湿法磷酸中最佳Fe、Al、Mg杂质配比的研究及磷矿石配矿方案的设计

采用X射线衍射(XRD)和化学分析法研究了Fe、Al、Mg杂质在肥料级磷铵中的赋存状态,分别探究了Fe、Al、Mg杂质对磷铵产品水溶率的影响,得到了这3种杂质在湿法磷酸中的最佳配比,并通过磷矿石配矿调节湿法磷酸中Fe、Al、Mg的质量分数优化了产品的水溶率。研究结果表明:随着湿法磷酸中Fe、Al、Mg质量分数的增大,产品的水溶率不断减小,当Fe、Al、Mg杂质在湿法磷酸中的质量分数配比为Fe/P=0.015 17、Al/P=0.055 68、Mg/P=0.135 45时,磷铵产品的水溶率可以达到93.72%,较调节前提高了约10%。同时,研究了磷矿石配矿方案的设计,并建立了相应的数学模型。     

浓缩湿法磷酸流变性的研究

测定了浓缩湿法磷酸的流变特性,研究了磷酸浓度、温度、不同杂质含量对磷酸黏度的影响;回归分析得到磷酸黏度、温度、浓度三者间的关系方程。研究表明,浓缩磷酸黏度、温度关系符合阿累尼乌斯方程;金属杂质中铝离子对黏度影响较大,管道输送料浆前应主要降低铝离子含量,且保持温度在60℃左右,以降低磷酸黏度,减少输送能耗。     

湿法磷酸制取磷酸脲工艺优化及杂质行为研究

二水法生产的湿法磷酸中存在大量的阴离子和阳离子,这些离子很难在磷酸净化过程中除去。用湿法磷酸直接制取磷酸脲时,杂质离子会影响介稳区宽度,进而影响产品的产率和质量。通过改变原料配比、反应时间、反应温度、降温速度、结晶温度和搅拌速度等因素探索了湿法磷酸直接生产磷酸脲的最佳工艺条件,并分析湿法磷酸中存在 的SO42-、SiF62-、Fe3+、Al3+和Mg2+几种主要杂质离子对磷酸脲的产率和产品质量的影响。实验发现,保持一定量的SiF62-浓度有利于提高产品产率,但是其浓度不宜太高。SO42-、Fe3+、Al3+和Mg2+等会降低磷酸脲的产率,并且 Fe3+和Al3+对产率影响较大。     

磷矿石中杂质对磷酸生产的影响

介绍了磷矿中水分,Ca O,Fe_2O_3,Al_2O_3,Mg O,酸不溶物及Cl-等杂质对磷酸生产过程的影响。随着磷矿中杂质含量上升,在磷酸浓缩过程中,会有大量的杂质结晶析出。杂质在管壁表面形成垢物,且增加了浓磷酸的黏度,使磷酸在石墨列管中流动变慢,严重影响磷酸运行周期。根据不断试验,技术人员采用分子量适中的有机絮凝剂聚丙烯酰胺对浓酸杂质进行处理。当使用聚丙烯酰胺质量分数在3.6‰~5.6‰时絮凝效果最佳。     

湿法磷酸中最佳Fe、Al、Mg杂质配比的研究及磷矿石配矿方案的设计

通过X-射线衍射及化学方法研究化磷酸中的铁、铝、镁杂质，并分别讨论铁、铝、镁杂质对磷酸盐制品水溶性的影响，得出3种杂质和湿法磷酸盐最佳比例，利用磷矿石配矿对湿法磷酸中铁、铝、镁含量进行调整，确保产物水溶性。结果显示，随着湿法磷酸Fe、Al、Mg含量的增加，产物的水溶性继续下降，湿法生产的磷酸铁、铝、镁的质量分数比：w(Fe)∶w(P)=0.015 17、w(Al)∶w(P)=0.055 68、w(Mg)∶w(P)=0.135 45。同时对磷矿石配矿选矿方案也进行了研究，建立起相应数学模型。     

CaCl2-HCl-H2O体系中铁、镁、铝对 二水硫酸钙转晶过程影响研究

以CaCl2-HCl-H2O电解质溶液为转晶介质,在70 ℃、3.5 mol/kg氯化钙、0.5 mol/kg 盐酸的实验条件下,研究金属杂质Mg2+、Al3+、Fe3+对二水硫酸钙转半水硫酸钙的转晶时间、晶体形态变化的影响。以结晶水含量变化确定转晶时间,以晶体图片表征晶体形态的变化。结果表明：在该体系中,杂质离子促进转晶过程的进行。当Mg2+、Al3+质量分数超过0.01%后,转晶时间分别缩短至1.5、1.0 h左右后趋于稳定;当Fe3+质量分数超过0.001%后,转晶时间缩短至1.0 h左右后趋于稳定;杂质离子含量较低时,不同金属杂质离子对转晶过程促进作用的大小顺序为Al3+＞Fe3+＞Mg2+;晶体逐渐由片状变为针状,且维持针状形态。     

湿法磷酸浓缩模型的建立及研究

磷酸浓缩是湿法磷酸生产过程的重要组成部分。针对湿法磷酸浓缩过程建立理论模型,运用蒸发理论对假设状态下的磷酸分子(溶质)和水(溶剂)的溶液进行热量衡算,并分析了黏度、表面张力、沉淀结垢、废气逸出4个方面对湿法磷酸浓缩的影响,并给出了各个影响因素的推导公式。通过计算分析得出:得到高浓度出料磷酸时,结垢和黏度是影响湿法磷酸浓缩过程最主要因素;湿法磷酸浓缩至w(H_3PO_4)70%(即w(P_2O_5)50.7%)时,蒸汽热损耗量被认为是可以接受的,这一结论与生产实际相符。     

湿法磷酸中阳离子杂质对浓缩脱氟影响的研究

湿法磷酸制取饲料添加剂磷酸二氢钙的关键是湿法磷酸的脱氟。研究单一铝离子、铁离子、钙离子、镁离子及其多种杂质并存时对磷酸浓缩脱氟的影响,得出：在P2O5,浓度较低时,单一杂质与多种杂质并存时的脱氟效果差别不大;彬（P2O5）高于40％后,杂质种类及含量不同,脱氟效果差异明显,但当Ⅲ（P205）大于58％以后,脱氟磷酸中m（P2O5）／m（F）均能超过230,达到制取饲料磷酸二氢钙要求。     

磷矿中杂质对磷铵生产影响的讨论

由二水物法生产湿法磷酸,在用磷酸分解磷灰石或磷块岩时,磷矿中的铁和铝约有80%进入磷酸中,氧化镁几乎全部溶入酸中,氟约有50%进入磷酸中,因此所得的萃取磷酸中溶有多种离子和化合物(如 Fe、As、Mg、Ca 和 F 等),它们多数处在饱和甚至过饱和状态,这些杂质对磷铵生产过程和成品质量都将产生不同程度的影响。     

浓缩湿法磷酸中杂质颗粒的沉降特性

随着磷矿品位的日益下降,浓缩湿法磷酸中的杂质含量高达8%,给磷酸的输送、储存和后续加工带来了诸多困难。为了加快磷酸中杂质颗粒的沉降与净化,采用添加絮凝剂的方法来处理浓磷酸中的杂质,对比了添加絮凝剂前后对浓磷酸中杂质颗粒的沉降特性的影响,考察了温度对自然沉降和絮凝沉降的影响以及絮凝剂用量的变化对絮凝沉降速率的影响。结果表明,当沉降温度为60℃时沉降速率最大;絮凝沉降平均速率是自然沉降的2倍;磷酸浓度及杂质含量的不同导致絮凝剂最佳用量不同。     

湿法磷酸生产中絮凝剂的研究和应用

为了加快浓磷酸中杂质的沉降速度,降低浓磷酸的固含量,提高装置负荷,试验研究采用添加絮凝剂的方法:改变絮凝剂种类、用量,分别在实验室和生产装置上观察絮凝剂对浓磷酸中杂质沉降速度的影响。通过大量的实验数据,确定了絮凝剂对浓酸杂质沉降的良好作用和适宜用量。     

金河磷矿中磷、铁、铝和镁的酸解动力学研究

研究用大量磷酸分解磷矿的反应过程,并对金河磷矿中的磷、铁、铝和镁的酸解动力学过程进行了分析.研究表明,随着反应温度、磷酸浓度、颗粒细度的增加,磷矿分解速率均有增加,同时揭示了金河磷矿中铁、铝、镁杂质的分解规律.因铁杂质的赋存形态为FeS2,其最大分解率低于20%;而铝杂质分解率较高,其最大分解低于45%,并且它们的分解过程在一定的酸浓度范围内呈负温度效应.     

高质量分数净化磷酸去除有机杂质的研究

采用活性炭吸附和化学氧化相结合的方法脱除高质量分数净化磷酸中的有机杂质,分别研究了试剂用量、反应温度、反应时问和搅拌速度对脱除有机杂质的影响。结果表明,活性炭和双氧水的用量对降低高质量分数净化磷酸中的有机物具有显著影响。在最佳工艺条件下,该法可以脱出高质量分数净化磷酸中89．4％的有机杂质,净化后磷酸中残余的有机杂质质量分数低于食品级磷酸的质量要求。     

泥磷中P_4的测定

研究了泥磷中P4的测定方法。在一定温度下,用浓硝酸将泥磷中的P4氧化、分解为磷酸和偏磷酸,用硫酸氧化并除去HF、NO、NO2等干扰杂质,再用王水进一步将少量未氧化的偏磷酸完全氧化生成磷酸,然后采用磷钼酸喹啉重量法测出P4含量。该方法回收率在99.51%¹00.14%之间,精密度(RSD)为0.26。     

磷酸二铵产品养分含量的定量估算

论述磷酸二铵产品中的物相组成 ,并对其含量进行定量估算 ,计算值与产品的实际检测结果很接近。最后分析了浓磷酸中的杂质含量对磷酸二铵产品总养分的影响     

湿法磷酸中有机物的脱除方法

湿法磷酸中含有多种杂质,有机杂质是其中的一种。介绍了采用活性炭和化学氧化相结合脱除湿法磷酸中有机杂质的方法,分别研究了试剂用量、反应温度、反应时间和搅拌速度对脱除湿法磷酸中有机杂质的影响。结果表明,采用活性炭吸附和化学氧化相结合的方法脱除湿法磷酸中的有机杂质,最显著的影响因素为活性炭用量和双氧水用量;在最佳工艺条件下,该法可以脱除湿法磷酸中80.2%的有机杂质,净化后磷酸中残余的有机杂质含量低于食品级磷酸对有机杂质所要求的含量。该方法是脱除湿法磷酸中有机杂质的有效方法。     

循环法由湿法酸生产纯净磷酸盐净化效果研究

批量实验研究了反应媒循环法由湿法磷酸生产纯净磷酸二氢钾新工艺中各阶段的净化率水平。研究结果表明,该工艺过程中的脱氟、脱硫预处理能较好地脱除湿法磷酸中的硫、氟、硅、铅等杂质;反应媒则对钡、锰、钠、钙、镁、锌、镉等金属离子及砷和硫的净化效果较好;磷酸二氢钾结晶过程对铝、铁、锰、钡的净化效果较好。产品达到ＨＧ２３２１—９２标准。