磷酸一铵设计总论

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第一章 总论

1.1设计项目

年产16万吨磷酸一铵工程项目工艺设计，其中P2O5进口含量为20.84%，P2O5的利用率为99%，中和度为1.03，产品磷铵含H2O量为1%。

表1.1进口湿法磷酸组成（%）

P2O5 20.84

SO3 2.23

Fe2O3 0.70

Al2O3 0.78

MgO 1.38

F 1.22

1.2磷酸一氨的社会价值与经济利益

1.2.1磷酸一铵的物化性质

磷酸一铵（MAP）的英文名称是Ammonium dihydrogen phosphate，分子式NH4H2PO4，分子量115.03，CAS号：7722-76-1，EINECS号：231-764-5，InChI：InChI=1/H3N.H3O4P/c;1-5(2,3)4/h1H3;(H3,1,2,3,4)，熔点190℃，密度1.803。磷酸一铵在空气中稳定。温度高于熔点时分解失去氨和水，形成偏磷酸铵和磷酸和混合物。在100℃时有小部分分解。

1.2.2磷酸一铵的主要用途和在农业上的重要作用

作为肥料再作物生长期间施用磷酸铵是最适宜的，磷酸铵在土壤中呈酸性，与种子过于结晶可能会产生不良影响，在酸性土壤中它比普钙、硫酸铵好，在碱性土壤中液比其他肥料优越；不要与碱性肥料混合使用，以免降低肥效。如南方酸性土壤要使用石灰时，应相隔几天后再施用磷酸一铵。磷酸一铵（MAP）和磷酸二铵（DAP）合称为磷铵，是复合肥料最主要品种。磷铵养分含量高，物理性质和农化性质优良，可作为肥料直接施用，是一种适用于所有土壤作物且增产效果显著的高浓度氮磷复肥，也可作为复混肥和液体肥料的重要鳞源

磷酸一铵（MAP）是一种水溶性速效复合肥，有效磷（P2O5）与总氮含量的比例约5.44：1，为无色透明的正方晶体，易溶于水，微容于醇，是高浓度磷复肥的主要品种之一。该产品一般作追肥，也是生产三元复混肥、BB肥最主要的基础原料；磷酸一铵是一种稳定的铵盐，将它加热到100~110 ℃，不会引起氨损失，125.1 ℃下，它的氨蒸汽压仅为8.0帕；144.9 ℃下为36.0帕；在190.5 ℃下长期加热，也只有轻微的分解，氨的

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蒸汽压仅为36.0帕。磷酸一铵易溶与水。20℃下，每100克水中可溶解26.7克的磷酸一铵。该产品一般作追肥，也是生产三元复混肥、BB肥最主要的基础原料；其中还含有钙、镁、硫、硅、铁等作物生长所需要的中量、微量元素。该产品广泛适用于水稻、小麦、玉米、高粱、棉花、瓜果、蔬菜等各种粮食作物和经济作物；广泛适用于红壤、黄壤、棕壤、黄潮土、黑土、褐土、紫色土、白浆土等各种土质；尤其适合于我国西北、华北、东北等干旱少雨地区施用。贮存时为了防止产品受潮结块、变质，应放于室内或在产品上铺蓬布等防护物，同时避免产品暴晒于阳光下。磷是组成原生质、核细胞的重要元素，它能促进作物开花结果，提高籽实的质量。作物吸收的养分，必须是溶解状态的，即能够溶解于土壤的水中或作物根系分泌的弱酸中，呈离子或分子状态存在。化肥进入土壤后，主要是呈离子状态被作物吸收的。H2PO4ˉ最易被作物吸收，HPO4ˉ次之。磷酸一铵在土壤中溶解后PH在4.4左右，以NH4﹢和H2PO4ˉ存在，有利于被作物吸收。当前，中国施用氮肥量较多，而施磷肥、钾肥量相对较少。氮磷钾比例严重失调，多氮少磷缺钾现象严重。这也成为农业增产的一大障碍。 1.2.3磷酸一氨的市场形势

近年来，虽然磷钾肥的发展很快，但是仍然不能满足要求。据最近统计，国产化肥的氮磷钾比例为N：P2O5：K20=1：0.31：0.013，农业部门提出的要求是1：0.37：0.25，低于国际平均水平1:0.5:0.4。故磷肥与钾肥施用量的差距很大。国内专家认为，每公斤化肥可增产粮食6~8kg，提高化肥施用量对粮食的增产有一定的潜力。随着人口的增长，人民生活水平的提高，对农产品的需求都将增加。经济农作物的施肥量将逐年增加，同时林、牧、渔业也开始施用化肥，因此，化肥用量的增长势在必行。据调查我国的施肥水平在世界上仍属中低水平。同时，随着科学的发展，经济作物的施肥量将逐年增加，加上林、牧、渔业也开始施用化肥，因此今后15年内化肥的增长将持续呈上升趋势。从化肥的产品结构上看，生产高浓度的磷复肥在中国愈来愈显得重要。

中国21亿亩耕地中，可供作物吸收的速效性与缓效性的磷钾含量均很低。耕地中严重缺磷（土壤中速效磷<5mg/Kg）与中等缺磷（土壤中速效<10mg/Kg）的土壤约占总耕地面积的三分之二。国家原计划1998年化肥生产量2800万吨，比上年略有增加。这与国家计委提出的2000年化肥需求量4000万吨相比尚差1200万吨。与各部门共同提出的到2010年化肥需求量5000万吨相比差2200万吨。同时，随着科学的发展，经济

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作物的施肥量将逐年增加，加上林、牧、渔业也开始施用化肥，因此今后15年内化肥的增长将持续呈上升趋势因此，发展磷钾肥对中国农业增产十分重要。 1.2.4磷酸一氨工业的现状和展望

我国磷矿资源丰富，矿床类型齐全，含磷层位较多。中元古界、南方震旦系上统、寒武系下统及泥盆系上统是沉积磷块岩和沉积变质磷灰岩矿床的重要含磷层位。其中以寒武系下统梅树村阶含磷最多，次为南方震旦系上统陡山沱组磷矿盐，而中元古界的沉积变质磷灰岩和泥盆系上统的海相再沉积磷块岩，储量较少，品位较低。根据世界磷矿储量情况，我国磷矿储量仅次于美国、摩洛哥，居世界第三位。但是90%为中低品位磷矿，且总储量的78.2%分布在云、贵、川、鄂、湘等省。因此，我国应因地制宜，开发适合我国国情的磷酸生产工艺。

目前磷矿产品除开阳磷矿、滇池地区擦洗精矿和锦屏磷矿与王集磷矿浮选精矿外，均为中品位矿。中国平均出矿品位27.41%，其中品位高于30%的占7%，品位24%~30%的占51%，品位低于24%的占42%。经国内科研部门试验，贵州省境内适合加工湿法磷酸、磷酸一铵和磷酸二铵的矿段有：贵州省瓮福磷矿磨坊矿段（b层矿）、贵州省瓮福磷矿大塘矿段（b层矿）、贵州省瓮福磷矿英坪矿段（b层矿）、贵州省开阳磷矿马路坪与青莱冲混矿、贵州省开阳磷矿用沙坝矿。

中国磷铵工业今后的发展方向：

（1）进一步提高产量：目前中国每年施用的磷肥已达850~900万t P2O5，产量只有600万t P2O5左右，30%依靠进口。2010年，中国化肥需求量为5000万t左右，按N：P2O5：K2O为1：（0.4~0.45）：0.3计算，需要1180~1280万吨 P2O5。这种状况需要进一步提高磷铵产量，才能保证中国农业的磷铵需求量。

（2）品种结构有待调整提高；中国磷肥品种中，低浓度的过磷酸钙和钙镁磷肥约占75%，而高浓度磷复肥只有20.5%，导致磷肥平均含P2O5仅16%，这与世界发达国家平均含P2O5>40%相比，差距很大。复混肥料在化肥中的比重只有12%，与世界平均水平30%和发达国>50%相比，差距也很大。根据中国的具体情况，今后，磷复肥发展的重点应以MAP、DAP、NPK等高浓度磷复肥为主，硝酸磷肥与重过磷酸钙适当发展，过磷酸钙与钙镁磷肥的产量视需要保持在一定水平。

（3）大力开发节能降耗、消除环境污染的新技术：环境保护是关系到子孙后代幸

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福与工业持续发展的前提条件。磷复肥生产也是环境污染的大户之一。排出的大量含氟、氨、磷的废气，含氟、磷的酸性污水及大量的磷石膏等固体废渣，严重地污染环境。现有的综合利用与处理方法尚需在技术上、经济指标上进一步完善和提高，并在此基础上，努力研究开发出新的减小或消除环境污染的新技术：如绿色磷肥技术，环境友好技术及清洁生产技术等，以便为保护环境及磷复肥工业的持续发展作出新的贡献。

1.3厂址的选择

1.3.1 建厂位置的选择原则

厂址选择对工业的建设速度、建厂投资、生产发展、经济效益、环境保护及工农关系等具有重要意义。厂址的选择一般应满足下列条件：

（1） 厂址应靠近主要原料供应地区或产品销售地区。

（2）厂址应有较好的交通运输条件，年运输量超过某个数值时（按国家规定），应铺设专用线路并和铁路正线连接。专用线最好不经过桥梁、涵洞，长度应尽缩短。

（3） 必须要有充足的水源保证供应，如有温度较低的充足水源则更好，这样可以节省冷却设备，节约投资，水温一般要求在25~32摄氏度。最好靠近热电站以获得大量的蒸汽和电力。

（4）地质情况要好，地耐力一般要求在147千帕以上，若小于98千帕则不宜建厂。 （5）通讯信息要好。如果发生灾难时，方便救援。

（6）厂址最好选在已有居民的附近地区，离城市不远或靠近已建成投产的其他企业，这样可以利用城市或原有企业的各种设施，以充分利用现有的社会资源。 根据厂址选择原则，初步确定厂址为贵州省开阳县冯三镇。

1.3.2 厂址地理位置、气象、水文、地质、地形等自然条件和社会经济现状

一，该地区矿产资源丰富，特别是磷矿资源（图1.3.1）。开阳磷矿资源丰富，现已探明的磷矿石储量4.43亿吨，其中优质磷矿储量达4.28亿吨。磷矿石保有储量4.33亿吨，高品位的富矿占全国储量的2/3，其中P2O5储量高于32%的优质富矿，占全国的78%，与湖北襄阳、云南昆阳齐名，素有“三阳开泰”之称。 硒资源丰富，富硒土壤分布面广，其动植物硒含量在0.05mg/kg~0.28 mg/kg之间，符合联合国卫生组织保健品含硒量标准。旅游资源集山、水、林、泉、峡、洞，汇奇、险、雄、秀、幽、野及风土人情于一体，被誉为喀斯特生态博物馆，具有巨大的开发潜力和价值。