七、我國濕法磷酸凈化技術(shù)412

第九節(jié)濕法磷酸工藝計(jì)算417

一、濕法磷酸的物料、熱量平衡417

二、濕法磷酸主要設(shè)備的工藝簡(jiǎn)算428

第十節(jié)濕法磷酸生產(chǎn)技術(shù)的新進(jìn)展432

一、比利時(shí)普萊昂第四代多格多槽濕法磷酸工藝433

二、法國羅納普朗克434

三、美國巴吉爾等溫反應(yīng)器磷酸工藝435

四、美國多爾杰克布斯（DorrJacbos）改進(jìn)型同心圓多槳單槽工藝436

五、單槽雙區(qū)腰形萃取反應(yīng)器濕法磷酸新工藝436

六、其他濕法磷酸新技術(shù)438

主要參考文獻(xiàn)439

基礎(chǔ)參考文獻(xiàn)441

第七章磷肥與磷復(fù)肥442

第一節(jié)世界磷肥工業(yè)發(fā)展概況442

一、化肥的基本定義及磷肥的分類442

二、磷肥工業(yè)的發(fā)展概況444

第二節(jié)磷肥重要品種及其生產(chǎn)技術(shù)448

一、過磷酸鈣448

二、磷酸銨473

三、硝酸磷肥496

四、硫基磷酸基復(fù)合肥料519

五、熱法磷肥524

六、含磷復(fù)混肥和摻混肥543

七、含磷新型肥料565

第三節(jié)磷肥與磷復(fù)肥的用途581

一、磷在作物中的作用581

二、土壤中磷的轉(zhuǎn)化與利用582

三、主要磷肥品種的用途584

第四節(jié)磷肥工業(yè)發(fā)展趨勢(shì)589

一、基礎(chǔ)磷肥產(chǎn)品呈現(xiàn)多元化格局589

二、提高磷利用率的新技術(shù)、新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)590

三、產(chǎn)能產(chǎn)量不斷增長(zhǎng)并向磷礦資源地集聚590

四、裝置大型化，原料與能源消耗不斷降低591

五、單一的化肥生產(chǎn)向產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品耦合和循環(huán)經(jīng)濟(jì)一體化模式轉(zhuǎn)變591

主要參考文獻(xiàn)592

基礎(chǔ)參考文獻(xiàn)592

第八章正磷酸鹽593

第一節(jié)概述593

一、磷酸鹽的重要品種和特性593

二、國內(nèi)外磷酸鹽工業(yè)的生產(chǎn)和發(fā)展概況595

三、世界磷酸鹽工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)597

第二節(jié)正磷酸鈉鹽598

一、組成和特性598

二、磷酸二氫鈉605

三、磷酸氫二鈉614

四、磷酸三鈉622

五、正磷酸鈉鹽生產(chǎn)的主要設(shè)備626

六、正磷酸鈉鹽的應(yīng)用630

第三節(jié)正磷酸鉀鹽638

一、組成和特性638

二、磷酸二氫鉀641

三、磷酸氫二鉀652

四、磷酸三鉀656

五、正磷酸鉀鹽的應(yīng)用657

第四節(jié)磷酸銨鹽658

一、組成和特性658

二、生產(chǎn)原理660

三、磷酸二氫銨660

四、磷酸氫二銨664

五、磷酸銨鹽生產(chǎn)的主要設(shè)備666

六、磷酸銨鹽的用途667

第五節(jié)正磷酸鈣鹽668

一、組成和特性668

二、生產(chǎn)原理669

三、飼料用二水磷酸氫鈣673

四、牙膏用二水磷酸氫鈣679

五、食品與醫(yī)藥用二水磷酸氫鈣684

六、無水磷酸氫鈣686

七、磷酸二氫鈣688

八、磷酸三鈣、羥基磷酸鈣691

九、正磷酸鈣鹽的用途695

第六節(jié)正磷酸鋁鹽699

一、組成和特性699

二、磷酸二氫鋁702

三、磷酸鋁705

四、正磷酸鋁鹽的用途710

第七節(jié)正磷酸鋅鹽712

一、組成和特性712

二、磷酸二氫鋅713

三、磷酸鋅714

四、正磷酸鋅鹽的應(yīng)用719

第八節(jié)正磷酸錳鹽721

一、組成和特性721

二、酸式磷酸錳721

三、磷酸錳724

四、正磷酸錳鹽的應(yīng)用726

主要參考文獻(xiàn)726

基礎(chǔ)參考文獻(xiàn)729

第九章焦磷酸鹽730

第一節(jié)概述730

一、焦磷酸鹽的重要品種和發(fā)展概況730

二、焦磷酸鹽的結(jié)構(gòu)和特性731

第二節(jié)焦磷酸鈉鹽734

一、物理化學(xué)性質(zhì)734

二、焦磷酸鈉738

三、酸式焦磷酸鈉745

四、焦磷酸三鈉747

五、焦磷酸三氫鈉747

六、焦磷酸鈉鹽的用途748

第三節(jié)焦磷酸鉀759

一、物理化學(xué)性質(zhì)759

二、生產(chǎn)原理759

三、生產(chǎn)方法和工藝操作760

四、消耗定額762

五、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)763

六、焦磷酸鉀鹽的用途764

第四節(jié)焦磷酸鈣鹽765

一、物理化學(xué)性質(zhì)765

二、生產(chǎn)原理765

三、生產(chǎn)方法和工藝操作767

四、消耗定額768

五、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)768

六、焦磷酸鈣鹽的用途768

第五節(jié)特殊用途的焦磷酸鹽771

一、焦磷酸鐵771

二、焦磷酸鎂773

三、焦磷酸銅774

四、焦磷酸硅775

五、焦磷酸錫777

主要參考文獻(xiàn)779

基礎(chǔ)參考文獻(xiàn)781

第十章聚磷酸鹽782

第一節(jié)概述782

一、聚磷酸鹽的分類和結(jié)構(gòu)782

二、聚磷酸鹽的重要性質(zhì)784

三、聚磷酸鹽的發(fā)展現(xiàn)狀及開發(fā)前景786

第二節(jié)三聚磷酸鈉787

一、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)787

二、制備原理790

三、生產(chǎn)方法及工藝過程795

四、原料消耗定額798

五、產(chǎn)品用途和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)800

第三節(jié)三聚磷酸鉀802

一、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)802

二、制備原理802

三、生產(chǎn)方法及設(shè)備802

四、原料消耗定額805

五、產(chǎn)品用途和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)805

第四節(jié)三偏磷酸鈉805

一、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)806

二、制備原理806

三、生產(chǎn)方法及設(shè)備807

四、原料消耗定額808

五、產(chǎn)品用途和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)809

第五節(jié)四偏磷酸鈉812

一、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)812

二、制備方法812

三、產(chǎn)品用途813

第六節(jié)六偏磷酸鈉813

一、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)813

二、制備原理818

三、生產(chǎn)方法及設(shè)備818

四、原料消耗定額822

五、產(chǎn)品用途和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)823

第七節(jié)聚磷酸銨824

一、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)824

二、制備原理825

三、生產(chǎn)方法及設(shè)備826

四、原料消耗定額833

五、聚磷酸銨的產(chǎn)品用途和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)833

第八節(jié)其他聚磷酸鹽834

一、聚磷酸鈣834

二、聚磷酸鋁837

參考文獻(xiàn)842

我國是磷資源大國，也是磷化工產(chǎn)品的生產(chǎn)和消費(fèi)大國。從20世紀(jì)五六十年代的初級(jí)磷礦加工起步，歷經(jīng)四十余載，特別是經(jīng)過“十五”、“十一五”時(shí)期的快速發(fā)展，我國已經(jīng)建立起以磷復(fù)肥為基礎(chǔ)、黃磷深加工和磷酸鹽精細(xì)化為主體、無機(jī)磷化工與有機(jī)磷化工相配套的現(xiàn)代磷化工技術(shù)與產(chǎn)業(yè)體系，磷化工已成為國民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)工業(yè)?！笆濉睍r(shí)期是我國磷化工由大做強(qiáng)的關(guān)鍵發(fā)展時(shí)期，穩(wěn)定基礎(chǔ)、優(yōu)化布局、調(diào)整結(jié)構(gòu)是我國磷化工的戰(zhàn)略選擇；降低基礎(chǔ)磷化工產(chǎn)品能耗、構(gòu)建循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈、提高產(chǎn)品的精細(xì)化程度、積極發(fā)展有機(jī)磷化工、促進(jìn)高端磷化工產(chǎn)品的發(fā)展，是我國磷化工產(chǎn)業(yè)提高國際競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵。為此，行業(yè)內(nèi)具有較強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新能力和競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的龍頭骨干企業(yè)和科研院所、高等院校共同開展磷化工創(chuàng)新技術(shù)和節(jié)能減排循環(huán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)的研究，對(duì)打破國外對(duì)高端磷化工技術(shù)的壟斷，縮小與世界先進(jìn)水平的差距，使我國盡快由磷化工生產(chǎn)大國成為磷化工技術(shù)強(qiáng)國十分必要。

這次化學(xué)工業(yè)出版社組織我國磷化工行業(yè)富有經(jīng)驗(yàn)的專家、學(xué)者和工程技術(shù)人員將國內(nèi)外磷化工界幾十年發(fā)展中所取得的成果與經(jīng)驗(yàn)匯集編撰而成的《現(xiàn)代磷化工技術(shù)和應(yīng)用》一書即是這種努力的一部分。此書以磷為主線，介紹了從磷礦資源的采選到后續(xù)加工，包括對(duì)磷酸、磷復(fù)肥、磷酸鹽（尤其是精細(xì)磷酸鹽）和專用有機(jī)磷化學(xué)品的詳細(xì)論述，對(duì)一些正在探索中的發(fā)展方向和有發(fā)展前途的高端磷化工產(chǎn)品也做了全面介紹，提出了構(gòu)建綠色磷化工的新思維。此書稱得上是一本立足國情、跟蹤時(shí)代、特色鮮明、適用性強(qiáng)的現(xiàn)代磷化工重要科技專著。我相信，這本書的出版對(duì)加快我國磷化工產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，對(duì)建立資源節(jié)約型、技術(shù)創(chuàng)新型和環(huán)境友好型的磷化工產(chǎn)業(yè)，對(duì)推動(dòng)磷化工向著高、精、尖方向發(fā)展，必將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響和積極的促進(jìn)作用！

李勇武

中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)會(huì)長(zhǎng)

2013年6月2100433B

本書是關(guān)于磷化工理論、技術(shù)和應(yīng)用的重要科技專著。從磷礦資源的采選到后續(xù)加工，包括磷復(fù)肥、無機(jī)磷化工和有機(jī)磷化工的重要品種的制備原理、生產(chǎn)技術(shù)、產(chǎn)品規(guī)格和具體應(yīng)用，都作了全面的介紹和系統(tǒng)的論述。本書立足國情，跟蹤時(shí)代，注重發(fā)展，著力創(chuàng)新，具有較強(qiáng)的前瞻性、導(dǎo)向性和可讀性。 本書是化學(xué)化工行業(yè)管理干部、企業(yè)家和工程技術(shù)人員的必備參考書，也可作為化學(xué)化工院校師生及其相關(guān)專業(yè)的教學(xué)參考用書，同時(shí)還可供一切有志于磷化工研究開發(fā)的科技人員閱讀參考。

由磷化工方面的權(quán)威專家貢長(zhǎng)生教授擔(dān)任本書的主編，共分上下兩冊(cè)。

關(guān)于磷化工理論、技術(shù)和應(yīng)用的重要科技專著。

立足國情，跟蹤時(shí)代，注重發(fā)展，著力創(chuàng)新，具有較強(qiáng)的前瞻性、導(dǎo)向性和可讀性。

體現(xiàn)最新的磷化工新技術(shù)、新產(chǎn)品、新工藝、新應(yīng)用，是一套內(nèi)容全面、技術(shù)先進(jìn)的磷化工技術(shù)全書，服務(wù)我國磷化工的發(fā)展需要。

是化學(xué)化工行業(yè)管理干部、企業(yè)家和工程技術(shù)人員的必備參考書，也可作為化學(xué)化工院校師生及其相關(guān)專業(yè)的教學(xué)參考用書，同時(shí)還可供一切有志于磷化工研究開發(fā)的科技人員閱讀參考。

磷灰石是提取磷和制造農(nóng)用磷肥的重要原料，顏色好結(jié)晶好的磷灰石可作為寶石或裝飾材料。伴生元素多的磷灰石可以綜合利用。磷灰石是人與動(dòng)物硬體(牙、骨、結(jié)石)部分的主要無機(jī)物，也是一種重要的生物材料。

磷酸鹽包括磷酸正鹽和酸式鹽。磷灰石是提煉磷的重要礦物，其中氟磷灰石是商業(yè)上最主要的礦物。磷灰石的形狀為玻璃狀晶體、塊體或結(jié)核，它們的顏色多種多樣，一般多為帶個(gè)錐面尖頭的六方柱形。多數(shù)磷灰石都很純凈，如果它們?cè)儆惨恍?，就可以?dāng)作寶石了。磷灰石加熱后常會(huì)發(fā)出磷光。在各種火成巖中可以見到磷灰石的影子。