处置磷酸盐矿石的方式.docx
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1、处置磷酸盐矿石的方式一、引言自从李比希(1iebig)大约在1840年左右发表第一篇论文以来,湿法磷肥的生产很大程度上取决于所使用的重要原料硫磷,就是说,不仅要使磷矿石转化为过磷酸钙,而且还要生产磷酸以制取三聚过磷酸钙或磷酸按。硫酸自古以来价格比拟低廉。尽管就许许多多厂子来看,使用硫酸并不一定就是缺1氛,但产.昂仍经常含有不能别离的附产物(特别是磷酸钙),这些附产物降低了肥料为磷酸盐含量。通常普钙含PZ0。是1820形。此外,许多流程要求作为原料的磷矿石具有较高的PZOS含量。大量磷矿石的P含量都比拟低,不经过选矿一般不能使用。采用物理方法来富集这样磷矿石,已经作过为数众多的研究,但由于磷矿石
2、具有典型的不均匀性,事实证明收率低,这些方法均不可靠。因此无论如何迫切需要引入新工艺,以便对各种各样的矿石进行处理,提高P:0。含量。下面报导一下尚未结束的研究工程,它们正形成一些大有希望的新工艺的根底。除了磷矿石之外(这种矿石P:0。含量很低),作为原料,还需要有氨和一二氧化碳。最终产品聚磷酸盐的最大P20。含量为72o还需要少量硫酸钙(石膏或无水石膏)、硫酸氨或硫酸,以补充在本流程中循环使用的硫酸盐。钙是以碳酸盐这种最容易沉、淀的形式排出去的。在现代复合肥料中,通常氨和二氧化碳一起使用,而没有更大困难。二、根本方法将磷酸盐加以粉碎后与硫酸铁混合(如有一可能,那么在粉碎过程中进行混合),然后
3、在350475。C下(视所用磷矿石而定)将混合物予以焙烧,反响式如下(根据以氟磷灰石为原料的反响列出):CaS(P04)3F4(NH3):50,NH4CaPoOo+4CaS0UNH4F+6NH3+3HZO(1)反响时生成的三聚偏磷酸铁钙(NH.CaP30:)在水中或水溶液中的溶解度比硫酸钙大得多。它因此可以浸滤出来,并结晶为含72.2厂FZO。的无水盐。硫酸盐可以通过硫酸钙“钙化加以回收,即用碳酸钱溶液进行处理:CaSoU(NH)ZC03-,CaC03+(NH)250(2)(这一反响已广泛用来以无水石膏或石膏作为原料生产硫酸按)硫酸按结晶,并返回焙烧炉。硫酸钱可以通过氨溶液与含二氧化碳的燃烧煤
4、气反响制得。氨由洗涤焙烧反响的废气制取,并在该工段返回流程之中。三、焙烧反响反响是按照一种复杂的机理进行的,要弄清它还需要继续进行大量研究工作。已利用X射线分析(GUinier法)进行研究,研究时使用了各种各样条件下试验得到的生成物。复硫酸盐(NH):Ca:(50):是以中间产物出现的。尽管反响过后生成物以碎屑形式沉淀,并易于破碎,但这一步的反响物料仍非常坚硬。工业上大规模焙烧时必须考虑到会生成坚硬的产物,假设反响温度过高,或者加热时间过长,反响生成物之中就会出现偏磷酸钙(日一CaP:0。)o估计它不是产生于NHCaP300分解,就可能是产生于生成物之间的二次反响,例如:2NHCaP:Oo+C
5、aSO3CaP:0。+(NH):50(3)因为偏磷酸钙难于从生成物中萃取出来,故必须绝对防止过热。最正确反响温度及最优反响时间两者均受到反响物粒度及磷酸盐反响性的强烈影响。由于磷酸盐矿石来源很广,化学反响也有所不同,这种反响差异也就非常之大,所以这神反响性十分重要。使用每一种新磷酸盐时都必须做相应的试验。正如本文下面将要证实的那样,由于反响的温度范围大、时间长,当然收率可以很好,此外,这些优惠反响条件是可以满足的,并无多大困难。下面所介绍的第一批试验,加热缓慢,焙烧时间长,然而后来进行的试验说明,快速加热,反响时间短,更为有利(如表1中5、18、21号试验)。反响(1)所要求的硫酸按与磷灰石的
6、重量比为1O48。通常有必要使硫酸铁过量1520书。过量生成物一般成气态挥发出来;但如果过量太多,或者反响时间过短,萃取液里硫酸钱分解残留的产物就生成酸,并对萃取条件发生不利的影响。在烧结反响过程中,氨释放的结束清楚地说明反响很充分。四、磷酸盐生成物的萃取尽管在水里的溶解度并不很大(重量的1一2拓),NHCaP:0。还是比拟好的。在经稀释的溶液之中,用热水进行焙烧产物萃取试验时,可以获得良好的成品收率(请参阅表1中1、4、6、8号试验)。对于通过萃取或结晶进行热法回收来说,溶解度自然太低。因此为了使全部产物跟碳酸按溶液一起发生转化见反响(2),试验的预期目的在于使全部碳都以碳酸盐的形式别离出来
7、,并能够得到硫酸按和三聚磷酸盐(NH9:P:0o)溶液。进一步的研究说明,NHCaP30o中的钙不能借助于碳酸按别离出来。如同期他聚磷酸盐离子一样,(P30。)一离子与钙结合得很坚。尽管如此,碳酸钱溶液还是萃取出大量三聚磷酸盐(见表1中2号试验),这意味着在适宜条件下,可以进行有效的萃取。对这一点进行研究的目的,在于探索一种三聚磷酸盐萃取方法,为在碳化阶段回收硫酸钱而将硫酸钙别离出来。这一方法在萃取阶段的精确条件要求广泛地认识NHCaPoOo溶液的化学性质。五、杂质的影响氟化物虽然不是本来意义上的杂质,但它却是绝大多数磷酸盐矿石的根本组成成分。尽管广泛的试验活动尚未开始,看、起来似乎在焙烧的时
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