文档介绍：第四章无机化工反应单元工艺
无机工业是以天然资源为原料生产硫酸、硝酸、盐酸、磷酸等无机酸,纯碱、
烧碱等无机碱,合成氨和化肥,以及无机盐等化工产品的工业。
无机化学工业包括硫酸工业、纯碱工业、氯碱工业、合成氨工业、化肥工业
和无机盐工业等部门。
硫酸工业的主要产品有浓硫酸、发烟硫酸、液态三氧化硫、液态二氧化硫等。
硫酸生产中涉及到硫铁矿的焙烧、硫磺的焚烧等固体原料加工过程、气体净化过
程、二氧化硫催化氧化过程和三氧化硫吸收过程等单元工艺。
纯碱工业的主要产品是碳酸钠、碳酸氢钠及氯化铵等。纯碱生产中涉及到母
液吸氨过程、氨盐水碳化过程、碳酸氢钠的煅烧过程、母液冷析盐析过程等单元
工艺。
氯碱工业的主要产品是烧碱、氯气、盐酸等。烧碱生产中涉及到食盐水的电
解、电解液蒸发浓缩、氢气与氯气合成氯化氢等单元工艺。
合成氨工业的主要产品是氨。氨生产中涉及到天然气、石脑油蒸汽转化过程、
渣油部分氧化过程、煤气化过程、合成氨原料气脱硫、脱碳净化过程和氨的合成
过程等。
化肥工业的主要产品是氮肥、磷肥和钾肥。氮肥涉及氨的化学加工;磷肥涉
及磷矿石的酸解过程和热法加工过程;钾肥涉及钾矿的酸解、碱解与复分解过程。
无机盐工业产品繁多,大多无机盐都涉及到矿物的化学加工。
本章主要介绍与无机化工各类产品均有密切关系的化学矿物固相加工单元
工艺。
化学矿物的固相化学加工单元工艺有三种类型:
(1) 湿法化学加工
即用酸、碱对矿物进行化学浸取,使其从不溶性物质转化为可溶性物质。
(2) 热法化学加工
即采用煅烧、焙烧或烧结的方法对固相原料进行化学加工。
(3) 采用复分解或置换反应工艺,使固相原料发生化学转化。
无机化工中化学矿物的固相加工生产化工产品的生产流程一般包括以下过
程:
(1) 原料准备化学矿首先应加以破碎、磨细与筛分处理,必要时还要对
矿物做精选处理,选矿的方法有手选、磁选和浮选等方法;
(2) 化学矿的热处理采用焙烧、煅烧和烧结工艺对矿物进行热法化学加
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工;
(3) 化学矿的浸取用合适的溶剂对矿物进行浸取,使有效组分从固相转
移到溶液中来,浸取过程可以是物理浸取或化学浸取;
(4) 过滤浸取过程中有效组分进入溶液,而其余物质仍留在固相中,需
进行过滤将它们分离。常用的过滤设备有压力式过滤、真空式过滤和离心式
过滤;
(5) 溶液的精制滤液中还可能残留溶解性杂质,需进行精制和提纯,精
制的方法有蒸馏、吸附、液-液萃取、离子交换、膜分离、沉淀和结晶等单
元操作过程;
(6) 蒸发用水蒸汽加热物料,采用真空蒸发装置,使溶剂蒸汽化,提高
溶液的浓度;
(7) 结晶溶液在蒸发或结晶过程中,使产品从溶液中结晶出来;
(8) 干燥为防止湿物料的结块或有效组分的分解,需用热空气或烟道气
为加热介质对产品进行干燥。
本章主要介绍化学矿物加工为无机化工产品中的典型的单元反应工艺过程
——焙烧、煅烧、烧结、浸取等,以及复分解反应。
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4-1 焙烧、煅烧与烧结
一、概述
焙烧与煅烧是两种常用的化工单元工艺。
焙烧是将矿石、精矿在空气、氯气、氢气、甲烷、一氧化碳和二氧化碳等气
流中不加或配加一定的物料,加热至低于炉料的熔点,发生氧化、还原或其他化
学变化的单元过程。常用于无机盐工业的原料处理中。其目的是改变物料的化学
组成与物理性质,便于下一步处理或制取原料气。
煅烧是在低于熔点的适当温度下,加热物料,使其分解,并除去所含结晶水、
二氧化碳或三氧化硫等挥发性物质的过程。
两者的共同点是都在低于炉料熔点的高温下进行,不同点是焙烧是原料与空
气、氯气等气体以及添加剂发生化学反应,煅烧是物料发生分解反应,失去结晶
水或挥发组分。
烧结是固相化学矿物配加其他氧化或还原剂,并添加助熔剂,在高于炉料熔
点下发生化学反应的过程。
烧结与焙烧不同,焙烧在低于固相炉料的熔点下进行反应,而烧结需在高于
炉内物料的熔点下进行反应。
烧结也与煅烧不同,煅烧是固相物料在高温下的分解过程,而烧结是物料配
加还原剂、助熔剂的化学转化过程。
烧结、焙烧、煅烧虽然都是高温反应过程,但烧结是在物料熔融状态下的化
学转化,这是它与焙烧、煅烧的不同之处。
二、焙烧
1、焙烧的分类与工业应用
焙烧过程根据反应性质可分为六类:
(1) 氧化焙烧
硫化精矿在低于其熔点温度下氧化,使矿物中部分或全部金属硫化物变为氧