鄭義海(貴州開(kāi)磷集團(tuán)礦肥有限責(zé)任公司，550302)

濕法磷酸生產(chǎn)過(guò)程中控制硫酸鈣結(jié)晶的工藝探析

鄭義海(貴州開(kāi)磷集團(tuán)礦肥有限責(zé)任公司，550302)

本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)，了解濕法磷酸生產(chǎn)過(guò)程中的工藝方法以及對(duì)硫酸鈣結(jié)晶的控制。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得出，在高溫的情況下或者磷酸的百分含量較低的時(shí)候?qū)α蛩徕}結(jié)晶的形成有利。此外，合適的硫酸根離子的濃度也對(duì)硫酸鈣結(jié)晶的形成有影響。當(dāng)活性添加劑的種類不同時(shí)，在一定程度上也可以控制硫酸鈣結(jié)晶的形成。本文主要對(duì)濕法磷酸生產(chǎn)過(guò)程中控制硫酸鈣結(jié)晶的工藝進(jìn)行探析，以便業(yè)界對(duì)硫酸鈣結(jié)晶的控制有一個(gè)了解。

濕法磷酸；生產(chǎn)；硫酸鈣結(jié)晶；工藝探析

濕法磷酸的生產(chǎn)過(guò)程在一定程度上就是硫酸鈣結(jié)晶的工藝形成，其關(guān)鍵的部分就是對(duì)硫酸鈣結(jié)晶的控制。在生產(chǎn)的過(guò)程中，要對(duì)硫酸鈣的結(jié)晶做出良好的控制，以便生產(chǎn)能夠持續(xù)穩(wěn)定的進(jìn)行。在濕法磷酸的生產(chǎn)過(guò)程中，硫酸鈣結(jié)晶顆粒的形狀以及大小對(duì)過(guò)濾強(qiáng)度有很大的影響，硫酸鈣結(jié)晶不僅可以在一定程度上減少磷使用的消耗，而且還提高了在生產(chǎn)過(guò)程中的效率和穩(wěn)定性。溫度、硫酸根離子的濃度以及時(shí)間、速度等都對(duì)硫酸鈣結(jié)晶的控制起到了關(guān)鍵性的作用。所以，濕法磷酸的生產(chǎn)過(guò)程中控制硫酸鈣結(jié)晶的工藝對(duì)我們來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的。

1 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

用容積為2升的圓形的反應(yīng)器，平底，并且保證上方有入口，放置在恒溫的容器中，在密封的環(huán)境中使其反應(yīng)，此后，在反應(yīng)器內(nèi)加入不同濃度的磷酸，慢慢加入100克的礬山磷礦粉，一段時(shí)間后加入硫酸。在反應(yīng)一段時(shí)間后，進(jìn)行過(guò)濾工作，對(duì)浸渣用無(wú)水乙醇洗滌，在高溫下進(jìn)行干燥，然后進(jìn)行觀察工作。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

(1)硫酸鈣晶種的影響 在一定條件下，在濕法磷酸的生產(chǎn)過(guò)程中加入二水硫酸鈣固體作為晶種，與沒(méi)有加入二水硫酸鈣的進(jìn)行比較，從中可以看出：添加了二水硫酸鈣晶種的，可以很好的防止溶液的飽和程度太高，更加有利于硫酸鈣結(jié)晶的生長(zhǎng)，結(jié)晶會(huì)逐漸的溶化，最終會(huì)長(zhǎng)成比較粗的棒狀結(jié)晶。而不添加二水硫酸鈣晶種的，生長(zhǎng)的硫酸鈣結(jié)晶比較細(xì)長(zhǎng)，不易于過(guò)濾和洗滌工作的進(jìn)行。由此可見(jiàn)，硫酸鈣晶種對(duì)于控制硫酸鈣結(jié)晶的過(guò)程中起到了一定的作用。

(2)硫酸根離子濃度的影響 在添加10克硫酸鈣晶種的條件下，我們探究了不一樣的硫酸計(jì)量比x對(duì)控制硫酸鈣結(jié)晶的過(guò)程中的影響。其中，X分別取1、1.05、1.1和2，X為硫酸與磷礦進(jìn)行反應(yīng)的計(jì)量比。我們可以從中得出：當(dāng)X值為1時(shí)，也就是硫酸的濃度比較低的時(shí)候，生成的結(jié)晶比較細(xì)小，因此不利于過(guò)濾工作的進(jìn)行，那么隨著硫酸的濃度增大時(shí)，形成的晶體也在明顯的增大，由原來(lái)的細(xì)針狀變成棒狀。此外，硫酸濃度的增大也可以使溶液的飽和程度減小，從而使得晶核生成的速度減小，更好的控制硫酸鈣結(jié)晶的生長(zhǎng)。

X的值為1.1時(shí)，晶體就會(huì)變成比較粗的球狀結(jié)晶，該晶體為聚晶，過(guò)濾的縫隙比較大，呈立體結(jié)構(gòu)，在過(guò)濾和洗滌工作上可以方便的進(jìn)行。當(dāng)X值為1.2時(shí)，硫酸的濃度越來(lái)越高，此時(shí)，硫酸鈣結(jié)晶形成了棒狀的粗大晶體，這時(shí)的結(jié)晶更加容易過(guò)濾，對(duì)生產(chǎn)工作的進(jìn)行更加的方便。但是，硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不能太大，通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，X值在1.05到1.1之間時(shí)，形成的結(jié)晶是最好的，對(duì)生產(chǎn)更加的有利，因此，濕法磷酸的生產(chǎn)過(guò)程中控制硫酸的計(jì)量比X是至關(guān)重要的，從而利于濕法磷酸的生產(chǎn)。

(3)溫度的影響 在適當(dāng)?shù)臈l件下，我們研究了溫度在控制硫酸鈣結(jié)晶的工藝中的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：當(dāng)結(jié)晶的溫度比較高時(shí)，反應(yīng)的速度變快，對(duì)于溶質(zhì)的離散也有一定的作用。隨著溫度的不斷升高，飽和程度會(huì)隨之降低，那么晶體的生成速度也會(huì)變快，從而導(dǎo)致晶體生長(zhǎng)變大。但是溫度過(guò)高會(huì)給生產(chǎn)造成很大的損失，所以對(duì)結(jié)晶溫度的控制要做好工作，以便控制硫酸鈣結(jié)晶工藝。

(4)活性添加劑的影響 晶體的生長(zhǎng)有一定的規(guī)律，由于晶體表面的分子排列不同，種類也不一樣，所以我們可以利用活性添加劑來(lái)控制晶體的生長(zhǎng)規(guī)律。硫酸鈣結(jié)晶形成的第一步是晶核的產(chǎn)生，那么利用活性添加劑可以有效的使自由能發(fā)生變化，不僅使得成核的條件得到了改善，而且還大大的提高了成核的速度，對(duì)晶核的形成發(fā)揮了重要的作用。

除此之外，不同的活性添加劑類型對(duì)于硫酸鈣結(jié)晶的控制也不一樣。在一些活性添加劑的作用下，更加的有利于晶體的生長(zhǎng)條件以及提高其生長(zhǎng)的速度，此外，對(duì)于硫酸鈣晶體生長(zhǎng)成利于過(guò)濾和洗滌工作的棒狀晶體發(fā)揮了重要的作用。

3 結(jié)語(yǔ)

以上通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)的方法對(duì)濕法磷酸生產(chǎn)過(guò)程中控制硫酸鈣結(jié)晶的工藝進(jìn)行了探析，從中我們可以看出良好的硫酸鈣結(jié)晶對(duì)磷酸的生產(chǎn)發(fā)揮了重要的作用。對(duì)于硫酸鈣結(jié)晶的控制，提高溫度以及減小磷酸的百分含量，對(duì)于結(jié)晶條件的改善以及硫酸鈣結(jié)晶的生長(zhǎng)起到了重要的作用；硫酸根分子的濃度也對(duì)結(jié)晶的生成發(fā)揮了重要的作用。此外，活性添加劑的加入對(duì)于硫酸鈣結(jié)晶的控制也有顯著的作用。我們通過(guò)以上的實(shí)驗(yàn)、分析和討論，在濕法磷酸的生產(chǎn)過(guò)程中控制硫酸鈣結(jié)晶的工藝有了更加清晰的了解，相信能對(duì)我們的生產(chǎn)活動(dòng)有一定的幫助。

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