摘要
磷元素是一种重要的非金属元素，其主要以磷矿的形式存在于世界各地。近些年随着磷矿资源的大肆开发，优质磷矿资源正逐渐贫化。然而磷复肥行业对磷矿资源的依赖却每日递增，因此利用含量丰富的中低品位磷矿资源进行工业化生产成为了人们的日益重视的研究方向。基于此目的，本研究首先采用传统工艺评价了湛江某企业用矿的酸解工艺特性，然后采用浓酸矿粉法对该矿进行了酸解工艺的研究。在此基础上成功将浓酸酸解磷矿和复混肥制备的过程相结合，开发了过磷酸钙基复混肥制备的工艺。主要研究内容及成果如下: (1)该磷矿的物相分析和化学组分分析结果表明该磷矿中主要物相组成为氟磷灰石，且含有少量杂质，属于酸法加工磷矿分级标准中的一级品。稀酸矿粉法酸解磷矿的单因素实验和正交试验表明最优的酸解工艺条件为:酸用量为理论酸用量的100％、研磨时间为25min、硫酸质量分数为70％。在此条件下得到的过磷酸钙产品鲜肥中有效磷含量为12.04％，转化率为80.26％，游离酸含量为13.19％。熟化7d后转化率提高至93％，游离酸降低至5.14％。 (2)浓酸矿粉法酸解磷矿的单因素实验和正交试验结果表明:当酸用量为理论酸用量的105％、研磨时间为50min、硫酸的质量分数为98％时，所得过磷酸钙鲜肥产品性质较好，其中有效磷含量为15.83％，转化率为93.79％，游离酸含量为15.82％。在熟化5d后，有效磷转化率可达到96.78％，游离酸降至9.22％。 (3)基于浓酸矿粉法酸解工艺，向体系中添加尿素和氯化钾以制备二元氮磷肥和磷钾肥。氮磷二元肥最佳制备工艺条件是:尿素的配比为P2O5∶N=1∶2，在酸解磷矿进行的第20min加入尿素，所得氮磷二元肥中磷转化率为81.53％，游离酸含量为10.02％，氮含量为18.79％，水分含量为5.75％，总养分为26.38％。磷钾二元肥最佳制备工艺条件是:氯化钾的配比为P2O5∶K2O=1∶2，在酸解磷矿进行的第30min加入氯化钾。此时产品中磷转化率为84.65％，游离酸含量为9.86％，钾含量为21.04％，总养分含量为29.93％。 (4)在二元肥的制备基础上加入磷酸氢二铵为补充养分，制备了三种配方的氮磷钾复混肥。且分析结果表明三组样品中总养分和各种元素养分均与理论计算较为符合。但三组样品中所含水分较高，结块现象严重，且10-8-7和10-10-10两种配方所制产品中游离酸较高，需进行中和处理。 (5)对所制备复混肥进行圆盘造粒工艺研究，考察了不同单因素对产品颗粒成粒率、颗粒强度、在水中崩解时间的影响。实验结果表明最佳造粒工艺条件为:质量分数4％的木质素磺酸钙为粘结剂，原料细度为0.180mm，干燥温度为100℃，干燥时间为120min。在此工艺条件下所得产品成粒率可达85.12％，颗粒强度为40.15N，在水中完全崩解时间为242s。
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