鐵法磷酸鐵工藝流程
鐵法磷酸鐵工藝是一種通過(guò)鐵與磷酸反應(yīng)制備磷酸鐵的方法，廣泛應(yīng)用于鋼鐵和電池制造等領(lǐng)域。其原理是鐵作為還原劑被氧化為亞鐵離子，磷酸作為氧化劑被還原為磷酸根離子，最終生成磷酸鐵。工藝流程包括原料準(zhǔn)備、反應(yīng)、分離純化、干燥包裝等步驟，產(chǎn)物可用于防腐涂層、電池正極材料等。
一、生產(chǎn)工藝流程圖
二、工藝原理
（1）鐵法磷酸鐵生成原理：
第一步：磷酸與鐵進(jìn)行反應(yīng)得到磷酸二氫鐵，反應(yīng)方程式如下：反應(yīng)方程式：Fe+2H3PO4=Fe(H2PO4)2+H2 ↑
第二步：磷酸二氫鐵與雙氧水反應(yīng)得到二水磷酸鐵，反應(yīng)方程式：2Fe(H2PO4)2+H2O2+2H2O=2FePO4·2H2O+2H3PO4
第三步：將二水磷酸鐵進(jìn)行烘干焙燒，去掉結(jié)晶水到得無(wú)水磷酸鐵，反應(yīng)方程式如下：FePO4·2H2O=FePO4+2H2O
（2）軟水制備原理：
反滲透膜技術(shù)通過(guò)對(duì)水施加壓力，使水分子和離子態(tài)礦物質(zhì)通過(guò)膜，而大部分無(wú)機(jī)鹽、有機(jī)物、細(xì)菌和病毒被截留，從而分離出純凈水和濃縮水。
（3）氨水酸堿中和：
第二道 RO 膜前處理需進(jìn)行酸堿中和，反應(yīng)方程式如下：2NH3 ·H2O + H3PO4 = (NH4)2HPO4 + 2H2O
三、生產(chǎn)工藝流程
（1）鐵法磷酸鐵生產(chǎn)原理工藝流程敘述：
A.酸解工段
將純鐵稱重后投入酸解反應(yīng)槽，通入氮?dú)獗Ｗo(hù)，加入凈化磷酸并攪拌。用蒸汽升溫至60?90℃，反應(yīng)6-12小時(shí)。反應(yīng)完成后，反應(yīng)液送至轉(zhuǎn)化工段，產(chǎn)生的氫氣通過(guò)管道引至樓頂排放。
B.轉(zhuǎn)化工段
將酸解反應(yīng)液泵入壓濾機(jī)過(guò)濾，去除不溶性雜質(zhì)后暫存于緩沖槽。外購(gòu)的雙氧水（27.5%）由卸車泵送至儲(chǔ)罐備用。將酸解液泵入轉(zhuǎn)化反應(yīng)槽并攪拌，緩慢加入雙氧水，控制加入速度在1-3小時(shí)內(nèi)完成。
向反應(yīng)槽中緩慢加入聚乙二醇分散劑，保持溫度在常溫?50℃，繼續(xù)反應(yīng)1-3小時(shí)。完成后，將反應(yīng)液導(dǎo)入結(jié)晶槽，加入表面活性劑和洗滌液，攪拌并保持溫度在50-90℃，結(jié)晶反應(yīng)5-8小時(shí)。
C. 過(guò)濾烘干工段
過(guò)濾分離：將結(jié)晶料漿泵入壓濾機(jī)分離，母液（稀磷酸）暫存后送回磷酸車間。濾餅進(jìn)入再漿槽，加水再漿后泵入下一級(jí)壓濾機(jī)。經(jīng)過(guò)5次洗滌后，濾餅由皮帶機(jī)送去干燥，洗滌液送至水處理工序。
水處理工序中，洗滌液經(jīng)RO膜凈化，得到清水和濃水，濃水返回磷酸車間，清水經(jīng)氨水中和后再次RO凈化，返回過(guò)濾工序用于濾餅洗滌。
D. 閃蒸烘干
來(lái)自最后一級(jí)壓濾機(jī)的二水磷酸鐵進(jìn)入閃蒸料倉(cāng)，由螺旋輸送機(jī)送入閃蒸干燥機(jī)。外界空氣經(jīng)過(guò)濾凈化后，由熱風(fēng)爐加熱至300-450℃，通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)送入干燥室。物料與熱空氣充分接觸并干燥，干燥后的二水磷酸鐵隨熱風(fēng)進(jìn)入重力+布袋收塵器收集，暫存于料倉(cāng)，尾氣經(jīng)引風(fēng)機(jī)排空。烘干機(jī)排風(fēng)溫度為100-120℃，濾餅進(jìn)料水分30%（游離水），出料水分小于2%（游離水）。
E. 焙燒
物料通過(guò)爐頭喂料器進(jìn)入爐筒，采用天然氣熱源，通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)燃燒器火焰控制爐膛溫度，進(jìn)行間接焙燒。爐筒略傾斜，物料在轉(zhuǎn)動(dòng)中向前移動(dòng)并焙燒，焙燒后從出料端進(jìn)入冷卻機(jī)。在冷卻機(jī)內(nèi)，物料與循環(huán)冷卻水換熱，降溫至60-80℃，隨后送入下一工序。焙燒窯內(nèi)物料溫度控制在500-700℃，出口物料水分為0.1-0.3%。（利用余熱進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)）。
F. 包裝工序
冷卻后的粉狀物料進(jìn)入破碎機(jī)（機(jī)械磨）進(jìn)行破碎，然后輸送至成品料倉(cāng)，經(jīng)計(jì)量包裝后 碼垛入庫(kù)。
（2）純水制備工作流程：
預(yù)處理：預(yù)處理需去除影響反滲透膜的雜質(zhì)，如大顆粒物質(zhì)、余氯及鈣鎂離子。為此，設(shè)計(jì)精密過(guò)濾器、活性炭吸附過(guò)濾器和軟化樹(shù)脂，分別去除大顆粒、余氯和鈣鎂離子，以達(dá)到最佳預(yù)處理效果。
反滲透：反滲透通過(guò)高壓泵對(duì)高濃度溶液施加高于滲透壓的壓力，迫使水分子通過(guò)半透膜到低濃度一側(cè)。它能去除90%-99%的污染物，包括無(wú)機(jī)離子，因其高效的純化能力，成為水純化系統(tǒng)中非常有效的技術(shù)。
（3）氨水酸堿中和：
經(jīng)第一道RO膜過(guò)濾后，加入氨水進(jìn)行酸堿中和至中性，再通過(guò)第二道RO膜處理。
四、主要原輔料
99.9%高純鐵；25%-30%磷酸；85%磷酸；27.5%雙氧水；20%氨水；表面活性劑。
五、生產(chǎn)工藝廢氣
（1）鐵法磷酸鐵生產(chǎn)原理工藝流程敘述：
磷酸鐵生產(chǎn)中，85%磷酸從罐區(qū)抽至調(diào)節(jié)釜稀釋至30%，隨后進(jìn)入酸解釜，用低壓蒸汽維持溫度。磷酸不易揮發(fā)，硫酸根和氟離子與金屬離子形成穩(wěn)定的硫酸鹽和氟化鹽。加熱反應(yīng)主要產(chǎn)生蒸汽和氫氣，硫酸在290℃分解為水和三氧化硫，無(wú)硫酸霧生成。氟離子形成穩(wěn)定氟化鹽，反應(yīng)過(guò)程不產(chǎn)生酸性氣體，廢氣含氫氣、水蒸氣和氮?dú)?。每車間每天生產(chǎn)4批次，使用85%磷酸加10%母液調(diào)節(jié)至30%，每批次反應(yīng)8小時(shí)，酸解過(guò)程水蒸發(fā)約10%，廢氣通過(guò)管道排放。
（2）轉(zhuǎn)換結(jié)晶廢氣：
生產(chǎn)水在結(jié)晶轉(zhuǎn)換為敞開(kāi)式作業(yè)，由于酸解反應(yīng)釜大量酸與鐵發(fā)生反應(yīng)，經(jīng)過(guò)過(guò)濾后， 溶液中的基本呈現(xiàn)穩(wěn)定狀態(tài)，該工序主要廢氣主要為水蒸氣。
（3）閃蒸干燥焙燒廢氣及焙燒爐燃燒廢氣：
閃蒸干燥過(guò)程采用天然氣燃燒間接加熱物料，干燥廢氣與物料不直接接觸。干燥后的廢氣經(jīng)布袋除塵器處理后，與天然氣燃燒廢氣通過(guò)15m排氣筒排放。采用低氮燃燒技術(shù)，廢氣中含顆粒物、二氧化硫、氮氧化物及水蒸氣。天然氣硫含量按《天然氣國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB17820-2018》一類氣標(biāo)準(zhǔn)，為20mg/m3。
（4）焙燒干燥廢氣：
閃蒸干燥后的物料通過(guò)焙燒爐間接加熱，將含水率從20%降至0.3%以下。焙燒過(guò)程中產(chǎn)生粉塵，顆粒物產(chǎn)污系數(shù)為1.8千克/噸-產(chǎn)品。粉塵經(jīng)風(fēng)機(jī)引入脈沖布袋除塵器（收集效率99%以上）處理，單臺(tái)爐尾氣處理風(fēng)量為6000m3/h，初始粉塵濃度為1041.67mg/m3。經(jīng)布袋除塵器處理后，粉塵排放量為0.9t/a（0.13kg/h），排放濃度降至5.42mg/m3。
（5）破碎包裝廢氣
烘干后物料經(jīng)機(jī)械磨破碎，破碎后物料下落至出料布袋，產(chǎn)生粉塵。粉塵通過(guò)脈沖布袋除塵器收集處理，每套破碎系統(tǒng)配備6000m3/h風(fēng)機(jī)。破碎廢氣粉塵為無(wú)組織排放，收集后下料包裝。
六、生產(chǎn)廢水
主要為生產(chǎn)工藝排水、設(shè)備沖洗水、地坪沖洗水、純水制備濃水、初期雨水、鍋爐排水、循環(huán)水排水、實(shí)驗(yàn)室排水。
（1）生產(chǎn)工藝排水
根據(jù)物料平衡，生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的母液和第二道膜處理濃水進(jìn)入母液儲(chǔ)罐，用于調(diào)配磷酸溶液，清水用于凈化磷酸車間生產(chǎn)，不外排。壓濾水純水制備產(chǎn)生的濃水（含自來(lái)水和第一道膜清水）進(jìn)入預(yù)處理池，其COD、BOD5與自來(lái)水相近，總磷濃度為219mg/L。預(yù)處理池通過(guò)酸堿中和（碳酸鈣）和混凝沉淀去除部分總磷及SS。
（2）設(shè)備清洗廢水
每季度清洗設(shè)備外部一次，每次用水16t，年清洗4次，總用水量64t/a，廢水產(chǎn)生量按80%計(jì)，為51.2t/a。沖洗水經(jīng)預(yù)處理后用于選礦及磷酸車間生產(chǎn)。廠區(qū)設(shè)預(yù)處理池，處理設(shè)備及地坪沖洗水。
沖洗水使用自來(lái)水，COD、BOD5與自來(lái)水相近，主要含PO?、SO?、Ca2?、Mg2?、Fe3?、Al3?、F?等，pH較高。磷酸殘留量按當(dāng)天使用原料的十萬(wàn)分之一計(jì)算。
（3）地面沖洗水
地面沖洗水按每㎡每次3L計(jì)算，每季度沖洗一次，每年4次。廢水中含SS（500mg/L）、COD（200mg/L）、TP（2mg/L）、氨氮（5mg/L）、BOD5（80%）及磷酸鐵等。地坪沖洗水與設(shè)備沖洗水混合后進(jìn)入預(yù)處理池，經(jīng)酸堿中和+混凝沉淀處理后，用于選礦車間及磷酸車間生產(chǎn)用水。
七、生產(chǎn)固廢
（1） 過(guò)濾不溶物
需要進(jìn)行酸解反應(yīng)，后進(jìn)行過(guò)濾，過(guò)濾方式采用精密微孔過(guò)濾器，過(guò)濾物質(zhì)主要 為鐵中不反應(yīng)物 13.91t/a ，主要含C、Si、Mn、S、Cr、Ni 、Cu 、Ti 等，外售處置。
（2）水處理工序過(guò)濾雜質(zhì)
壓濾水處理工序RO膜壓濾產(chǎn)生部分雜質(zhì)，雜質(zhì)主要來(lái)著打漿壓濾后的雜質(zhì)2t/a，主 要含主要含C、Si、Mn、S、Cr、Ni、Cu、Ti等外售處理。
（3）布袋除塵器收集粉塵
該工段布袋除塵器收集粉塵 ，回用生產(chǎn)。
（4）母液及磷酸罐中沉淀物
母液及磷酸罐中產(chǎn)生的沉淀物主要為一些雜質(zhì)，作為危廢處置，定期交由有資質(zhì)單位處理。
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