工業(yè)磷酸一銨產(chǎn)品具有廣闊的國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)而且經(jīng)濟(jì)效益較為顯著,因此,國(guó)內(nèi)許多科研單位和磷酸鹽生產(chǎn)廠家都積極開(kāi)展技術(shù)攻關(guān),工業(yè)磷酸批發(fā)廠家分享工業(yè)磷酸一銨的質(zhì)量不僅受產(chǎn)品純度的影響,而且也受晶型晶貌的影響。濕法磷酸中存在大量陰、陽(yáng)離子雜質(zhì),溫度、攪拌速度等對(duì)工業(yè)磷酸一銨的結(jié)晶過(guò)程有明顯的影響,存在結(jié)晶顆粒大小不一、形貌不規(guī)則,直接影響到過(guò)濾性能和產(chǎn)品的純度,影響到產(chǎn)品的出口。只有深入研究工業(yè)磷酸一銨的結(jié)晶行為,改變工業(yè)磷酸一銨的質(zhì)量現(xiàn)狀,才能促進(jìn)本行業(yè)的快速發(fā)展。目前,對(duì)于MAP結(jié)晶過(guò)程,特別是工業(yè)磷酸一銨結(jié)晶過(guò)程的研究很少。雖然國(guó)內(nèi)對(duì)工業(yè)磷酸一銨等溫結(jié)晶過(guò)程研究有所進(jìn)展,但是實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中磷酸一銨的結(jié)晶通常在非等溫下進(jìn)行,很難直接應(yīng)用于工業(yè)結(jié)晶。建立溫度梯度下工業(yè)磷酸一銨結(jié)晶的研究是該行業(yè)理論研究的必然趨勢(shì)。
本文的研究?jī)?nèi)容有兩大部分,首先,進(jìn)行測(cè)定了工業(yè)級(jí)磷酸一銨的溶解度及介穩(wěn)區(qū)寬度,考察了SO42-離子、攪拌速度和降溫梯度對(duì)介穩(wěn)區(qū)寬度的影響,及溫度梯度下工業(yè)級(jí)磷酸一銨結(jié)晶動(dòng)力學(xué)的研究。其次,本實(shí)驗(yàn)研究了用濕法磷酸制取工業(yè)級(jí)的磷酸一銨,先對(duì)濕法磷酸進(jìn)行凈化,并對(duì)反應(yīng)溫度反應(yīng)時(shí)間和實(shí)際加入量進(jìn)行考察,然后在考察攪拌速度、降溫梯度對(duì)產(chǎn)品晶型、晶貌、以及粒度分布的影響,以確定生產(chǎn)工藝條件 填補(bǔ)了工業(yè)上冷卻結(jié)晶主要操作溫度范圍內(nèi)(40~80℃)的溶解度數(shù)據(jù),使溶解度擬合方程更準(zhǔn)確,且在求解結(jié)晶器數(shù)學(xué)模型中將得到更可靠的動(dòng)力學(xué)參數(shù)。介穩(wěn)區(qū)的寬度隨著溫度的升高而逐漸變窄,隨著溫度的降低而變寬,在35~70℃溫度之間,介穩(wěn)區(qū)寬度為5.3~18.4℃??疾炝肆蛩岣x子、降溫梯度、攪拌速度對(duì)其介穩(wěn)區(qū)寬度的影響,并根據(jù)不同溫度下磷酸一銨溶液的濃度隨時(shí)間的變化的關(guān)系,估算出結(jié)晶動(dòng)力學(xué)方程的相關(guān)參數(shù),即:g的值在0到3之間, b的經(jīng) 典值在0.5和2.5之間,參數(shù)kg、kb為已知正數(shù)。
濕法磷酸預(yù)處理的實(shí)驗(yàn)條件:溫度為90℃,120%理論用量的碳酸鉀和150%理論用量的磷礦粉,反應(yīng)時(shí)間為3h,脫氟率可以達(dá)到98%,脫硫率達(dá)到73.04%。濕法磷酸深度脫硫?qū)嶒?yàn)條件:適宜試驗(yàn)條件為:脫除時(shí)間為1h,溫度為50℃,實(shí)際加入量為1.1倍,即可滿足98%工業(yè)級(jí)磷酸一銨純度要求,深度脫硫后的脫硫率可以達(dá)到96.97%。結(jié)晶條件為:攪拌速度在250~350r/min,降溫梯度為0.2~0.4℃/min范圍內(nèi)時(shí)粒度分布較為集中,且晶型完整,產(chǎn)品純度達(dá)到98%以上。