亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        工業(yè)生產(chǎn)氟硅酸鎂工藝探究

        2021-08-12 07:21:54趙瑞祥
        無(wú)機(jī)鹽工業(yè) 2021年8期
        關(guān)鍵詞:氟硅酸氧化鎂攪拌器

        趙瑞祥

        (秦皇島華瀛磷酸有限公司,河北秦皇島066004)

        氟硅酸鎂廣泛用于建筑、化工、材料等領(lǐng)域,如混凝土增強(qiáng)劑、混凝土緩硬劑、混凝土表面抗凍劑、橡膠膠乳凝固劑、防腐劑和紡織品防蛀劑等。此外,氟硅酸鎂還可以用來(lái)處理可滲透水泥,制造污水過(guò)濾管等;作為熔劑和電鍍的成分及焊條的添加劑;在金屬處理中,在鋁和錳鑄造廠用于樹(shù)脂結(jié)合磨料中的活性填料的晶粒細(xì)化劑、上光劑的制備[1]。

        目前,全球范圍內(nèi)能夠生產(chǎn)銷(xiāo)售氟硅酸鎂的國(guó)家有美國(guó)、俄羅斯、德國(guó)、中國(guó)、荷蘭等。國(guó)內(nèi)工業(yè)生產(chǎn)廠家主要集中在云南、湖南、河南、湖北等省份。目前現(xiàn)有文獻(xiàn)資料中,鎂、鈣和鋅等二價(jià)金屬氟硅酸鹽方面的研究與報(bào)道較少,且文獻(xiàn)描述內(nèi)容不完整。筆者旨在研究并優(yōu)化以工業(yè)輕質(zhì)氧化鎂和磷肥副產(chǎn)品氟硅酸為原料,生產(chǎn)六水合氟硅酸鎂的工藝技術(shù)[2]。

        為了達(dá)到日益苛刻的環(huán)保要求,磷肥廠生產(chǎn)萃取磷酸的過(guò)程中,采用工藝水吸收廢氣中的含氟氣體,所得到的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%~22%的氟硅酸溶液需進(jìn)一步加工利用。與常規(guī)工藝相比(工業(yè)氟硅酸中H2SiF6質(zhì)量分?jǐn)?shù)為33%~40%),低濃度氟硅酸制備的低濃度氟硅酸鎂溶液,在其濃縮過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生能耗高、產(chǎn)品收率低、產(chǎn)品粒度分布寬、顆粒大小不均勻等情況。因此,在本研究中為了生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的六水合氟硅酸鎂產(chǎn)品,優(yōu)化了以下工藝參數(shù):不同濃度的氟硅酸與氧化鎂質(zhì)量配比、合成溫度和溶液蒸發(fā)溫度、氟硅酸和氧化鎂的加料順序以及氟硅酸鎂溶液冷卻結(jié)晶過(guò)程中攪拌器轉(zhuǎn)動(dòng)頻率等參數(shù)。合成反應(yīng)所得溶液需經(jīng)過(guò)真空濃縮蒸發(fā)去除多余的水分[2],濃縮后的料漿在攪拌器作用下經(jīng)過(guò)冷卻析出六水合氟硅酸鎂(MgSiF6·6H2O),該料漿經(jīng)過(guò)離心機(jī)分離得到甩干品,甩干品經(jīng)過(guò)烘干處理得到干燥后的產(chǎn)品。

        1 工業(yè)實(shí)驗(yàn)

        1.1 實(shí)驗(yàn)原料及原理

        以質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%~22%的氟硅酸、工業(yè)輕質(zhì)氧化鎂(HG/T 2573—2012)作為原料,工業(yè)輕質(zhì)氧化鎂主要成分及質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:MgO,92%~95%;CaO,0.5%~2.0%;硫酸鹽,0.2%~1.0%。合成過(guò)程主要反應(yīng):

        1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

        容積為21 m3的碳鋼襯膠合成槽;板框壓濾機(jī);真空濃縮蒸發(fā)器;MSMPR冷卻結(jié)晶槽;離心機(jī);干燥機(jī)等。

        1.3 實(shí)驗(yàn)工藝及流程

        圖1 為氟硅酸鎂的生產(chǎn)工藝流程圖。

        圖1 氟硅酸鎂的生產(chǎn)工藝流程圖Fig.1 Flow chart of the production process of magnesium fluorosilicate

        主要工藝步驟如下:1)采用先加酸后加MgO粉懸浮液的操作順序:將H2SiF6加入到合成槽保持50℃并持續(xù)攪拌,然后將氧化鎂粉懸浮液加入到其中,反應(yīng)時(shí)間控制為1 h[3-4];2)將反應(yīng)產(chǎn)物壓濾,濾液蒸發(fā)濃縮至預(yù)期濃度,冷卻結(jié)晶得到含有氟硅酸鎂晶體的料漿,并將其冷卻后甩干分離,所得結(jié)晶產(chǎn)物在氣流干燥管中迅速干燥;3)采用先加MgO粉再加酸的操作順序:先向合成槽中加入50℃溫水,啟動(dòng)螺旋給料器將數(shù)量事先計(jì)算好的氧化鎂粉加入到其中,然后,向其中加入不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)(12%、16%和22%)H2SiF6,反應(yīng)時(shí)間控制在1 h;重復(fù)上述2)的操作。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 MgO粉懸浮液濃度及加料順序?qū)Ψ杷徭V產(chǎn)率的影響

        實(shí)驗(yàn)溫度為50℃時(shí),加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)16%氟硅酸(H2SiF6),考察氧化鎂粉懸浮液濃度及加料順序?qū)Ψ杷徭V產(chǎn)率的影響。基于計(jì)算數(shù)據(jù),調(diào)配不同固含量的氧化鎂懸浮液(固體質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為10%、20%、40%)H2SiF6過(guò) 量2%[此 時(shí)m(MgO)∶m(H2SiF6)=0.272]。根據(jù)投料順序不同,實(shí)驗(yàn)分為兩組:1)先加H2SiF6后加MgO粉,即加16%H2SiF6再加不同固含量氧化鎂粉懸浮液(A法);2)先加不同固含量氧化鎂粉懸浮液后再加16%H2SiF6(B法)[5-6]。

        實(shí)驗(yàn)所得結(jié)果如表1所示,A法各組實(shí)驗(yàn)的氟硅酸鎂產(chǎn)率均高于B法中氟硅酸鎂的產(chǎn)率。分析其原因,B法在MgO粉懸浮液中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為16%的H2SiF6溶液時(shí),由于溶液中的Mg2+濃度較高,H2SiF6剛加入溶液中SiF62-濃度較低,導(dǎo)致氟化鎂的形成。隨著H2SiF6加入量的增加SiF62-溶液過(guò)飽和,氟化鎂溶解,形成氟硅酸鎂。并且B法加料過(guò)程中,料漿初始黏度大,反應(yīng)傳質(zhì)受阻,產(chǎn)率偏低(相關(guān)數(shù)據(jù)參見(jiàn)表1),沉淀物中氟化鎂殘留高達(dá)4%,還會(huì)引起合成氟硅酸鎂產(chǎn)品中的雜質(zhì)增加。由此可知,先加酸后加氧化鎂粉的工藝方法更優(yōu),后續(xù)實(shí)驗(yàn)均采用先加酸后加氧化鎂的工藝方法。

        表1 加料順序及氧化鎂粉懸浮液固含量對(duì)氟硅酸鎂產(chǎn)率的影響Table 1 Effect of feeding sequence and solid content of magnesia powder suspension on the yield of magnesium fluorosilicate

        2.2 不同濃度的H2SiF6對(duì)氟硅酸鎂產(chǎn)率的影響

        實(shí)驗(yàn)研究了合成溫度保持在50℃時(shí),考察不同濃度的H2SiF6對(duì)氟硅酸鎂產(chǎn)率的影響[5,7]。氟硅酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為12%、16%和22%,MgO粉的加入量對(duì)應(yīng)不同濃度氟硅酸折純量,即合成完畢時(shí),m(MgO)/m(H2SiF6)(物料折純質(zhì)量比)為0.272,即氟硅酸過(guò)量2%。

        實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示,在其他合成參數(shù)相同的情況下,向不同濃度的氟硅酸溶液中緩慢加入氧化鎂粉,氟硅酸鎂產(chǎn)率隨著氟硅酸濃度增加而增加。直接用螺旋加料器將氧化鎂粉加入合成槽,合成反應(yīng)溫和且速度可控,省去了制備氧化鎂懸浮液的工序,所得到的氟硅酸鎂溶液濃度較高,壓濾分離操作方便,后續(xù)氟硅酸鎂溶液真空蒸發(fā)的能耗也會(huì)比較低。

        表2 氟硅酸濃度對(duì)氟硅酸鎂產(chǎn)率的影響Table 2 Effect of fluorosilicic acid concentration on the yield of magnesium fluorosilicate

        2.3 合成溫度與m(MgO)/m(H2SiF6)對(duì)氟硅酸鎂產(chǎn)率的影響

        為尋求最優(yōu)的工藝條件,以最大限度地提高氟硅酸鎂產(chǎn)品的產(chǎn)率。實(shí)驗(yàn)測(cè)定了溫度為20、40、50、60℃和70℃條件下,合成反應(yīng)溶液中最終的m(MgO)/m(H2SiF6)為0.244~0.278時(shí)氟硅酸鎂產(chǎn)品的產(chǎn)率變化數(shù)據(jù)[3,7],結(jié)果見(jiàn)表3。

        由表3可知,反應(yīng)溫度控制在20~60℃、m(MgO)/m(H2SiF6)從0.272到0.244由高向低變化時(shí),氟硅酸鎂(MgSiF6·6H2O)的產(chǎn)率(不低于89%)較高;反應(yīng)溫度在40℃左右、m(MgO)/m(H2SiF6)為0.244~0.260時(shí),氟硅酸鎂的產(chǎn)率均高于97%。這可以解釋為氟硅酸鎂在MgSiF6-H2SiF6-H2O體系中的溶解度隨著母液中游離氟硅酸含量的增加而降低,從而對(duì)氟硅酸鎂的產(chǎn)率產(chǎn)生積極影響。根據(jù)所得到的合成反應(yīng)產(chǎn)物產(chǎn)率對(duì)應(yīng)的m(MgO)/m(H2SiF6)的數(shù)據(jù),保持合成反應(yīng)后氟硅酸適度的過(guò)量,即讓合成溶液呈酸性狀態(tài),使合成反應(yīng)進(jìn)行得更充分,反應(yīng)產(chǎn)物中不含非晶態(tài)氧化硅。因此綜合工業(yè)反應(yīng)中能耗及真空蒸發(fā)裝置操作等各項(xiàng)因素,最終選擇最佳反應(yīng)溫度為40~50℃,m(MgO)/m(H2SiF6)為0.244~0.260。

        表3 m(MgO)/m(H2SiF6)和反應(yīng)溫度變化對(duì)氟硅酸鎂產(chǎn)率的影響Table 3 Effect of m(MgO)/m(H2SiF6)and reaction temperature on the yield of magnesium fluorosilicate

        2.4 m(MgO)/m(H2SiF6)與結(jié)晶溫度變化對(duì)氟硅酸鎂六水合物晶粒尺寸的影響

        為了有效地從溶液中分離出結(jié)晶的氟硅酸鎂六水合物,研究了真空蒸發(fā)溫度對(duì)氟硅酸鎂產(chǎn)率的影響[7-8]。當(dāng)溶液溫度在0~60℃變化時(shí),氟硅酸鎂的溶解度變化約為10%,因此在這種較低濃度的情況下,通過(guò)冷卻結(jié)晶方式得到氟硅酸鎂六水合物結(jié)晶并非易事。通過(guò)蒸發(fā)除去溶液中部分水分及酸性氣體,系統(tǒng)中的氟硅酸鎂溶液就會(huì)產(chǎn)生過(guò)飽和現(xiàn)象,但是超過(guò)60℃時(shí),會(huì)導(dǎo)致氟硅酸鎂進(jìn)行水解分解[9-10]。因此,采用在低溫真空條件下將其在結(jié)晶器中蒸發(fā)結(jié)晶并進(jìn)行分離。在研究蒸發(fā)溫度對(duì)氟硅酸鎂六水合物晶體產(chǎn)率的影響時(shí),溫度控制在20~60℃,如圖2所示。由圖2可知,在20~60℃隨著蒸發(fā)溫度的升高氟硅酸鎂六水合物的產(chǎn)率先升高,到40℃達(dá)到峰值后緩慢下降。這是因?yàn)椋瑴囟瘸^(guò)40℃后,隨著溫度升高晶核的形成速度也增加,不僅是由于其臨界尺寸減小,還因?yàn)殡x子的水化程度較低,更容易與晶核結(jié)合。因此,工業(yè)生產(chǎn)中蒸發(fā)溫度控制在35~45℃為宜。

        圖2 產(chǎn)率與溫度的關(guān)系曲線Fig.2 Relationship between yield and temperature

        表4 為轉(zhuǎn)動(dòng)頻率為20 Hz時(shí),體系中m(MgO)/m(H2SiF6)以及結(jié)晶溫度對(duì)氟硅酸鎂六水合物晶粒尺寸的影響。由表4發(fā)現(xiàn),隨著m(MgO)/m(H2SiF6)升高,即氟硅酸過(guò)量值減少,會(huì)導(dǎo)致氟硅酸鎂六水合物晶粒尺寸減小。這可以解釋為:一方面,氟硅酸鎂的溶解度隨著溶液中氟硅酸含量的增加而下降,相對(duì)于Mg2+溶液中SiF62-處于過(guò)飽和狀態(tài)。因此,當(dāng)溶液的過(guò)飽和度增加時(shí),也會(huì)增加亞微型晶核的濃度,使其更容易連接到一起。另一方面,成核速率也在增長(zhǎng)但并不是所有晶核都能進(jìn)一步形成晶體。其中的一些小晶核結(jié)合在一起或與大晶粒結(jié)合,加速了晶體的生長(zhǎng)[11-12]。

        表4 m(MgO)/m(H2SiF6)和結(jié)晶溫度變化對(duì)晶粒尺寸的影響Table 4 Effect of m(MgO)/m(H2SiF6)and crystallization temperature on grain size

        在生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn),在20~50℃時(shí)隨著蒸發(fā)溫度的升高,MgSiF6·6H2O晶體不僅產(chǎn)率增加,而且產(chǎn)品粒徑也隨之減小。溶液蒸發(fā)溫度升高會(huì)降低懸浮液的黏度,加速物質(zhì)向生長(zhǎng)晶體邊緣的擴(kuò)散。結(jié)晶溫度在40℃時(shí),由于臨界晶核并非同時(shí)形成以及小顆粒和大顆粒生長(zhǎng)速率存在差異,獲得的MgSiF6·6H2O粒徑大小不一。結(jié)晶溫度控制在30℃,可以有效控制濃度波動(dòng)和晶體生長(zhǎng)速率,所得晶體粒徑為0.16~0.37 mm,粒徑大小均勻。

        在生產(chǎn)過(guò)程中,MSMPR冷卻結(jié)晶槽攪拌器的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率范圍控制在20~50 Hz,通過(guò)調(diào)節(jié)MSMPR冷卻結(jié)晶槽攪拌器轉(zhuǎn)速來(lái)觀察攪拌強(qiáng)度對(duì)產(chǎn)品粒徑的影響。攪拌器的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率降低到低于20 Hz時(shí),會(huì)使飽和溶液中結(jié)晶的氟硅酸鎂懸浮液流動(dòng)減慢,并且導(dǎo)致形成的產(chǎn)品粒徑大小不均勻,產(chǎn)品表面粗糙。攪拌器的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率控制在20~40 Hz,其他條件相同時(shí),氟硅酸鎂晶體的平均尺寸增大;攪拌器的轉(zhuǎn)速進(jìn)一步增加會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品粒徑相應(yīng)減小,但是產(chǎn)品表面光滑平整。故適宜的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率為20~40 Hz。分別抽取結(jié)晶溫度控制在30℃時(shí)、攪拌器轉(zhuǎn)動(dòng)頻率為20 Hz時(shí)樣品Z-20和攪拌器轉(zhuǎn)動(dòng)頻率為40 Hz時(shí)樣品Z-40,在掃描電鏡下觀察結(jié)果如圖3所示。

        圖3 轉(zhuǎn)動(dòng)頻率對(duì)粒徑的影響Fig.3 Effect of rotation frequency on particle size

        3 結(jié)論

        經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)據(jù)分析,優(yōu)化了以氧化鎂粉和磷酸工業(yè)副產(chǎn)氟硅酸為原料合成氟硅酸鎂的工藝條件:1)按照先加氟硅酸后加氧化鎂粉的加料順序,H2SiF6溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為16%,按m(MgO)/m(H2SiF6)為0.244~0.260稱(chēng)取MgO粉加入酸液中,合成溫度控制在40~50℃,得到濃度較高的懸浮液,通過(guò)壓濾得到清液;2)真空蒸發(fā)溫度為35~45℃,蒸發(fā)濃縮的晶漿進(jìn)入MSMPR冷卻結(jié)晶槽,結(jié)晶溫度控制在30℃,該MSMPR冷卻結(jié)晶槽攪拌器的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率控制在20~40 Hz,確保攪拌強(qiáng)度滿足產(chǎn)品粒徑的要求,產(chǎn)品粒度可以控制在0.16~0.37 mm,滿足不同下游用戶的需求。

        猜你喜歡
        氟硅酸氧化鎂攪拌器
        氟硅酸電化學(xué)除氯實(shí)驗(yàn)研究
        浙江化工(2021年12期)2022-01-07 10:41:48
        氟硅酸輸送管堵塞原因和改進(jìn)措施
        云南化工(2021年8期)2021-12-21 06:38:00
        解析攪拌器在原油儲(chǔ)罐中的應(yīng)用及發(fā)展
        氧化鎂煙氣脫硫廢渣在廢水脫色中的應(yīng)用研究
        靈活變化的攪拌器
        一種由老鹵制備高純氧化鎂的方法
        氫氧化鈉-氟硅酸銨改性HZSM-5催化甲醇制丙烯
        賽萊默發(fā)布一款全新的高效低速潛污攪拌器
        幾種常用型形攪拌器扭矩與攪拌速率線性關(guān)系的研究
        江西化工(2014年1期)2014-03-18 00:59:32
        氧化鎂兩步法制備阻燃型氫氧化鎂
        亚洲中文无码av在线| 99国产精品久久一区二区三区| 国产精品久久久久久久久久红粉| 亚洲国产成人无码av在线影院| 亚洲国产毛片| 视频女同久久久一区二区三区| 女女同女同一区二区三区| 欧美不卡一区二区三区| 免费精品人妻一区二区三区| 人人妻人人做人人爽| 性动态图av无码专区| 国产美女高潮流白浆在线观看| 亚洲国产大胸一区二区三区| 日本边添边摸边做边爱| 97成人碰碰久久人人超级碰oo| 中文字幕av一区二区三区| 日韩激情av不卡在线| 手机在线看片| 中文字幕亚洲欧美日韩2019| 亚洲中文字幕av天堂| 国产毛片精品av一区二区| 蜜臀av色欲a片无码精品一区| 国产精品户露av在线户外直播| 少妇高潮无码自拍| 国产精品三区四区亚洲av| 国产免费人成视频在线观看| 亚洲欧洲精品成人久久曰不卡 | 亚洲中文字幕第一页免费| 999国产精品999久久久久久| 国产精品卡一卡二卡三| 天堂网av在线| 国产一级二级三级在线观看av| 性色av闺蜜一区二区三区| 久久波多野结衣av| 日韩一区二区中文天堂| 最近中文字幕国语免费| 欧美丰满大爆乳波霸奶水多| 国产在线精品亚洲视频在线| 免费久久99精品国产| 风韵饥渴少妇在线观看| 国产精品电影久久久久电影网 |