磷酸生产反应槽内壁结垢物质

磷酸生产反应槽内壁结垢物质

磷矿石是生产湿法磷酸的主要原料，矿石中含有多种元素，例如P、Ca、Fe、Al、Mg、F、Si、Na和K等元素。因国内磷矿多属于低品位矿，杂质含量高，湿法磷酸生产中存在主要问题是如何防止料浆在真空过滤时结垢。垢层主要由Na_2SiF_6、K_2SiF_6等难溶物组成，难于清理，在工业生产中，其清理周期一般不超过一个星期，给生产带来很大的不便，严重影响生产效率。国内外许多研究人员作了很多相关研究，取得了一定成效，但仍未从根本上解决问题。因此解决湿法磷酸生产中磷酸料浆真空过滤的结垢问题具有重要的理论意义和工业应用价值。 湿法磷酸生产中磷酸料浆在大约在0.054～0.06Mpa真空过滤时，温度骤变，水分蒸发，使溶液中含有大量过饱和杂质如Na_2SiF_6、K_2SiF_6析出并附着在过滤器和管道上。因此解决湿法磷酸生产中磷酸料浆真空抽滤的结垢问题的方法是：通过添加添加剂，增大Na_2SiF_6、K_2SiF_6在磷酸料浆中的溶解度，减少结垢；或是在磷酸料浆中加入H_2SiF_6、Na_3PO_4、K_3PO_4，根据同离子效应的有关原理，Na_2SiF_6、K_2SiF_6在磷酸料浆中的溶解度下降，使Na_2SiF_6、K_2SiF_6在磷酸料浆真空过滤前提前沉淀，减少结垢。 鉴于此，论文首先通过模拟湿法磷酸生产中磷酸料浆真空过滤的过程，研究磷酸料浆在不同温度及不同真空度下磷酸料浆的温度下降和磷酸料浆水分蒸发量。结果表明：真空过滤时真空度越高，磷酸料浆的温度下降越大，结垢越多。在75～80℃下，真空度为0.056～0.57Mpa时，沉淀结垢量较小，过滤强度适中。所以，湿法磷酸生产过程中，萃取反应温度为75～80℃，料浆过滤真空度保持在0.056～0.057Mpa比较适易。 其次，论文研究了不同温度下Na_2SiF_6、K_2SiF_6在磷硫混酸溶液中的溶解度，结果表明：随着温度升高，氟硅酸钠(钾)在磷硫混酸中的溶解度逐步增大，在相同温度下氟硅酸钠的溶解度要比氟硅酸钾的溶解度要大。通过考察在磷酸料浆中分别加入H_2SiF_6和Na_3PO_4等物质，研究其对Na_2SiF_6、K_2SiF_6结垢的影响。结果表明：随着这些物质添加量的增大，Na_2SiF_6、K_2SiF_6在磷酸料浆中的溶解度均呈下降趋势。当Na_3PO_4添加量分别达到0.85 g/kg和1.28 g/kg时，氟硅酸钠和氟硅酸钾基本不溶于磷酸中；当H_2SiF_6添加量达到4.0％时，氟硅酸钠和氟硅酸钾基本不溶于磷酸中。因此，在湿法磷酸生产中加入适量的H_2SiF_6(3.0～4.0％)和Na_3PO_4(0.085～0.128％)等物质，可大大缓解磷酸料浆真空过滤时氟硅酸钾、氟硅酸钠的结垢问题。 最后，论文探讨了影响结垢的主要因素，并提出了防止料浆在真空过滤时的结垢方法。试验采用单变量法，分别探讨了P_2O_5、SO_3和添加剂等浓度变化对氟硅酸钾钠盐结垢的影响。试验结果表明：这些因素的浓度与结垢量呈反比，适宜的添加剂量为3.0％，根据实际生产情况，适当提高SO_3的浓度，磷酸浓度尽可能高，可降低磷酸料浆真空过滤时氟硅酸钾、氟硅酸钠的结垢量。

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