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如何提高过磷酸钙的转化率
文章来源: 日期:2012-12-22 浏览次数:5172
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酸矿反应催化剂  适于 过磷酸钙 磷酸
本品为一种高分子有机化合物的混合物,为粘稠液体,pH值5-7。具有良好的分散性和湿润性,能改变肥料晶体的表面自由能,和硫酸钙晶体的结晶习性;改变其物理性质,不影响其化学反应 ,降低酸矿反应的自由能,有利化学反应的进行,使产品疏松不接块,提高磷转化率,降低水分、游离酸。
A:用于过磷酸钙系列如普钙、重钙、富钙,可以改善硫酸钙晶体与磷酸二氢钙的晶性,从而改善产品的理化性质。
1.提高磷的转化率,鲜肥可提高5%以上,成品提高8-10%,成品肥转化率最高可以达到98%以上,对反应活性较低的矿粉尤为明显,在产品质量不变的情况下,可节酸8-10%,或者采用品位稍低的磷矿粉,吨下降成本25-40元。在添加催化剂的基础上,理论上只要矿石品位大于22%,其他的工艺条件如酸温、搅拌强度、矿粉细度配合合理就可以生产有效磷大于12%的标准肥。
2.改善成品的理化性质,疏松不结块,即使成品肥堆码20个高,时间达六个月.轻轻一碰即散,提高产品竞争力。
3.加快酸解反应的进行,缩短酸解时间20%-30%,提高设备产能、厂房利用率。缩短熟化期,减少翻堆次数,一般3-5天即可。节能降耗,进一步降低成本;游离酸下降的快,更易达标。
4.气眼丰富,有利水分挥发,水分指标更易达标。
5.可用目数稍低矿粉生产,提高磨机出率,降低电耗。
6:用于矿浆中,作为减水剂,降低矿浆粘度,增加其流动性,可适当降低矿浆水分;提高固液比,对于以生产磷酸为目的进一步生产下游产品的用户帮助更大。
7 降缓过磷酸钙的吸潮性  本品能与过磷酸钙产品中的游离酸形成共轭氢键,阻止了游离酸对空气中水分的吸收;同时产品的游离酸下降也快,也降低了对空气中水分的吸收量。
B:用于磷酸、磷铵、磷酸氢钙可改变鳞石膏的结晶习性,提高反应槽的固液比,增加设备产能;增加料浆的流动性,有利于磷转化率的提高,提高料浆中磷酸的含量,减少磷石膏对滤器和管道的堵塞,降低磷石膏中全磷、有效磷含量,对环境保护意义重大。
加入催化剂后,硫酸钙晶体颗粒变得粗大,且晶体的粗度变为为原来的2倍左右、长度变为原来的5倍左右,硫酸钙晶体的比表面积减小,因而更易过滤和洗涤;减少了细小的磷石膏晶体对磷酸的夹带、粘附,提高系统对磷酸的收率。
我们在生产中使用钟祥胡集磷矿,转化率一般在88%左右,且肥料物理性能不好,熟化期长、水分也不容易达标,为此严重影响产品质量,也极不利于产品销售。根据硫酸与矿粉反应的动力学理论和硫酸钙的晶格学理论,我们进行了一系列技术试验。在显微镜下观察,我们发现矿粉微粒表现出各种形状有嵌钳型/雪花型/凹型等各种不规则状的形状。在硫酸与矿粉反应时,矿石中大量的钙离子会与硫酸迅速反应,生成大量的硫酸钙细小晶体,这些细小晶体会迅速的聚集到矿粉颗粒的锲型处或者毛细管处,形成钝化膜,包裹矿粉颗粒,从而不利于反应的进行,这就是所有问题的根源。
下图为电子显微镜下观察到的二水硫酸钙晶体的结晶图片
从上图中,我们可以清晰的看到,添加后的硫酸钙晶体变得粗大;这样带来的好处是:吸附在矿粉颗粒周围的硫酸钙晶体变少了,包裹膜变得不是那么的致密、紧实,从而有利于反应的进行;由于硫酸钙晶体变得粗大,晶体间的粘性、晶桥大为降低,导致肥料不易结块,水分也容易挥发。
 
 
 
下图为化验室观察到的过磷酸钙反应的直观图片
  
                      添加催化剂                                                    空白对照
 
从上图中,我们可以看到,添加后的反应气眼非常明显,气眼大而且明显增多,这说明了它的反应要快、迅速、且反应更充分,生成的二氧化碳逸出时,就会带出更多的水分;加入催化剂的料浆显得水分更多,说明可以适当降低矿浆的水分;颜色显得更黄,说明成品肥颜色可以更白。
 
传统的过磷酸钙生产时,在磷矿和硫酸的反应的混合体系中,生成大量的细小硫酸钙晶体附着在磷矿的表面,它所形成的包裹膜阻碍了硫酸向磷矿的渗透,使反应速度降低,也降低了全磷的转化率,也影响了有效磷含量的提高。随着反应的深入,硫酸浓度会逐渐变小,反应动力降低,使熟化时间延长,熟化中的生成物将部分结晶粘连、形成晶桥,使磷肥结块加重。在体系中加入催化剂后,它对混合和熟化反应有较强的催化作用,能明显加快反应速度,缩短反应时间,气眼丰富,水分挥发快,熟化反应很快完成。它改变了石膏的结晶习性,减缓晶核生成速度,使石膏晶体粗大,颗粒间变的松散疏松,提高产品质量,改善产品物性。
为此我们进行了一系列技术试验,筛选配制出了性能良好的催化剂。对我们而言,此技术已相当成熟可靠。但对于一特定的企业而言,确是一新技术,我们愿与您进行详细的技术探讨与合作.我们愿将此成果与您分享,提升贵公司产品的竞争力,增加经济效益。
使用:简单易行,方便可靠,本品在气温较低的情况下,不易倒出,需用40度左右的热水溶解后再使用,为方便使用,请用少许水稀释后再加入。每吨过磷酸钙肥料产品中含100克即可。产品性价比高,投入产出比最高可达10倍,每吨催化剂可生产过磷酸钙8000-10000吨左右,吨肥使用成本4-5元,经济效益明显。
对于干法生产的企业,使用时可直接加入稀硫酸中,每吨稀硫酸加入200左右;对于湿法生产的企业,可加入矿浆中,每立方矿浆加入120-150克左右。
本品易燃,储存时应远离火源,无任何毒副作用,对后续工艺无任何影响,对农作物及土壤安全,对酸/碱/盐/稳定,可因陋就简不用添加任何设备和投资。
湖北程瑞化学有限公司
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一  目测法  以生产上的数据进行模拟试验。
       1   配酸 (以63%的硫酸和矿粉反应为例  98%的硫酸需稀释成63%的硫酸)以质量克为单位
        量取100ml的98%硫酸,比重1.84  需水量为X,计算如下100×1.84×98%÷(100×1.84+X)=63%
        计算得  X=102ml
      2  用量筒量取102ml水倒入烧杯中,再量取100ml98%硫酸倒入烧杯,并搅拌,即得63%密度为1.531的硫酸(切记是酸倒入水中),同时将酸一分为二,冷却后在一份酸中加入已配制好的催化剂2ml,另一份不加做为对比.但需加入和催化剂同样分量的水(催化剂样品由我公司提供)
      3 称取两份100g磷矿粉分别倒入二个烧杯中;分别量取配制好的硫酸溶液90g计59ml倒入矿粉中,搅拌3分钟后将样品倒出,观察现象。
      以矿浆为试验时,要注意相关数据的调整。取矿浆浓度70%,即100g矿浆中含有70g矿粉,98%的硫酸依100g矿粉需要57g为依据来做。把催化剂直接加入到矿浆中并搅拌,对照样加入与催化剂同样分量的水。
对于以生产磷酸为目的的企业,可模拟生产上的数据进行,比较矿浆的粘度、并用粘度仪测定其粘度值,比较磷石膏中有效磷、全磷的含量,有条件的企业可以在电镜下观察硫酸钙晶体的变化情况。
     4  现象:没有加催化剂的肥料样品表面气眼少,加了的气眼多,且显得比未加的要高,说明了料浆的内部气眼也多;且加了催化剂的样品会先跨塌,垮塌现象说明料浆内的气眼多、且反应迅速。
二  化验分析  目的 检测两个样品的磷转化率,对比其数值,比较分析结果
转化率的测定
 1  有效磷含量的测定 按过磷酸钙有效磷的方法分析
     2  全磷的测定   按磷矿粉中磷含量的分析方法分析
3  转化率: 有效磷/全磷。 取样时,也可以将没有固化的肥料在烘箱内设置100度时,适度烘一下再取样,烘干度以方便取样为准。
     比较以上两个数据,看试验结论。如有必要,可以做重复试验。
水分的测定
用烧杯重做两份试验:同样一份空白样,空白样加入和催化剂同样分量的水,一份添加催化剂2ml。搅拌3-5分钟后,停止搅拌,观察其现象,直到反应完成不再产生气泡为止,并将烧杯放到恒温水浴锅中,设置温度75度,不予震荡,静置到第二天,观察其干湿度;并测定其水分,比较两份样品中水分的大小。
现象:加了催化剂的水分要低。
结论: 加了催化剂的水分挥发快,所以水分要低。由于在化验室的操作条件下,无法大堆熟化、翻堆,对于游离酸的测定无实际指导意义。在生产上,通过翻堆这一工艺可以使游离酸降低,并发现没有加入催化剂的产品其游离酸下降的慢、且游离酸不易达到国家标准,加了催化剂的下降的快、也容易达标。
备忘录:  为保证实验数据基本一致,在做空白实验时,同
样吸取2ml水加入空白对照样中。
 
催化剂的配制方法
     将我公司提供的样品,催化剂样品约10g,用吸管吸取催化剂约1ml,用100ml 40度左右的温水溶解,即得含1%浓度的催化剂溶液,试验时以100g矿粉为计量单位,吸取配制好的催化剂2ml即可(此为近似值,实际为1.75),此样可以做1000次试验。
     以矿浆为试验时,催化剂的用量按下式计算,取其近式值
催化剂的量=矿浆的质量×70%/100×1.75
催化剂的单位为ml,70%是生产上矿浆的大致浓度, 1.75为肥料与矿粉的系数比。
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