[其他]活性矿浆法生产过磷酸钙

说明书

本发明属于化学工业化肥生产技术。

由磷矿制取磷肥的加工方法，可以分为用无机酸处理和高温处理两大类，前者称为酸法磷肥，后者称为热法磷肥。过磷酸钙（又叫普通过磷酸钙，简称普钙），属酸法磷肥中的一种。据日本UNICO公司估测，1985-1986年度过磷酸钙产量（1432.8万吨P₂O₅）占世界磷肥总产量（5843.8万吨p₂o₅）的24.5%。我国过磷酸钙产量（按有效成分计算）占全国磷肥总产量的三分之二。多数厂均采用“矿浆法”生产，其过程可用方块图表示如下：经过粗碎后颗粒均匀（≤20mm）的磷矿，与水一起入球磨机进行湿磨（单级或二级球磨）达到细度要求（100目-95%）的矿浆，经筛分除杂后进入缓冲槽，再由浆泵送入混化系统，与浓硫酸（H₂SO₄浓度≥96%）混合、化成即得鲜肥。矿浆法虽具有一系列优点，但存在着矿浆流动性难以控制，矿浆水分偏高，肥料质量不易符合部颁标准的严重缺点，影响了该法的推广使用。

多数磷矿浆的起点水分均大于29%，从混化系统水平衡要求出发，必须将矿浆水分降低到26-28%。国内外采用的解决办法主要有以下三种：

1、采用带有过滤设施的开流式流程，即在矿浆法的基本流程中，在球磨之后增加矿浆过滤设施进行脱水，然后送入混化系统。以浏阳矿为例，虽可将矿浆水分降至28-29%，但使用的真空过滤设施庞大复杂，且因矿浆粘度大，常使过滤器叶片或转鼓堵塞，无法正常运转。

2、添加水玻璃或氨水或新鲜过磷酸钙，虽都有一定的降水效果，但水玻璃易使设备管道结垢、产品结块;氨水使设备管道腐蚀，操作环境恶化;添加过磷酸钙使流程复杂、操作繁锁。

3、采用自控仪表，稳定优化工艺条件。

以上方法的共同弊端是对起点水分大于29%的磷矿无作用或作用不明显，因此“矿浆法生产过磷酸钙”的上述缺点至今未获彻底解决。

本发明-活性矿浆法生产过磷酸钙，采用添加表面活性剂（Surfactant）的方法，可以彻底解决上述问题，生产出合格的肥料。其作用机理是：矿粉颗粒在矿浆中因分子引力而形成絮凝状结构，这种结构中包裹了很多水，“包裹水”不能起到提高矿浆流动性的作用，因此被迫在球磨时增加用水量，造成混化系统水分过多。表面活性剂分子的结构具有不对称性-分子由极性部分（亲水基，如-OH，-COOH，COOC₂H₅，CONH₂等）和非极性部分（憎水基，如长链烷基）组成，由于它的活性，便在矿浆液（水）-固（矿粉颗粒）两相面上，以亲水基端指向水溶液，憎水基端吸附于矿粉颗粒表面，使颗粒带上相同的电荷，形成定向排列，加大了颗粒间的静电斥力，使表面上的不饱和力场得到某种程度的平衡，从而降低了界面张力，导致矿粉颗粒分散，絮凝结构解体，“包裹水”释放，从而有效地提高了矿浆的流动性，球磨用水量亦相应减少。可见，表面活性剂是一种能显著降低矿浆液-固界面张力的物质，它的加入使矿浆结构发生了根本变化，因此我们把湿磨时加入表面活性剂生产过磷酸钙的方法称为“活性矿浆法”，以区别于传统的“矿浆法”。生产时可不改变矿浆法的原有流程和设备，只要按所须浓度调配好表面活性剂，随同磷矿石加入球磨机中即可。为使生产稳定，应对进球磨机的表面活性剂添加量、碎矿添加量及出球磨机的矿浆含水量实行计量和自调。

本发明所采用的表面活性剂有五大类，主要为阴离子表面活性剂（Anion    Surface    Active    Agent），它们是：腐植酸类、木质素类、萘系、糖蜜类和树脂类，从原料易得，制法简单，成本低廉，效果明显考虑，特别推荐使用腐植酸钠、木素钠和TJF等三种。添加量一般为干矿粉量的0.2-1.0%。

以起点水分低（26%）的开阳矿作试验，用旋转式粘度计和标准稠度凝结时间测定仪分别测定矿浆的粘度（μ）和稠度（R）与矿浆含水量（x）的关系，并作出μ-x和R-x曲线。然后固定矿浆含水量（x），测定表面活性剂添加量（Su）与矿浆粘度（μ）、稠度（R）的关系，作出μ-Su和R-Su曲线。其中三组曲线如图二。