湿法磷酸生产过程中控制硫酸钙结晶的工艺探析

郑义海(贵州开磷集团矿肥有限责任公司，550302)

湿法磷酸生产过程中控制硫酸钙结晶的工艺探析

郑义海(贵州开磷集团矿肥有限责任公司，550302)

本文通过实验，了解湿法磷酸生产过程中的工艺方法以及对硫酸钙结晶的控制。根据实验结果可以得出，在高温的情况下或者磷酸的百分含量较低的时候对硫酸钙结晶的形成有利。此外，合适的硫酸根离子的浓度也对硫酸钙结晶的形成有影响。当活性添加剂的种类不同时，在一定程度上也可以控制硫酸钙结晶的形成。本文主要对湿法磷酸生产过程中控制硫酸钙结晶的工艺进行探析，以便业界对硫酸钙结晶的控制有一个了解。

湿法磷酸；生产；硫酸钙结晶；工艺探析

湿法磷酸的生产过程在一定程度上就是硫酸钙结晶的工艺形成，其关键的部分就是对硫酸钙结晶的控制。在生产的过程中，要对硫酸钙的结晶做出良好的控制，以便生产能够持续稳定的进行。在湿法磷酸的生产过程中，硫酸钙结晶颗粒的形状以及大小对过滤强度有很大的影响，硫酸钙结晶不仅可以在一定程度上减少磷使用的消耗，而且还提高了在生产过程中的效率和稳定性。温度、硫酸根离子的浓度以及时间、速度等都对硫酸钙结晶的控制起到了关键性的作用。所以，湿法磷酸的生产过程中控制硫酸钙结晶的工艺对我们来说是至关重要的。

1 实验过程

用容积为2升的圆形的反应器，平底，并且保证上方有入口，放置在恒温的容器中，在密封的环境中使其反应，此后，在反应器内加入不同浓度的磷酸，慢慢加入100克的矾山磷矿粉，一段时间后加入硫酸。在反应一段时间后，进行过滤工作，对浸渣用无水乙醇洗涤，在高温下进行干燥，然后进行观察工作。

2 实验结果与分析

(1)硫酸钙晶种的影响 在一定条件下，在湿法磷酸的生产过程中加入二水硫酸钙固体作为晶种，与没有加入二水硫酸钙的进行比较，从中可以看出：添加了二水硫酸钙晶种的，可以很好的防止溶液的饱和程度太高，更加有利于硫酸钙结晶的生长，结晶会逐渐的溶化，最终会长成比较粗的棒状结晶。而不添加二水硫酸钙晶种的，生长的硫酸钙结晶比较细长，不易于过滤和洗涤工作的进行。由此可见，硫酸钙晶种对于控制硫酸钙结晶的过程中起到了一定的作用。

(2)硫酸根离子浓度的影响 在添加10克硫酸钙晶种的条件下，我们探究了不一样的硫酸计量比x对控制硫酸钙结晶的过程中的影响。其中，X分别取1、1.05、1.1和2，X为硫酸与磷矿进行反应的计量比。我们可以从中得出：当X值为1时，也就是硫酸的浓度比较低的时候，生成的结晶比较细小，因此不利于过滤工作的进行，那么随着硫酸的浓度增大时，形成的晶体也在明显的增大，由原来的细针状变成棒状。此外，硫酸浓度的增大也可以使溶液的饱和程度减小，从而使得晶核生成的速度减小，更好的控制硫酸钙结晶的生长。

X的值为1.1时，晶体就会变成比较粗的球状结晶，该晶体为聚晶，过滤的缝隙比较大，呈立体结构，在过滤和洗涤工作上可以方便的进行。当X值为1.2时，硫酸的浓度越来越高，此时，硫酸钙结晶形成了棒状的粗大晶体，这时的结晶更加容易过滤，对生产工作的进行更加的方便。但是，硫酸的质量分数不能太大，通过研究发现，X值在1.05到1.1之间时，形成的结晶是最好的，对生产更加的有利，因此，湿法磷酸的生产过程中控制硫酸的计量比X是至关重要的，从而利于湿法磷酸的生产。

(3)温度的影响 在适当的条件下，我们研究了温度在控制硫酸钙结晶的工艺中的影响。结果发现：当结晶的温度比较高时，反应的速度变快，对于溶质的离散也有一定的作用。随着温度的不断升高，饱和程度会随之降低，那么晶体的生成速度也会变快，从而导致晶体生长变大。但是温度过高会给生产造成很大的损失，所以对结晶温度的控制要做好工作，以便控制硫酸钙结晶工艺。

(4)活性添加剂的影响 晶体的生长有一定的规律，由于晶体表面的分子排列不同，种类也不一样，所以我们可以利用活性添加剂来控制晶体的生长规律。硫酸钙结晶形成的第一步是晶核的产生，那么利用活性添加剂可以有效的使自由能发生变化，不仅使得成核的条件得到了改善，而且还大大的提高了成核的速度，对晶核的形成发挥了重要的作用。

除此之外，不同的活性添加剂类型对于硫酸钙结晶的控制也不一样。在一些活性添加剂的作用下，更加的有利于晶体的生长条件以及提高其生长的速度，此外，对于硫酸钙晶体生长成利于过滤和洗涤工作的棒状晶体发挥了重要的作用。

3 结语

以上通过模拟实验的方法对湿法磷酸生产过程中控制硫酸钙结晶的工艺进行了探析，从中我们可以看出良好的硫酸钙结晶对磷酸的生产发挥了重要的作用。对于硫酸钙结晶的控制，提高温度以及减小磷酸的百分含量，对于结晶条件的改善以及硫酸钙结晶的生长起到了重要的作用；硫酸根分子的浓度也对结晶的生成发挥了重要的作用。此外，活性添加剂的加入对于硫酸钙结晶的控制也有显著的作用。我们通过以上的实验、分析和讨论，在湿法磷酸的生产过程中控制硫酸钙结晶的工艺有了更加清晰的了解，相信能对我们的生产活动有一定的帮助。

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