现代磷化工技术和应用

第一章磷化工发展概况1

第一节磷化工的涵义及其产品的分类1

一、磷化工的涵义1

二、磷化工发展简史1

三、磷化工产品的分类3

第二节磷化工在国民经济和高新技术发展中的作用4

一、食品级磷酸及其盐4

二、饲料级磷酸盐5

三、电子级磷酸5

四、能源材料磷酸盐6

五、磷系阻燃剂及其阻燃材料7

六、有机磷农药8

七、磷系水处理剂8

八、磷酸酯类表面活性剂9

九、含磷药物和高能物质10

第三节世界磷化工发展的概况11

一、世界磷化工发展的基本态势11

二、世界磷化工发展的新趋势和新特点13

三、磷酸盐工业仍是世界磷化工的主角13

第四节中国磷化学工业的发展和进步14

一、中国磷化学工业的快速发展14

二、中国磷化工产业的科学技术不断进步16

三、存在的问题和发展对策17

参考文献18

第二章磷矿资源的成因和储量19

第一节磷矿床的成因类型及其分布规律19

一、概述19

二、磷矿床的成因类型20

三、磷矿石24

四、磷矿物的分类25

第二节世界磷矿资源的储量、资源量及其分布特征28

一、世界磷矿资源28

二、世界磷矿资源分布特征28

三、国外磷矿资源基本情况30

四、国外磷矿资源开发利用情况32

五、国外磷矿资源开发利用策略35

第三节中国磷矿资源的储量和分布特征36

一、中国磷矿资源储量与资源分布36

二、中国磷矿赋存状况与资源特点39

三、中国磷矿资源储量利用情况和资源潜力41

四、国内主要磷资源省份的磷矿资源情况43

第四节磷矿性质与化学加工的关系47

一、磷矿质量的评价47

二、磷酸、磷铵生产对磷矿质量的基本要求51

三、磷矿的反应活性53

参考文献57

第三章磷矿的开采与选矿58

第一节磷矿开采58

一、磷矿地下开采58

二、磷矿露天开采78

三、中国磷矿的开采现状与发展趋势96

第二节磷矿选矿理论基础98

一、磷矿物的特征及其可浮性99

二、磷矿物共生矿物的特征及其可浮性113

第三节磷矿浮选药剂115

一、浮选药剂分类与作用115

二、磷矿浮选捕收剂115

三、磷矿浮选调整剂134

四、磷矿浮选药剂进展144

第四节磷矿选矿工艺与实践146

一、中国磷矿选矿概况146

二、磷矿的选矿工艺147

三、磷灰石矿选矿工艺特点与实践149

四、磷块岩的选矿工艺特点与实践153

五、磷矿选矿进展与国内外磷矿选矿厂171

参考文献176

第四章黄磷177

第一节概述177

一、黄磷工业发展简史177

二、中国黄磷产业现状与发展178

三、中国黄磷产业发展方向179

四、磷的性质179

第二节电热法制磷182

一、基本原理182

二、炉内料层结构与热量分布186

三、电炉熔池的形成及其影响因素189

四、原料对黄磷生产的影响190

五、电热法制磷工艺流程198

六、工艺设计计算200

第三节黄磷电炉结构206

一、炉体206

二、电极209

三、电极把持及升降装置211

四、液压传动系统214

五、电极密封装置214

六、短网214

七、水冷却系统215

八、磷炉变压器216

第四节制磷电炉操作与管理217

一、制磷电炉工艺技术特性217

二、工艺操作要点217

三、磷炉事故判断分析及处理223

第五节磷炉气除尘、冷凝及磷的精制224

一、磷炉气除尘224

二、磷蒸气的冷凝228

三、粗磷精制230

第六节黄磷净化231

一、物理法净化工业黄磷232

二、化学法净化工业黄磷235

第七节黄磷生产的节能降耗237

一、磷炉电热消耗和热平衡测试238

二、磷炉自动化控制239

三、回收黄磷尾气作燃料241

四、炉渣余热利用242

第八节黄磷生产环境保护与循环经济244

一、泥磷的回收与利用244

二、磷炉尾气的净化与综合利用251

三、磷铁的回收与利用259

四、磷炉渣的回收与利用261

五、粉矿的回收与利用263

六、电尘灰的回收与利用264

七、含磷废水的处理及封闭循环265

第九节黄磷生产安全和职业卫生270

一、黄磷生产危险危害因素270

二、安全和职业卫生防护措施271

三、应急防护设施272

第十节产品用途和质量标准272

一、黄磷及其副产物的用途272

二、产品质量标准274

主要参考文献274

基础参考文献274

第五章热法磷酸275

第一节磷酸的性质与用途275

一、组成和物理性质275

二、化学性质283

三、工业磷酸的主要用途285

第二节制备原理及生产工艺285

一、热法磷酸生产技术的发展与变迁285

二、热法磷酸的制备原理及流程289

三、正磷酸的生产与控制294

四、磷酸脱砷309

五、工业、食品、医药级磷酸产品规格与质量标准310

第三节高纯磷酸的制备311

一、高纯磷酸发展概况311

二、高纯磷酸的制备312

三、黄磷燃烧水化直接法制备液晶级电子磷酸的生产工艺与控制313

四、熔融结晶法制备芯片级电子磷酸的生产工艺与控制319

五、产品规格与质量标准321

第四节聚磷酸324

一、组成和性质324

二、聚磷酸的制备326

三、产品规格与质量标准330

四、用途330

第五节职业卫生与安全生产331

一、职业卫生要求331

二、安全生产要求332

第六节热法磷酸技术的发展趋势333

主要参考文献334

基础参考文献335

第六章湿法磷酸336

第一节湿法磷酸生产的理论基础336

一、湿法磷酸生产的化学反应336

二、硫酸钙在CaSO4H3PO4H2O与CaSO4H3PO4H2SO4H2O体系中的相平衡及

转化动力学337

三、磷矿的酸分解过程及硫酸钙结晶过程341

第二节磷酸与磷石膏的过滤分离355

一、过滤基本方程式及应用355

二、滤饼厚度与滤饼洗涤情况讨论357

第三节湿法磷酸真空过滤系统氟硅酸钾（钠）结垢特性及防治研究358

一、结垢试验358

二、阻垢试验结果359

第四节湿法磷酸生产的工艺流程和主要设备360

一、二水湿法磷酸生产的工艺流程360

二、湿法磷酸生产的其他流程363

第五节二水湿法磷酸生产工艺条件的选择及操作控制365

一、酸解过程工艺条件的选择365

二、过滤过程工艺条件的选择及强化途径370

三、关于P2O5损失371

第六节湿法磷酸主要工艺技术指标的计算372

一、石膏值的计算372

二、三大技术指标的计算372

三、其他工艺指标的计算374

第七节湿法磷酸的浓缩378

一、真空浓缩磷酸的工艺原理379

二、磷酸浓缩的物理化学基础及含氟废气处理380

三、生产流程与主要设备384

四、磷酸浓缩装置的发展趋势——双级蒸发浓缩388

五、磷酸一段浓缩到约40%P2O5工艺390

六、工艺指标与操作条件的选择390

第八节湿法磷酸的净化392

一、概述392

二、湿法磷酸主要净化方法393

三、液液溶剂萃取法净化湿法磷酸395

四、液液萃取设备402

五、选择性杂质脱除（净化前处理或后处理）405

六、国外湿法磷酸净化流程简介409

七、我国湿法磷酸净化技术412

第九节湿法磷酸工艺计算417

一、湿法磷酸的物料、热量平衡417

二、湿法磷酸主要设备的工艺简算428

第十节湿法磷酸生产技术的新进展432

一、比利时普莱昂第四代多格多槽湿法磷酸工艺433

二、法国罗纳普朗克434

三、美国巴吉尔等温反应器磷酸工艺435

四、美国多尔杰克布斯（DorrJacbos）改进型同心圆多桨单槽工艺436

五、单槽双区腰形萃取反应器湿法磷酸新工艺436

六、其他湿法磷酸新技术438

主要参考文献439

基础参考文献441

第七章磷肥与磷复肥442

第一节世界磷肥工业发展概况442

一、化肥的基本定义及磷肥的分类442

二、磷肥工业的发展概况444

第二节磷肥重要品种及其生产技术448

一、过磷酸钙448

二、磷酸铵473

三、硝酸磷肥496

四、硫基磷酸基复合肥料519

五、热法磷肥524

六、含磷复混肥和掺混肥543

七、含磷新型肥料565

第三节磷肥与磷复肥的用途581

一、磷在作物中的作用581

二、土壤中磷的转化与利用582

三、主要磷肥品种的用途584

第四节磷肥工业发展趋势589

一、基础磷肥产品呈现多元化格局589

二、提高磷利用率的新技术、新产品不断涌现590

三、产能产量不断增长并向磷矿资源地集聚590

四、装置大型化，原料与能源消耗不断降低591

五、单一的化肥生产向产业、产品耦合和循环经济一体化模式转变591

主要参考文献592

基础参考文献592

第八章正磷酸盐593

第一节概述593

一、磷酸盐的重要品种和特性593

二、国内外磷酸盐工业的生产和发展概况595

三、世界磷酸盐工业的发展趋势597

第二节正磷酸钠盐598

一、组成和特性598

二、磷酸二氢钠605

三、磷酸氢二钠614

四、磷酸三钠622

五、正磷酸钠盐生产的主要设备626

六、正磷酸钠盐的应用630

第三节正磷酸钾盐638

一、组成和特性638

二、磷酸二氢钾641

三、磷酸氢二钾652

四、磷酸三钾656

五、正磷酸钾盐的应用657

第四节磷酸铵盐658

一、组成和特性658

二、生产原理660

三、磷酸二氢铵660

四、磷酸氢二铵664

五、磷酸铵盐生产的主要设备666

六、磷酸铵盐的用途667

第五节正磷酸钙盐668

一、组成和特性668

二、生产原理669

三、饲料用二水磷酸氢钙673

四、牙膏用二水磷酸氢钙679

五、食品与医药用二水磷酸氢钙684

六、无水磷酸氢钙686

七、磷酸二氢钙688

八、磷酸三钙、羟基磷酸钙691

九、正磷酸钙盐的用途695

第六节正磷酸铝盐699

一、组成和特性699

二、磷酸二氢铝702

三、磷酸铝705

四、正磷酸铝盐的用途710

第七节正磷酸锌盐712

一、组成和特性712

二、磷酸二氢锌713

三、磷酸锌714

四、正磷酸锌盐的应用719

第八节正磷酸锰盐721

一、组成和特性721

二、酸式磷酸锰721

三、磷酸锰724

四、正磷酸锰盐的应用726

主要参考文献726

基础参考文献729

第九章焦磷酸盐730

第一节概述730

一、焦磷酸盐的重要品种和发展概况730

二、焦磷酸盐的结构和特性731

第二节焦磷酸钠盐734

一、物理化学性质734

二、焦磷酸钠738

三、酸式焦磷酸钠745

四、焦磷酸三钠747

五、焦磷酸三氢钠747

六、焦磷酸钠盐的用途748

第三节焦磷酸钾759

一、物理化学性质759

二、生产原理759

三、生产方法和工艺操作760

四、消耗定额762

五、质量标准763

六、焦磷酸钾盐的用途764

第四节焦磷酸钙盐765

一、物理化学性质765

二、生产原理765

三、生产方法和工艺操作767

四、消耗定额768

五、质量标准768

六、焦磷酸钙盐的用途768

第五节特殊用途的焦磷酸盐771

一、焦磷酸铁771

二、焦磷酸镁773

三、焦磷酸铜774

四、焦磷酸硅775

五、焦磷酸锡777

主要参考文献779

基础参考文献781

第十章聚磷酸盐782

第一节概述782

一、聚磷酸盐的分类和结构782

二、聚磷酸盐的重要性质784

三、聚磷酸盐的发展现状及开发前景786

第二节三聚磷酸钠787

一、结构和性质787

二、制备原理790

三、生产方法及工艺过程795

四、原料消耗定额798

五、产品用途和质量标准800

第三节三聚磷酸钾802

一、结构和性质802

二、制备原理802

三、生产方法及设备802

四、原料消耗定额805

五、产品用途和质量标准805

第四节三偏磷酸钠805

一、结构和性质806

二、制备原理806

三、生产方法及设备807

四、原料消耗定额808

五、产品用途和质量标准809

第五节四偏磷酸钠812

一、结构和性质812

二、制备方法812

三、产品用途813

第六节六偏磷酸钠813

一、结构和性质813

二、制备原理818

三、生产方法及设备818

四、原料消耗定额822

五、产品用途和质量标准823

第七节聚磷酸铵824

一、结构和性质824

二、制备原理825

三、生产方法及设备826

四、原料消耗定额833

五、聚磷酸铵的产品用途和质量标准833

第八节其他聚磷酸盐834

一、聚磷酸钙834

二、聚磷酸铝837

参考文献842

我国是磷资源大国，也是磷化工产品的生产和消费大国。从20世纪五六十年代的初级磷矿加工起步，历经四十余载，特别是经过“十五”、“十一五”时期的快速发展，我国已经建立起以磷复肥为基础、黄磷深加工和磷酸盐精细化为主体、无机磷化工与有机磷化工相配套的现代磷化工技术与产业体系，磷化工已成为国民经济的重要基础工业。“十二五”时期是我国磷化工由大做强的关键发展时期，稳定基础、优化布局、调整结构是我国磷化工的战略选择；降低基础磷化工产品能耗、构建循环经济产业链、提高产品的精细化程度、积极发展有机磷化工、促进高端磷化工产品的发展，是我国磷化工产业提高国际竞争力的关键。为此，行业内具有较强技术创新能力和竞争优势的龙头骨干企业和科研院所、高等院校共同开展磷化工创新技术和节能减排循环经济技术的研究，对打破国外对高端磷化工技术的垄断，缩小与世界先进水平的差距，使我国尽快由磷化工生产大国成为磷化工技术强国十分必要。

这次化学工业出版社组织我国磷化工行业富有经验的专家、学者和工程技术人员将国内外磷化工界几十年发展中所取得的成果与经验汇集编撰而成的《现代磷化工技术和应用》一书即是这种努力的一部分。此书以磷为主线，介绍了从磷矿资源的采选到后续加工，包括对磷酸、磷复肥、磷酸盐（尤其是精细磷酸盐）和专用有机磷化学品的详细论述，对一些正在探索中的发展方向和有发展前途的高端磷化工产品也做了全面介绍，提出了构建绿色磷化工的新思维。此书称得上是一本立足国情、跟踪时代、特色鲜明、适用性强的现代磷化工重要科技专著。我相信，这本书的出版对加快我国磷化工产业的转型升级，对建立资源节约型、技术创新型和环境友好型的磷化工产业，对推动磷化工向着高、精、尖方向发展，必将产生深远的影响和积极的促进作用！

李勇武

中国石油和化学工业联合会会长

2013年6月2100433B

本书是关于磷化工理论、技术和应用的重要科技专著。从磷矿资源的采选到后续加工，包括磷复肥、无机磷化工和有机磷化工的重要品种的制备原理、生产技术、产品规格和具体应用，都作了全面的介绍和系统的论述。本书立足国情，跟踪时代，注重发展，着力创新，具有较强的前瞻性、导向性和可读性。 本书是化学化工行业管理干部、企业家和工程技术人员的必备参考书，也可作为化学化工院校师生及其相关专业的教学参考用书，同时还可供一切有志于磷化工研究开发的科技人员阅读参考。

由磷化工方面的权威专家贡长生教授担任本书的主编，共分上下两册。

关于磷化工理论、技术和应用的重要科技专著。

立足国情，跟踪时代，注重发展，着力创新，具有较强的前瞻性、导向性和可读性。

体现最新的磷化工新技术、新产品、新工艺、新应用，是一套内容全面、技术先进的磷化工技术全书，服务我国磷化工的发展需要。

是化学化工行业管理干部、企业家和工程技术人员的必备参考书，也可作为化学化工院校师生及其相关专业的教学参考用书，同时还可供一切有志于磷化工研究开发的科技人员阅读参考。

磷灰石是提取磷和制造农用磷肥的重要原料，颜色好结晶好的磷灰石可作为宝石或装饰材料。伴生元素多的磷灰石可以综合利用。磷灰石是人与动物硬体(牙、骨、结石)部分的主要无机物，也是一种重要的生物材料。

磷酸盐包括磷酸正盐和酸式盐。磷灰石是提炼磷的重要矿物，其中氟磷灰石是商业上最主要的矿物。磷灰石的形状为玻璃状晶体、块体或结核，它们的颜色多种多样，一般多为带个锥面尖头的六方柱形。多数磷灰石都很纯净，如果它们再硬一些，就可以当作宝石了。磷灰石加热后常会发出磷光。在各种火成岩中可以见到磷灰石的影子。