硝酸磷肥生产中酸不溶物的分离研究

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在硝酸磷肥生产中使用的磷矿中的杂质是在其形成或者开采时产生的,主要有石英等矿物质,其中大部分并不溶于硝酸,从而成为酸解液中的酸不溶物。酸不溶物的分离问题在我国硝酸磷肥生产中显得更加严重和突出,这是因为虽然我国磷矿储量非常丰富,富矿却只有极小比例,绝大多数为中、低品位的磷矿,即P205含量偏低,杂质较多,特别是酸不溶物含量竟然高达12%-14%。硝酸分解磷矿得到的分解液中的酸不溶物会随着物料到达生产过程中的各个操作单元,对设备和产品质量有很不利影响。国内外研究机构以及生产单位对硝酸磷肥生产装置中酸不溶物分离系统的改造措施大多局限于设备结构设计,绝大多数的分离方式都是采用重力沉降、离心沉降等分离的方法。虽然这些方法在一定程度上改善了酸不溶物对生产的不利影响,但还没有达到非常理想的效果,酸不溶物的分离率只达到20%左右,与理想的分离效果还有一定的差距。通过查阅国内外文献资料,结合现场考察实际情况,考虑采用絮凝沉淀的思路进行酸不溶物的分离研究。在水处理行业中,最广泛使用的方法便是絮凝沉淀法,是一种经济、方便、处理效率很高的水处理技术。絮凝剂是一类可使把溶液中的悬浮颗粒或者胶体聚集在一起形成可视絮状沉淀的物质。絮凝剂作用于水中的悬浮颗粒或胶体的表面所带电荷,使其失去稳定性;然后在分子力的作用下,水中细小胶体和分散颗粒相互碰撞形成絮体,随着其尺寸和质量的不断变大,在重力的作用下形成大量可视沉淀。在酸解液中,粒度较小的酸不溶物的存在状态与废水中的杂质相同,胶体和悬浮颗粒是主要的组成部分。所以可以采用化学凝絮的方法对硝酸磷肥生产过程中的酸不溶物进行分离,以期达到理想的效果。絮凝剂种类繁多,影响絮凝沉淀效果因素也多种多样。所以本论文的主要研究内容是根据化学絮凝原理,在实验室采用各种有机、无机絮凝剂进行分离试验,筛选有效絮凝剂、研究改良有效絮凝剂,并计算出有效絮凝剂的最佳用量。实验部分为三个步骤:絮凝剂海选实验、絮凝剂优选试验及有效絮凝剂的最佳用量实验。经实验筛选及改性,7#、8#、9#和13#絮凝剂是分离效果较好的絮凝剂,其中7#絮凝剂和8#絮凝剂的酸不溶物的去除率均在90%以上。经过进一步实验可知,9#絮凝剂和13#絮凝剂仍需进行进一步的改性来满足生产实际的要求;尹絮凝剂和8#絮凝剂在温度为60℃、酸解液200mL时的最佳用量分别是:最佳添加量为2mL和最佳配制浓度0.5%;最佳添加量为10mL和最佳配制浓度0.1%。在化学絮凝沉淀效果良好的基础上,初步设计使用螺旋沉降式离心机改进酸不溶物的分离系统,以期到达获得更好的实际分离效果。
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