濕法磷酸生產(chǎn)過程中控制硫酸鈣結(jié)晶的工藝探析

鄭義海(貴州開磷集團礦肥有限責任公司，550302)

濕法磷酸生產(chǎn)過程中控制硫酸鈣結(jié)晶的工藝探析

鄭義海(貴州開磷集團礦肥有限責任公司，550302)

本文通過實驗，了解濕法磷酸生產(chǎn)過程中的工藝方法以及對硫酸鈣結(jié)晶的控制。根據(jù)實驗結(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硫酸鈣結(jié)晶的形成有影響。當活性添加劑的種類不同時，在一定程度上也可以控制硫酸鈣結(jié)晶的形成。本文主要對濕法磷酸生產(chǎn)過程中控制硫酸鈣結(jié)晶的工藝進行探析，以便業(yè)界對硫酸鈣結(jié)晶的控制有一個了解。

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)過程在一定程度上就是硫酸鈣結(jié)晶的工藝形成，其關鍵的部分就是對硫酸鈣結(jié)晶的控制。在生產(chǎn)的過程中，要對硫酸鈣的結(jié)晶做出良好的控制，以便生產(chǎn)能夠持續(xù)穩(wěn)定的進行。在濕法磷酸的生產(chǎn)過程中，硫酸鈣結(jié)晶顆粒的形狀以及大小對過濾強度有很大的影響，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)過程中的效率和穩(wěn)定性。溫度、硫酸根離子的濃度以及時間、速度等都對硫酸鈣結(jié)晶的控制起到了關鍵性的作用。所以，濕法磷酸的生產(chǎn)過程中控制硫酸鈣結(jié)晶的工藝對我們來說是至關重要的。

1 實驗過程

用容積為2升的圓形的反應器，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，此后，在反應器內(nèi)加入不同濃度的磷酸，慢慢加入100克的礬山磷礦粉，一段時間后加入硫酸。在反應一段時間后，進行過濾工作，對浸渣用無水乙醇洗滌，在高溫下進行干燥，然后進行觀察工作。

2 實驗結(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)過程中加入二水硫酸鈣固體作為晶種，與沒有加入二水硫酸鈣的進行比較，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，結(jié)晶會逐漸的溶化，最終會長成比較粗的棒狀結(jié)晶。而不添加二水硫酸鈣晶種的，生長的硫酸鈣結(jié)晶比較細長，不易于過濾和洗滌工作的進行。由此可見，硫酸鈣晶種對于控制硫酸鈣結(jié)晶的過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量比x對控制硫酸鈣結(jié)晶的過程中的影響。其中，X分別取1、1.05、1.1和2，X為硫酸與磷礦進行反應的計量比。我們可以從中得出：當X值為1時，也就是硫酸的濃度比較低的時候，生成的結(jié)晶比較細小，因此不利于過濾工作的進行，那么隨著硫酸的濃度增大時，形成的晶體也在明顯的增大，由原來的細針狀變成棒狀。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。

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

(3)溫度的影響 在適當?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)：當結(jié)晶的溫度比較高時，反應的速度變快，對于溶質(zhì)的離散也有一定的作用。隨著溫度的不斷升高，飽和程度會隨之降低，那么晶體的生成速度也會變快，從而導致晶體生長變大。但是溫度過高會給生產(chǎn)造成很大的損失，所以對結(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控制晶體的生長規(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條件以及提高其生長的速度，此外，對于硫酸鈣晶體生長成利于過濾和洗滌工作的棒狀晶體發(fā)揮了重要的作用。

3 結(jié)語

以上通過模擬實驗的方法對濕法磷酸生產(chǎn)過程中控制硫酸鈣結(jié)晶的工藝進行了探析，從中我們可以看出良好的硫酸鈣結(jié)晶對磷酸的生產(chǎn)發(fā)揮了重要的作用。對于硫酸鈣結(jié)晶的控制，提高溫度以及減小磷酸的百分含量，對于結(jié)晶條件的改善以及硫酸鈣結(jié)晶的生長起到了重要的作用；硫酸根分子的濃度也對結(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于硫酸鈣結(jié)晶的控制也有顯著的作用。我們通過以上的實驗、分析和討論，在濕法磷酸的生產(chǎn)過程中控制硫酸鈣結(jié)晶的工藝有了更加清晰的了解，相信能對我們的生產(chǎn)活動有一定的幫助。

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