淺談酸不溶物在硝酸磷肥生產(chǎn)中的分離

游學(xué)華

摘 要：文章選擇使用絮凝沉降的方法對酸不溶物的分離進(jìn)行了專門的實(shí)驗研究，篩選出了幾種沉降效果較好的絮凝劑，為提高硝酸磷肥生產(chǎn)中酸不溶物的分離提供了一種新的思路。

關(guān)鍵詞：酸不溶物；硝酸磷肥；生產(chǎn)；分離

在生產(chǎn)硝酸磷肥的過程中，首先需要使用硝酸對磷礦進(jìn)行酸解。但是磷礦石中含有較多的黃鐵礦、方解石、海綠石、硅酸鹽和石英等雜質(zhì)，這些雜質(zhì)具有較好的耐硝酸腐蝕的特點(diǎn)，不會完全被硝酸溶解，這樣就會在酸解液中形成固體殘渣，它們就被稱之為酸不溶物。目前，我國對硝酸磷肥中酸不溶物的分離主要采用機(jī)械分離法，分離效果并不顯著。鑒于此，本文重點(diǎn)討論絮凝沉降方法對硝酸磷肥生產(chǎn)中酸不溶物分離的作用，具體實(shí)驗和討論如下。

1 絮凝沉降法對酸不溶物分離的實(shí)驗研究

1.1 絮凝沉降實(shí)驗的主要原理

絮凝作用是由凝聚和絮凝兩部分的作用過程共同組成的。其中的凝聚就是指膠體顆粒經(jīng)過脫穩(wěn)處理處理之后，形成一個細(xì)小凝聚體的過程。絮凝則恰好相反，主要是指已經(jīng)形成的細(xì)小凝聚體在絮凝劑的作用之下，逐漸生成大面積絮凝物的過程。這兩種作用過程都是由細(xì)小的膠體顆粒或者是懸浮物的顆粒受到極性物質(zhì)或者是電解作用的影響，顆粒表面的電荷得到中和，大大降低了顆粒之間的排斥作用，讓它們發(fā)生結(jié)合，從而增加了固體物質(zhì)的體積。當(dāng)這些顆粒結(jié)合物的體積達(dá)到一定的程度之后，就能夠以絮凝體的形式被直接分離。

1.2 絮凝沉降實(shí)驗的主要材料

實(shí)驗所用的酸解液有我廠生產(chǎn)部直接提供，然后從我廠硝酸磷肥生產(chǎn)的工藝和水平來說，將酸解液加熱至55-60℃。

1.3 具體的實(shí)驗步驟

我廠的硝酸磷肥生產(chǎn)所使用的磷礦中，超過80%的酸不溶物礦粒的直徑都不超過1.5厘米，屬于懸浮類物質(zhì)，還有10%的直徑更小，屬于膠體類物質(zhì)。針對這些特點(diǎn)，我廠選用了十幾種高分子的絮凝劑分別對這些酸不溶物進(jìn)行了處理，通過仔細(xì)觀察各種絮凝物的沉降速度、澄清度、絮體大小和分離效果等指標(biāo)，對比之后，我們從中選取了3種分離效果較好的絮凝劑，并使用它們進(jìn)行實(shí)驗研究。

在實(shí)驗的過程中，我們分別將3種絮凝劑配置成濃度為0.1%、0.2%和0.5%的溶液。然后將200毫升的酸解液加熱至60℃，然后導(dǎo)入容量為250毫升的燒杯中。從3種絮凝劑中線先取出1和2毫升，然后再分別取出1毫升，攪拌均勻之后再添加1毫升（以下簡稱1+1）到酸解液中。加入絮凝劑之后，以每分鐘100圈的速度將酸解液攪拌半分鐘，停止操作之后馬上靜置，并仔細(xì)觀察和記錄絮凝體的沉降速度，分別記錄沉淀物在150、100和75毫升等刻度的時間點(diǎn)和30分鐘之后沉淀物的體積。

2 實(shí)驗結(jié)果分析

我們對三種絮凝劑按照數(shù)字分別采用①②③進(jìn)行編號，它們在不同用量和濃度條件下對酸不溶物絮凝沉降產(chǎn)生的結(jié)果見表1至表3。

通過對上述結(jié)果進(jìn)行分析可知，①號和③號絮凝劑的實(shí)驗效果非常理想，沉降30分鐘后的濃相體積約占總體積的33.3%左右，而且濃相經(jīng)過壓濾和脫水處理之后還需要將固相去除，所得的液體還可以回收利用。通過對比3種絮凝劑在的不同濃度酸解液中的沉降結(jié)果發(fā)現(xiàn)，①號和③號絮凝劑的最佳濃度為0.5%，同時，在不同的劑量中，加入量為2毫升的實(shí)驗效果最佳。換句話說。就是在酸解液中，絮凝劑的最佳使用量為每立方米50克。

我們將三種絮凝劑的添加方式進(jìn)行對比發(fā)現(xiàn)，（1+1）毫升這種分兩次加入的方式，不管是從發(fā)生沉降的速度，還是從上清液的透明程度來說，效果都比其他兩種加入方式的效果要好。分析造成這一結(jié)果的原因，我們認(rèn)為，如果將2毫升的絮凝劑一次性加入，那么在進(jìn)行攪拌的過程中，一些結(jié)構(gòu)比較松散的絮體就很可能被打散。但是分批次加入，雖然也會有部分被打散，但是再次加入1毫升之后，那些被打散的部分還可以重新連接，而且所形成的顆粒會更大，這樣就加快了沉降的速度，也提高了澄清度。

3 計算酸不溶物的清除效果

將①號和③號絮凝劑的濃相進(jìn)行壓濾和脫水之后，就可以同灼燒法對沉淀物質(zhì)進(jìn)行處理，并對灼燒之后的物質(zhì)質(zhì)量進(jìn)行稱重，然后利用η=m2/m1×100%這一公式來計算酸不溶物的去除率。其中的m2指灼燒后沉淀物的質(zhì)量，m1指酸解液中的固相質(zhì)量。經(jīng)計算，①號絮凝劑的去除率為92.2%，③號絮凝劑的去除率為95.3%。兩種物質(zhì)對酸不溶物的去除率都超過了90%，效果顯著優(yōu)于傳統(tǒng)的機(jī)械分離法。

4 結(jié)束語

綜上所述，在硝酸林飛的生產(chǎn)過程中，使用高分子的絮凝劑可以實(shí)現(xiàn)酸不溶物的有效分離，為提高酸不溶物在硝酸磷肥生產(chǎn)中的分離提供了新的思路和方向。經(jīng)本次實(shí)驗發(fā)現(xiàn)，絮凝劑的最佳使用量為每立方米50克，酸不溶物的去除率可高達(dá)90%以上。

參考文獻(xiàn)

[1]張金耀.硝酸磷肥生產(chǎn)中酸不溶物的分離研究[D].北京化工大學(xué)，2013.