浅谈酸不溶物在硝酸磷肥生产中的分离

游学华

摘 要：文章选择使用絮凝沉降的方法对酸不溶物的分离进行了专门的实验研究，筛选出了几种沉降效果较好的絮凝剂，为提高硝酸磷肥生产中酸不溶物的分离提供了一种新的思路。

关键词：酸不溶物；硝酸磷肥；生产；分离

在生产硝酸磷肥的过程中，首先需要使用硝酸对磷矿进行酸解。但是磷矿石中含有较多的黄铁矿、方解石、海绿石、硅酸盐和石英等杂质，这些杂质具有较好的耐硝酸腐蚀的特点，不会完全被硝酸溶解，这样就会在酸解液中形成固体残渣，它们就被称之为酸不溶物。目前，我国对硝酸磷肥中酸不溶物的分离主要采用机械分离法，分离效果并不显著。鉴于此，本文重点讨论絮凝沉降方法对硝酸磷肥生产中酸不溶物分离的作用，具体实验和讨论如下。

1 絮凝沉降法对酸不溶物分离的实验研究

1.1 絮凝沉降实验的主要原理

絮凝作用是由凝聚和絮凝两部分的作用过程共同组成的。其中的凝聚就是指胶体颗粒经过脱稳处理处理之后，形成一个细小凝聚体的过程。絮凝则恰好相反，主要是指已经形成的细小凝聚体在絮凝剂的作用之下，逐渐生成大面积絮凝物的过程。这两种作用过程都是由细小的胶体颗粒或者是悬浮物的颗粒受到极性物质或者是电解作用的影响，颗粒表面的电荷得到中和，大大降低了颗粒之间的排斥作用，让它们发生结合，从而增加了固体物质的体积。当这些颗粒结合物的体积达到一定的程度之后，就能够以絮凝体的形式被直接分离。

1.2 絮凝沉降实验的主要材料

实验所用的酸解液有我厂生产部直接提供，然后从我厂硝酸磷肥生产的工艺和水平来说，将酸解液加热至55-60℃。

1.3 具体的实验步骤

我厂的硝酸磷肥生产所使用的磷矿中，超过80%的酸不溶物矿粒的直径都不超过1.5厘米，属于悬浮类物质，还有10%的直径更小，属于胶体类物质。针对这些特点，我厂选用了十几种高分子的絮凝剂分别对这些酸不溶物进行了处理，通过仔细观察各种絮凝物的沉降速度、澄清度、絮体大小和分离效果等指标，对比之后，我们从中选取了3种分离效果较好的絮凝剂，并使用它们进行实验研究。

在实验的过程中，我们分别将3种絮凝剂配置成浓度为0.1%、0.2%和0.5%的溶液。然后将200毫升的酸解液加热至60℃，然后导入容量为250毫升的烧杯中。从3种絮凝剂中线先取出1和2毫升，然后再分别取出1毫升，搅拌均匀之后再添加1毫升（以下简称1+1）到酸解液中。加入絮凝剂之后，以每分钟100圈的速度将酸解液搅拌半分钟，停止操作之后马上静置，并仔细观察和记录絮凝体的沉降速度，分别记录沉淀物在150、100和75毫升等刻度的时间点和30分钟之后沉淀物的体积。

2 实验结果分析

我们对三种絮凝剂按照数字分别采用①②③进行编号，它们在不同用量和浓度条件下对酸不溶物絮凝沉降产生的结果见表1至表3。

通过对上述结果进行分析可知，①号和③号絮凝剂的实验效果非常理想，沉降30分钟后的浓相体积约占总体积的33.3%左右，而且浓相经过压滤和脱水处理之后还需要将固相去除，所得的液体还可以回收利用。通过对比3种絮凝剂在的不同浓度酸解液中的沉降结果发现，①号和③号絮凝剂的最佳浓度为0.5%，同时，在不同的剂量中，加入量为2毫升的实验效果最佳。换句話说。就是在酸解液中，絮凝剂的最佳使用量为每立方米50克。

我们将三种絮凝剂的添加方式进行对比发现，（1+1）毫升这种分两次加入的方式，不管是从发生沉降的速度，还是从上清液的透明程度来说，效果都比其他两种加入方式的效果要好。分析造成这一结果的原因，我们认为，如果将2毫升的絮凝剂一次性加入，那么在进行搅拌的过程中，一些结构比较松散的絮体就很可能被打散。但是分批次加入，虽然也会有部分被打散，但是再次加入1毫升之后，那些被打散的部分还可以重新连接，而且所形成的颗粒会更大，这样就加快了沉降的速度，也提高了澄清度。

3 计算酸不溶物的清除效果

将①号和③号絮凝剂的浓相进行压滤和脱水之后，就可以同灼烧法对沉淀物质进行处理，并对灼烧之后的物质质量进行称重，然后利用η=m2/m1×100%这一公式来计算酸不溶物的去除率。其中的m2指灼烧后沉淀物的质量，m1指酸解液中的固相质量。经计算，①号絮凝剂的去除率为92.2%，③号絮凝剂的去除率为95.3%。两种物质对酸不溶物的去除率都超过了90%，效果显著优于传统的机械分离法。

4 结束语

综上所述，在硝酸林飞的生产过程中，使用高分子的絮凝剂可以实现酸不溶物的有效分离，为提高酸不溶物在硝酸磷肥生产中的分离提供了新的思路和方向。经本次实验发现，絮凝剂的最佳使用量为每立方米50克，酸不溶物的去除率可高达90%以上。

参考文献

[1]张金耀.硝酸磷肥生产中酸不溶物的分离研究[D].北京化工大学，2013.