脲硫酸分解貴州英坪礦工藝條件研究及適應(yīng)性探索.pdf

1、論文以清潔型脲硫酸復(fù)肥工藝為基礎(chǔ)，探討了脲硫酸分解磷礦的反應(yīng)原理;以我國(guó)豐富的中品位磷礦為研究對(duì)象，重點(diǎn)考察脲硫酸分解貴州英坪礦的最優(yōu)工藝條件;貴州英坪礦的最優(yōu)工藝條件對(duì)貴州龍水礦、貴州開陽(yáng)礦和甘肅白銀礦的適應(yīng)性。本文主要的結(jié)論如下:
　　 1、脲硫酸分解磷礦是液固相反應(yīng)，整個(gè)過(guò)程中伴有傳質(zhì)、反應(yīng)和結(jié)晶，無(wú)需催化劑，屬于縮芯反應(yīng)類型，磷礦中的主要成分Ca5F(PO4)3的反應(yīng)式為:Ca5F(PO4)3+H2SO4·xCO(NH2

2、)2+H2O→CaSO4·xCO(NH2)2+Ca(H2PO4)2·CO(NH2)2+CaHPO4+CaSO4·mH2O+H3PO4·CO(NH2)2+[(NH2)2CO]2HF(x=1,2,4;m=2,1/2,0)與硫酸分解磷礦相比，分解反應(yīng)第一階段由于氫離子濃度較低，反應(yīng)速率較慢;第二階段由于磷礦顆粒表面的包裹膜為疏松的四尿素硫酸鈣，反應(yīng)速率較快，反應(yīng)較為完全。
　　 2、通過(guò)考察硫酸用量、脲硫酸比例（尿素、硫酸和水的摩爾比

3、）、反應(yīng)溫度、攪拌速度和反應(yīng)時(shí)間等單因素對(duì)反應(yīng)的影響，結(jié)合正交試驗(yàn)，得出適合脲硫酸分解貴州英坪礦的工藝條件:硫酸用量為120％理論用量，脲硫酸比例為1.8∶1∶1，反應(yīng)溫度為82℃，攪拌速度為1.70m/s，反應(yīng)時(shí)間為20min，此時(shí)磷礦轉(zhuǎn)化率為89.72％。
　　 3、為適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)的需要，通過(guò)調(diào)整礦漿含水量和添加活化劑來(lái)提高脲硫酸分解貴州英坪礦的轉(zhuǎn)化率，得出在礦漿含水量為30％，活化劑為ZD-1時(shí)磷礦轉(zhuǎn)化率最高，可達(dá)到93％

4、，而且礦漿流動(dòng)性較好，符合工業(yè)上輸送的要求。
　　 4、考察貴州英坪礦的最優(yōu)工藝條件對(duì)貴州龍水礦、貴州開陽(yáng)礦和甘肅白銀礦的適應(yīng)性。通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到:
　　 ①貴州龍水礦的最優(yōu)工藝條件:硫酸用量為120％理論用量，脲硫酸比例為3.0∶1∶1，反應(yīng)溫度為82℃，攪拌速度為1.70m/s，反應(yīng)時(shí)間為20min，礦漿含水量為30％，活化劑為ZD-3，磷礦轉(zhuǎn)化率可達(dá)到90％。
　　 ②貴州開陽(yáng)礦的最優(yōu)工藝條件:硫酸用量為110

5、％理論用量，脲硫酸比例為2.0∶1∶1，反應(yīng)溫度為82℃，攪拌速度為1.44m/s，反應(yīng)時(shí)間為20min，礦漿含水量為30％，活化劑為ZD-4，磷礦轉(zhuǎn)化率可達(dá)到96％。
　　 ③甘肅白銀礦的最優(yōu)工藝條件:硫酸用量為130％，脲硫酸比例為2.5∶1∶1，反應(yīng)溫度為82℃，攪拌速度為1.70m/s，反應(yīng)時(shí)間為20min，礦漿含水量為26％，活化劑為ZD-2，磷礦轉(zhuǎn)化率可達(dá)到88％。
　　 比較脲硫酸分解這四種磷礦的最優(yōu)工藝條

6、件可知，脲硫酸比例、硫酸用量和活化劑對(duì)不同磷礦轉(zhuǎn)化率的影響較大。
　　 5、對(duì)于鎂含量較高的磷礦，可增大尿素的比例，利用尿素溶解度大的特點(diǎn)，改善料漿的黏度，增進(jìn)反應(yīng)的傳質(zhì);雜質(zhì)含量(Fe、Al、Mg)較高的磷礦，可提高硫酸用量，使更多的氫離子和磷礦接觸;合適的活化劑可改變反應(yīng)體系的傳質(zhì)、傳熱速率和結(jié)晶的晶體形狀，在相同時(shí)間內(nèi)使反應(yīng)進(jìn)行更加充分，提高磷礦轉(zhuǎn)化率。
　　 6、脲硫酸復(fù)肥含有豐富的氮、磷、鉀元素及中量元素鈣、硫