韓秀珍(國(guó)投新疆羅布泊鉀鹽有限責(zé)任公司,新疆維吾爾自治區(qū) 哈密 839000)
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二次轉(zhuǎn)化所制軟鉀鎂礬熱溶冷結(jié)晶的實(shí)驗(yàn)分析
韓秀珍
(國(guó)投新疆羅布泊鉀鹽有限責(zé)任公司,新疆維吾爾自治區(qū) 哈密 839000)
摘 要:軟鉀鎂礬的生產(chǎn)是通過二次轉(zhuǎn)化形成的,如果不利用機(jī)械進(jìn)行造粒的情況下,則會(huì)出現(xiàn)產(chǎn)品的受潮以及結(jié)塊現(xiàn)象,影響其儲(chǔ)藏和使用;此外,由于其中少量的不容性物質(zhì)會(huì)影響肥料進(jìn)行噴灌使用,從而降級(jí)了化肥的使用范圍。所以采用結(jié)晶技術(shù)進(jìn)行大顆粒軟鉀鎂礬的生產(chǎn)具有積極的意義。
關(guān)鍵詞:軟鉀鎂帆;二次轉(zhuǎn)化;熱溶冷結(jié)晶;實(shí)驗(yàn)
近年來,隨著國(guó)家對(duì)糧食生產(chǎn)的重視,糧食產(chǎn)量出現(xiàn)了連年上升的態(tài)勢(shì),然而土壤中卻出現(xiàn)了鉀元素逐漸減少的問題。在傳統(tǒng)肥料使用中,由于硫酸鉀鎂肥富含鉀和鎂元素,因而被大量在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用。而軟鉀鎂礬雖然也有足量的鉀和鎂元素的含量,但其相關(guān)的結(jié)塊現(xiàn)象阻礙了正常的推廣,那么,積極對(duì)軟鉀鎂礬晶體肥料的結(jié)塊現(xiàn)象進(jìn)行防范就非常重要了,因此,文章重點(diǎn)對(duì)二次轉(zhuǎn)化所制軟鉀鎂礬熱熔冷結(jié)晶的實(shí)驗(yàn)室方法展開了分析。
在我國(guó)廣闊的青藏高原上,存在鹽湖的地方就有大量的復(fù)鹽,如某鹽湖的鹵水中就富含著亞型硫酸鎂,這種復(fù)鹽在陽(yáng)光的照耀下會(huì)形成大量的軟鉀鎂礬,同時(shí)還會(huì)形成硫酸鎂以及氯化鈉等,用相關(guān)的工藝對(duì)以上物質(zhì)進(jìn)行加工就形成了品質(zhì)上成的軟鉀鎂礬?,F(xiàn)階段,由于無(wú)氯鉀肥對(duì)植物所具有的促進(jìn)作用,使得農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)無(wú)氯鉀肥的需求量在逐年增加,從其在化肥市場(chǎng)的銷量就能看出軟鉀鎂礬的發(fā)展前景。之所以其能夠如此暢銷,原因在于:其一,能夠協(xié)調(diào)植物對(duì)養(yǎng)分的需要。即該化肥中的鎂能夠補(bǔ)充植物體內(nèi)的葉綠體,而其所含有的硫又可補(bǔ)充植物的蛋白質(zhì),這兩者都是植物必不可少的組成部分。其二,能夠降低農(nóng)業(yè)的資金投入。通過大量農(nóng)作物對(duì)該化肥的使用發(fā)現(xiàn),既能改善植物的生長(zhǎng)狀況,又可降低投入成本。在化肥市場(chǎng)上,國(guó)外的相關(guān)鉀肥價(jià)格比國(guó)產(chǎn)同等化肥要高出近一倍,在這種情況下,加大對(duì)我國(guó)鉀肥產(chǎn)品的開發(fā)具有積極的意義,若能對(duì)國(guó)內(nèi)廉價(jià)的資源進(jìn)行開發(fā)和利用,不但能夠節(jié)省外匯儲(chǔ)備,同時(shí)又增加了國(guó)內(nèi)資源的附加值,這種利國(guó)利民的項(xiàng)目若能得到相關(guān)部門的充分重視,那么,我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展必將產(chǎn)生新的活力。
2.1二次轉(zhuǎn)化技術(shù)
現(xiàn)階段,我國(guó)的化肥企業(yè)在生產(chǎn)硫酸鉀鎂化肥時(shí),還沿用著較為傳統(tǒng)的方法進(jìn)行生產(chǎn),具體的步驟如下:①?gòu)柠}湖中抽出鹵水;②將鹵水進(jìn)行晾曬,最后形成以鉀鹽鎂礬和鉀石鹽為主的混鹽晶體。③用相關(guān)的兩段法進(jìn)行軟鉀鎂礬的生產(chǎn):首先經(jīng)過相關(guān)的工藝形成鉀鎂混鹽,然后用鉀鎂混鹽和水的混液經(jīng)過相關(guān)的工藝,最后形成軟鉀鎂礬。
2.2二次轉(zhuǎn)化所制軟鉀鎂礬的結(jié)晶現(xiàn)象
2.2.1二次轉(zhuǎn)化所制軟鉀鎂礬的結(jié)晶問題分析
由于無(wú)機(jī)鹽大多具有吸潮和結(jié)塊的性能,而這種性能給該種產(chǎn)品的儲(chǔ)藏和運(yùn)輸帶來了困難。某化肥企業(yè)在沒有采用機(jī)械造粒工藝之前生產(chǎn)的軟鉀鎂礬就存在上述問題。到現(xiàn)階段為止,各界科研部門已對(duì)該問題做出了突破性的研究,且形成了許多較為成熟的理論解決。當(dāng)前多數(shù)用晶體架橋理論以及毛細(xì)管吸附理論作為該方面的理論解釋依據(jù),但不管用那種理論進(jìn)行解釋,對(duì)結(jié)塊問題的成因均認(rèn)為是由于表面受潮所致。由于我國(guó)政府對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的高度重視,使得當(dāng)前我國(guó)農(nóng)業(yè)科技水平快速提高,如噴灌施肥就是新型技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的運(yùn)用,該技術(shù)不但能夠改善農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量,同時(shí)還可以提高其產(chǎn)量。而某些化肥中水不容物的存在為噴灌施肥帶來了不便。以上提到的某化肥企業(yè)在開始生產(chǎn)軟鉀鎂礬時(shí),由于生產(chǎn)工藝不到位,使得生產(chǎn)的產(chǎn)品存在吸潮現(xiàn)象,如此一來,就出現(xiàn)了產(chǎn)品的變異,從而影響肥料的正常使用,而且因其中含有一定量的水不容物,所以就限制了噴灌施肥對(duì)該化肥的使用。可是現(xiàn)在使用了二次轉(zhuǎn)化工藝之后,相關(guān)問題已得到了有效解決,由此可見,在生產(chǎn)軟鉀鎂礬化肥時(shí)應(yīng)采用結(jié)晶法制造大顆粒產(chǎn)品,從而最大限度的提升產(chǎn)品質(zhì)量,滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要。
2.2.2二次轉(zhuǎn)化所制軟鉀鎂礬的結(jié)晶過程測(cè)試
專業(yè)人員對(duì)軟鉀鎂礬的結(jié)晶過程通過相關(guān)的系統(tǒng)進(jìn)行分析,且已有一定的突破性發(fā)現(xiàn)。具體如下:①在相關(guān)的結(jié)晶過程中,通過在線觀察系統(tǒng)的圖像分析,總結(jié)出晶體在具體形成過程中的成型機(jī)理。②通過在線觀察系統(tǒng)對(duì)蛋白質(zhì)的結(jié)晶過程進(jìn)行觀察,同時(shí)了解晶體的形成過程。利用系統(tǒng)的圖像變化能夠掌握晶體的生長(zhǎng)變化速度,依據(jù)此就能夠詳細(xì)的對(duì)蛋白質(zhì)晶體在形成過程中的形態(tài)變化進(jìn)行掌握。③由于對(duì)相關(guān)圖像系統(tǒng)的利用,使得蔗糖生產(chǎn)在具體結(jié)晶過程中,檢測(cè)人員進(jìn)行檢測(cè)的工藝水平得到較大的提高,通過系統(tǒng)可以得到相關(guān)的結(jié)晶詳細(xì)數(shù)據(jù),然后按照這些數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中進(jìn)行設(shè)置,從而完成自動(dòng)檢測(cè)的目的。自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)在在蔗糖生產(chǎn)中的應(yīng)用最大限度的降低了工作人員的勞動(dòng)量。④利用相關(guān)系統(tǒng)對(duì)某藥物晶體的生長(zhǎng)過程進(jìn)行觀察。觀察的重點(diǎn)是在不同溫度和不同濃度情況下,結(jié)晶顆粒的體貌變化特征,從而掌握了晶體的形成機(jī)理。⑤影響結(jié)晶的表面活性物質(zhì)主要從以下兩方面進(jìn)行干擾:其一,活性物質(zhì)進(jìn)入晶體以雜質(zhì)狀態(tài)影響結(jié)晶;其二,以常態(tài)化的具有選擇性的吸附在晶體表面。因?yàn)槠溆羞x擇性的吸附在相關(guān)晶體表面,對(duì)晶體的外貌造成了影響,同時(shí)也可能使溶液內(nèi)的相關(guān)晶體向晶體表面進(jìn)行聚集,如此一來就對(duì)結(jié)晶過程造成了影響⑥研究超聲波對(duì)鉀明礬的結(jié)晶過程的影響。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)超聲波不但會(huì)降低晶體的飽和度,而且能夠改變晶體的形狀。另外,因?yàn)槌暡▽?duì)晶體具有研磨作用,所以在結(jié)晶過程中通過增加超聲波的功率就可以實(shí)現(xiàn)將晶粒變小的目的。⑦在結(jié)晶過程中,因工藝參數(shù)的不同會(huì)對(duì)結(jié)晶體的形成產(chǎn)生一定的影響,具體的參數(shù)種類有:過飽和度、攪拌速度、溶液的PH值、溫度等,經(jīng)過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)主要影響結(jié)晶的因素是PH值和過飽和度,如溶液的PH值處在相關(guān)規(guī)定的范圍時(shí),則結(jié)晶的生長(zhǎng)速率不但會(huì)跟隨PH值的上升而上升,而且會(huì)更隨溫度的上升而上升,另外,鈉元素和氯元素的濃度以及攪拌速度也能改變晶體生長(zhǎng)速率的變化。上述可見,通過相關(guān)的觀察系統(tǒng)能夠直覺的對(duì)結(jié)晶過程進(jìn)行了解,利用掌握的相關(guān)數(shù)據(jù)就可以準(zhǔn)確的對(duì)結(jié)晶過程進(jìn)行有效控制,從而形成對(duì)相關(guān)工藝的指導(dǎo)作用。
3.1熱溶結(jié)晶工藝原理
在提純鉀石鹽進(jìn)行氯化鉀的制取時(shí),通常會(huì)用熱熔冷結(jié)晶工藝進(jìn)行提取,改工藝也就是通過溫度的變化達(dá)到相關(guān)變化的目的。下圖1是氯化鉀和氯化鈉的水溶度隨溫度的改變而形成的規(guī)律性。從圖中可以清楚的發(fā)現(xiàn),當(dāng)提高水溫時(shí),氯化鈉的溶解度的變化極小,而氯化鉀的溶解度則大幅度上升。利用以上原理就可以對(duì)鉀石鹽進(jìn)行加水高溫溶解,然后又對(duì)溶液進(jìn)行降溫處理,這樣純凈的氯化鉀就自然形成了結(jié)晶。
圖1 KCl和NaCl在淡水中的溶解度隨溫度的變化規(guī)律
3.2熱溶冷結(jié)晶的實(shí)驗(yàn)分析
3.2.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>
用熱熔冷結(jié)晶工藝的同時(shí),應(yīng)具有添加劑、活性劑和部分晶種的情況下進(jìn)行大顆粒相關(guān)產(chǎn)品的制取,而且要認(rèn)真觀察活性劑的用量變化對(duì)結(jié)晶形成的干擾程度。
3.2.2實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備
原料是經(jīng)過二次轉(zhuǎn)化生產(chǎn)的成品軟鉀鎂礬,設(shè)備是兩千毫升和五千毫升燒杯各一個(gè)、一臺(tái)可變速的攪拌機(jī)、一套具有水浴功能的加熱裝置以及標(biāo)準(zhǔn)篩三個(gè),標(biāo)準(zhǔn)篩的型號(hào):40目、20目和10目。
3.2.3實(shí)驗(yàn)步驟
①調(diào)制相關(guān)濃度的常溫母液;②對(duì)常溫母液進(jìn)行加熱從而形成熱母液;③對(duì)加熱后的相關(guān)溶液添加適量的添加劑和表面活性劑,然后制成顆粒較小的軟鉀鎂礬晶種;④對(duì)已經(jīng)熱熔的飽和性軟鉀鎂礬溶液再加入適量的添加劑和軟鉀鎂礬晶種,然后采用一定的工藝進(jìn)行大顆粒的相關(guān)產(chǎn)品的制造。
3.2.4操作條件
在具體實(shí)驗(yàn)中對(duì)條件有一定的要求,如冷母液和熱母液的濃度均需按照鉀在其中的規(guī)定含量數(shù)值進(jìn)行控制,熱溶液的溫度應(yīng)控制在75℃~80℃這個(gè)范圍,而結(jié)晶溫度應(yīng)保持在50℃~55℃這個(gè)區(qū)間,具體最佳的恒定溫度的選擇需要跟隨熱溶液過飽和度的實(shí)際情況進(jìn)行確定,在恒溫過程加入的添加劑以及晶種數(shù)量需要進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算才能確定,當(dāng)添加完成后一小時(shí)左右就可緩慢進(jìn)行降溫,待降至常溫時(shí)根據(jù)實(shí)際情況對(duì)晶體進(jìn)行相關(guān)的攪拌工藝,攪拌時(shí)間需要保持在10小時(shí)左右即可。
3.2.5實(shí)驗(yàn)結(jié)果
通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),添加劑以及表面活性劑的用量對(duì)晶種的生產(chǎn)過程具有較大的影響力,如果用量較大就會(huì)出現(xiàn)晶體結(jié)構(gòu)松散,且形狀不規(guī)則;而用量較小時(shí)則出現(xiàn)晶粒纖細(xì)現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)證明,不論是添加劑還是表面活性劑均需按照相關(guān)的要求劑量進(jìn)行添加,就會(huì)形成方形、光鮮以及硬度較好的晶體產(chǎn)品。除了以上外,在確定恒溫結(jié)晶溫度時(shí)如上文所述,應(yīng)根據(jù)熱母液的飽和度的實(shí)際情況進(jìn)行確定,在溶液的飽和濃度不變的情況下,若恒溫溫度定的太高,當(dāng)加入晶種后會(huì)出現(xiàn)晶核細(xì)小的現(xiàn)象,不利于晶體的成長(zhǎng);若溫度太低,則會(huì)在加入晶種前就形成了大量的小晶核,這些小晶核存在會(huì)嚴(yán)重影響晶體的整體質(zhì)量,使產(chǎn)品形狀大小不均。通過對(duì)試驗(yàn)產(chǎn)品進(jìn)行稱重發(fā)現(xiàn),40目以上晶體的產(chǎn)率以及鉀收率均高于低目號(hào)的相關(guān)數(shù)值。
本文采用熱熔冷結(jié)晶工藝,且在添加晶種和添加劑的情況下進(jìn)行二次轉(zhuǎn)化,從而形成了大顆粒的相關(guān)產(chǎn)品。通過以上的試驗(yàn)結(jié)果說明,利用熱熔冷結(jié)晶工藝與其它方法進(jìn)行有機(jī)結(jié)合,進(jìn)行軟鉀鎂礬的制取是值得推廣的,這種方法對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量,做好科學(xué)儲(chǔ)運(yùn)和提高使用效率具有重要作用,同時(shí)也可以在一定程度上解決我國(guó)存在的土壤問題,使軟鉀鎂釩真正成為提高農(nóng)作物產(chǎn)量的理想肥料。
[參考文獻(xiàn)]
[1] 王文軍,葉舒婭,武 際,等。硫酸鉀鎂肥對(duì)棉花生長(zhǎng)、產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益的影響[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2015,35(3):811-812.
[2] 吳小王,朱海麗.西臺(tái)吉乃爾鹽湖開發(fā)工藝及工業(yè)化現(xiàn)狀[J] .廣東化工,2012,39(1):64,74.
[3] 楊宗璐,鮑慈光,閻智英.表面活性劑對(duì)結(jié)晶過程影響的研究進(jìn)展[J].云南化工,2014,(3):25-27.
[4] 程懷德,馬海州.利用硫酸鹽型鹽湖資源制取軟鉀鎂礬的研究[J].鹽業(yè)與化工,2012,37(3):24-26.
Analysis of the Two Conversion System of Picromerite Hot-melt Cold Crystallization Experiments
Han Xiuzhen
(SDIC Xinjiang Lop Nor Salt Co.Ltd. the Xinjiang Uygur Autonomous Region ,Hami 839000,China)
Abstract:The production of schoenite is formed through the second transformation, if not by mechanical granulation of, damp and caking phenomenon, affecting the storage and use; in addition, because of the small amounts of not material will affect the fertilizer for spray irrigation use, thus relegating the fertilizer use range. Has a positive meaning so by crystallization technology of large particles of picromerite production.
Key words:soft potassium magnesium sail; two hot cold crystallization experiment; transformation;
作者簡(jiǎn)介:韓秀珍(1986-),女,漢族,甘肅張掖人,本科,助理工程師;研究方向:硫酸鎂亞型鹵水制取硫酸鉀。