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如何提高過磷酸鈣的轉化率
文章來源: 日期:2012-12-22 瀏覽次數:4986
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酸礦反應催化劑  適于 過磷酸鈣 磷酸
本品為一種高分子有機化合物的混合物,為粘稠液體,pH值5-7。具有良好的分散性和濕潤性,能改變肥料晶體的表面自由能,和硫酸鈣晶體的結晶習性;改變其物理性質,不影響其化學反應 ,降低酸礦反應的自由能,有利化學反應的進行,使產品疏松不接塊,提高磷轉化率,降低水分、游離酸。
A:用于過磷酸鈣系列如普鈣、重鈣、富鈣,可以改善硫酸鈣晶體與磷酸二氫鈣的晶性,從而改善產品的理化性質。
1.提高磷的轉化率,鮮肥可提高5%以上,成品提高8-10%,成品肥轉化率最高可以達到98%以上,對反應活性較低的礦粉尤為明顯,在產品質量不變的情況下,可節酸8-10%,或者采用品位稍低的磷礦粉,噸下降成本25-40元。在添加催化劑的基礎上,理論上只要礦石品位大于22%,其他的工藝條件如酸溫、攪拌強度、礦粉細度配合合理就可以生產有效磷大于12%的標準肥。
2.改善成品的理化性質,疏松不結塊,即使成品肥堆碼20個高,時間達六個月.輕輕一碰即散,提高產品競爭力。
3.加快酸解反應的進行,縮短酸解時間20%-30%,提高設備產能、廠房利用率。縮短熟化期,減少翻堆次數,一般3-5天即可。節能降耗,進一步降低成本;游離酸下降的快,更易達標。
4.氣眼豐富,有利水分揮發,水分指標更易達標。
5.可用目數稍低礦粉生產,提高磨機出率,降低電耗。
6:用于礦漿中,作為減水劑,降低礦漿粘度,增加其流動性,可適當降低礦漿水分;提高固液比,對于以生產磷酸為目的進一步生產下游產品的用戶幫助更大。
7 降緩過磷酸鈣的吸潮性  本品能與過磷酸鈣產品中的游離酸形成共軛氫鍵,阻止了游離酸對空氣中水分的吸收;同時產品的游離酸下降也快,也降低了對空氣中水分的吸收量。
B:用于磷酸、磷銨、磷酸氫鈣可改變鱗石膏的結晶習性,提高反應槽的固液比,增加設備產能;增加料漿的流動性,有利于磷轉化率的提高,提高料漿中磷酸的含量,減少磷石膏對濾器和管道的堵塞,降低磷石膏中全磷、有效磷含量,對環境保護意義重大。
加入催化劑后,硫酸鈣晶體顆粒變得粗大,且晶體的粗度變為為原來的2倍左右、長度變為原來的5倍左右,硫酸鈣晶體的比表面積減小,因而更易過濾和洗滌;減少了細小的磷石膏晶體對磷酸的夾帶、粘附,提高系統對磷酸的收率。
我們在生產中使用鐘祥胡集磷礦,轉化率一般在88%左右,且肥料物理性能不好,熟化期長、水分也不容易達標,為此嚴重影響產品質量,也極不利于產品銷售。根據硫酸與礦粉反應的動力學理論和硫酸鈣的晶格學理論,我們進行了一系列技術試驗。在顯微鏡下觀察,我們發現礦粉微粒表現出各種形狀有嵌鉗型/雪花型/凹型等各種不規則狀的形狀。在硫酸與礦粉反應時,礦石中大量的鈣離子會與硫酸迅速反應,生成大量的硫酸鈣細小晶體,這些細小晶體會迅速的聚集到礦粉顆粒的鍥型處或者毛細管處,形成鈍化膜,包裹礦粉顆粒,從而不利于反應的進行,這就是所有問題的根源。
下圖為電子顯微鏡下觀察到的二水硫酸鈣晶體的結晶圖片
從上圖中,我們可以清晰的看到,添加后的硫酸鈣晶體變得粗大;這樣帶來的好處是:吸附在礦粉顆粒周圍的硫酸鈣晶體變少了,包裹膜變得不是那么的致密、緊實,從而有利于反應的進行;由于硫酸鈣晶體變得粗大,晶體間的粘性、晶橋大為降低,導致肥料不易結塊,水分也容易揮發。
 
 
 
下圖為化驗室觀察到的過磷酸鈣反應的直觀圖片
  
                      添加催化劑                                                    空白對照
 
從上圖中,我們可以看到,添加后的反應氣眼非常明顯,氣眼大而且明顯增多,這說明了它的反應要快、迅速、且反應更充分,生成的二氧化碳逸出時,就會帶出更多的水分;加入催化劑的料漿顯得水分更多,說明可以適當降低礦漿的水分;顏色顯得更黃,說明成品肥顏色可以更白。
 
傳統的過磷酸鈣生產時,在磷礦和硫酸的反應的混合體系中,生成大量的細小硫酸鈣晶體附著在磷礦的表面,它所形成的包裹膜阻礙了硫酸向磷礦的滲透,使反應速度降低,也降低了全磷的轉化率,也影響了有效磷含量的提高。隨著反應的深入,硫酸濃度會逐漸變小,反應動力降低,使熟化時間延長,熟化中的生成物將部分結晶粘連、形成晶橋,使磷肥結塊加重。在體系中加入催化劑后,它對混合和熟化反應有較強的催化作用,能明顯加快反應速度,縮短反應時間,氣眼豐富,水分揮發快,熟化反應很快完成。它改變了石膏的結晶習性,減緩晶核生成速度,使石膏晶體粗大,顆粒間變的松散疏松,提高產品質量,改善產品物性。
為此我們進行了一系列技術試驗,篩選配制出了性能良好的催化劑。對我們而言,此技術已相當成熟可靠。但對于一特定的企業而言,確是一新技術,我們愿與您進行詳細的技術探討與合作.我們愿將此成果與您分享,提升貴公司產品的競爭力,增加經濟效益。
使用:簡單易行,方便可靠,本品在氣溫較低的情況下,不易倒出,需用40度左右的熱水溶解后再使用,為方便使用,請用少許水稀釋后再加入。每噸過磷酸鈣肥料產品中含100克即可。產品性價比高,投入產出比最高可達10倍,每噸催化劑可生產過磷酸鈣8000-10000噸左右,噸肥使用成本4-5元,經濟效益明顯。
對于干法生產的企業,使用時可直接加入稀硫酸中,每噸稀硫酸加入200左右;對于濕法生產的企業,可加入礦漿中,每立方礦漿加入120-150克左右。
本品易燃,儲存時應遠離火源,無任何毒副作用,對后續工藝無任何影響,對農作物及土壤安全,對酸/堿/鹽/穩定,可因陋就簡不用添加任何設備和投資。
湖北程瑞化學有限公司
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企業網址www.xdaoce.icu    姚賢海13094206390
 
 
 
 
一  目測法  以生產上的數據進行模擬試驗。
       1   配酸 (以63%的硫酸和礦粉反應為例  98%的硫酸需稀釋成63%的硫酸)以質量克為單位
        量取100ml的98%硫酸,比重1.84  需水量為X,計算如下100×1.84×98%÷(100×1.84+X)=63%
        計算得  X=102ml
      2  用量筒量取102ml水倒入燒杯中,再量取100ml98%硫酸倒入燒杯,并攪拌,即得63%密度為1.531的硫酸(切記是酸倒入水中),同時將酸一分為二,冷卻后在一份酸中加入已配制好的催化劑2ml,另一份不加做為對比.但需加入和催化劑同樣分量的水(催化劑樣品由我公司提供)
      3 稱取兩份100g磷礦粉分別倒入二個燒杯中;分別量取配制好的硫酸溶液90g計59ml倒入礦粉中,攪拌3分鐘后將樣品倒出,觀察現象。
      以礦漿為試驗時,要注意相關數據的調整。取礦漿濃度70%,即100g礦漿中含有70g礦粉,98%的硫酸依100g礦粉需要57g為依據來做。把催化劑直接加入到礦漿中并攪拌,對照樣加入與催化劑同樣分量的水。
對于以生產磷酸為目的的企業,可模擬生產上的數據進行,比較礦漿的粘度、并用粘度儀測定其粘度值,比較磷石膏中有效磷、全磷的含量,有條件的企業可以在電鏡下觀察硫酸鈣晶體的變化情況。
     4  現象:沒有加催化劑的肥料樣品表面氣眼少,加了的氣眼多,且顯得比未加的要高,說明了料漿的內部氣眼也多;且加了催化劑的樣品會先跨塌,垮塌現象說明料漿內的氣眼多、且反應迅速。
二  化驗分析  目的 檢測兩個樣品的磷轉化率,對比其數值,比較分析結果
轉化率的測定
 1  有效磷含量的測定 按過磷酸鈣有效磷的方法分析
     2  全磷的測定   按磷礦粉中磷含量的分析方法分析
3  轉化率: 有效磷/全磷。 取樣時,也可以將沒有固化的肥料在烘箱內設置100度時,適度烘一下再取樣,烘干度以方便取樣為準。
     比較以上兩個數據,看試驗結論。如有必要,可以做重復試驗。
水分的測定
用燒杯重做兩份試驗:同樣一份空白樣,空白樣加入和催化劑同樣分量的水,一份添加催化劑2ml。攪拌3-5分鐘后,停止攪拌,觀察其現象,直到反應完成不再產生氣泡為止,并將燒杯放到恒溫水浴鍋中,設置溫度75度,不予震蕩,靜置到第二天,觀察其干濕度;并測定其水分,比較兩份樣品中水分的大小。
現象:加了催化劑的水分要低。
結論: 加了催化劑的水分揮發快,所以水分要低。由于在化驗室的操作條件下,無法大堆熟化、翻堆,對于游離酸的測定無實際指導意義。在生產上,通過翻堆這一工藝可以使游離酸降低,并發現沒有加入催化劑的產品其游離酸下降的慢、且游離酸不易達到國家標準,加了催化劑的下降的快、也容易達標。
備忘錄:  為保證實驗數據基本一致,在做空白實驗時,同
樣吸取2ml水加入空白對照樣中。
 
催化劑的配制方法
     將我公司提供的樣品,催化劑樣品約10g,用吸管吸取催化劑約1ml,用100ml 40度左右的溫水溶解,即得含1%濃度的催化劑溶液,試驗時以100g礦粉為計量單位,吸取配制好的催化劑2ml即可(此為近似值,實際為1.75),此樣可以做1000次試驗。
     以礦漿為試驗時,催化劑的用量按下式計算,取其近式值
催化劑的量=礦漿的質量×70%/100×1.75
催化劑的單位為ml,70%是生產上礦漿的大致濃度, 1.75為肥料與礦粉的系數比。
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