磷酸分解磷矿化学反应过程研究

为提高用中低品位磷矿制得湿法磷酸的浓度 ,实验用ω(P2 O5)≈ 2 0 %、较洁净的磷酸 ,与云南上蒜磷矿进行分解反应。在实验条件下 ,研究了分解产物Ca(H2 PO4 ) 2 在磷矿颗粒表面形成固体膜的特性 ,以及磷矿粒度、反应时间、反应温度和磷酸初始浓度对磷矿分解率的影响。用扫描电镜观察了磷矿颗粒表面形成的固体膜的形貌特征 ;用粒径不变的缩芯模型来描述磷酸分解磷矿的过程 ;用所测实验数据回归得到了磷酸分解磷矿的经验模型     

磷矿浮选尾矿在硫磷混酸中的分解动力学研究

对硫磷混酸分解磷矿浮选尾矿的动力学进行了研究,结果表明,随着反应温度和P2O5浓度的提高,尾矿中MgO和P2O5的浸出率提高,在相同条件下,MgO浸出率高于P2O5浸出率,且由于磷酸的加入,生成了溶解度较大的Ca(H2PO4)2,降低了硫酸钙固体膜层的影响,有效改善了反应物和生成物通过固体膜层的扩散过程.硫磷混酸分解磷矿浮选尾矿的动力学,可用形成致密固体反应物膜的收缩未反应核模型来描述,动力学模型与实验结果拟合直线的相关系数均在0.97以上.通过.Arrhenius方程计算,MgO的表观活化能为9.95 kJ/mol,P2O5的为12.84 kJ/mol,说明硫磷混酸分解磷矿浮选尾矿容易进行,也说明酸解过程属于扩散控制过程.     

磷酸分解磷矿的化学过程及其模型

采用热法磷酸制成含 2 0 % P2 O5左右的磷酸 ,用以与云南上蒜磷矿进行分解反应。在实验条件下 ,研究了分解产物 Ca(H2 PO4) 2 在磷矿颗粒表面形成固体膜的特性。研究了磷矿粒度、反应时间、反应温度、初始磷酸浓度对磷矿分解率的影响。用扫描电镜观察了磷矿颗粒表面形成的固体膜的形貌特征。用粒径不变的缩芯模型来描述磷酸分解磷矿的过程。推导出了该过程的理论模型和实验数据的回归模型     

磷矿浆化学浸提法脱镁工艺研究

磷矿中的镁会对湿法磷酸生产产生危害,研究了磷矿浆化学浸提法脱镁工艺。结果表明,最佳工艺条件:脱镁剂稀硫酸w(H2SO4)为9%,稀硫酸用量为理论用量的70%,反应温度为50℃,反应时间为2 h,反应结束后过滤料浆并洗涤滤渣。最佳工艺条件下,磷矿浆Mg O脱除率为67.39%,P2O5损失率为2.72%,m(Mg O)/m(P2O5)为2.38%,满足湿法磷酸生产要求。     

H_2O_2直接氧化制环氧丙烷新方法

东京大学和日本触媒公司的科学家开发出 1种硅 钨催化剂 ,这种催化剂能将丙烯等烯烃用H2 O2 作氧化剂转化成相应的氧化物。反应中相应氧化物的选择性很高 ,H2 O2 的利用率高于 99% ,催化剂极易从均相反应混合物中去除。不少公司曾对直接法氧化制环氧丙烷 (PO)进行过研究 ,以取代传统的会产生氯化副产物的氯乙醇路线和产生苯乙烯或甲基叔丁基醚的氧化法。这些路线使用的是较昂贵的有机过氧化物或过渡金属为原料的催化剂 ,均存在一些问题 ,如H2 O2 的利用率及PO选择率低、反应温度高等。用硅 钨催化剂生成所需氧化物的选择性大于 99% ,…     

二水硫酸钙结晶体系的模拟与应用研究

依据CaSO4-H3PO4-H2O和CaSO4-H2SO4-H3PO4-H2O相图,设计了5种模拟体系研究CaSO4体系的结晶和转化过程。通过X射线衍射、扫描电子显微镜和激光粒度分析仪对结晶物进行表征,优选出CaHPO4·2H2O质量分数为8.8%,H2SO4为5.0%,H3PO4为6.9%,H2O为79.3%的多元CaHPO4·2H2O-H2SO4-H3PO4-H2O体系作为研究CaSO4·2H2O的模拟结晶体系,并应用于湿法磷酸生产中CaSO4·2H2O结晶过程的研究与分析。     

工业磷酸组分对磷矿浸出的影响研究

用工业磷酸分解磷矿制磷酸,其组分会对酸解磷矿效果产生影响,为此通过用工业磷酸与纯磷酸进行磷矿浸出对比试验,结合在纯磷酸中添加H_2SO_4、MgSO_4、Al_2(SO_4)_3和Fe_2(SO_4)_3进行磷矿浸出试验,考查了H+、PO43-、SO42-、Mg~(2+)、Al ~(3+)和Fe~(3+)对磷酸分解磷矿性能的影响。试验表明,在相同PO43-浓度下,用纯磷酸浸出磷矿的效果明显优于工业磷酸,说明PO43-浓度不是影响磷矿浸出效果的主要因素。在纯磷酸中加入H_2SO_4可明显改善磷矿浸出效果,而加入MgSO_4、Al_2(SO_4)_3和Fe_2(SO_4)_3对磷矿浸出效果的影响不明显,说明SO42-、Al~(3+)、Mg~(2+)、Fe~(3+)对浸出效果影响不大,真正影响磷矿浸出效果的因素是H+浓度。     

掺杂型纳米MnO2/Al2O3催化剂的制备及催化臭氧化处理驱油污水二级出水

以Al2O3为载体,制备了掺杂型纳米MnO2/Al2O3催化剂,考查了最佳制备条件;研究了臭氧催化氧化法处理驱油废水二级生化处理出水的效果及其影响因素.结果表明,制备的纳米MnO2催化剂的XRD谱图中可以明显看到α-MnO2的衍射峰;动态光散射仪(DLS)分析表明纳米MnO2的粒度主要分布在80～180 nm之间,从XRD、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)表征可知.α-MnO2主要呈球形,其直径在25～50 nm之间;催化剂的比表面积达到157.48 m2·g-1.催化剂的最佳焙烧温度和焙烧时间分别为550℃和4h;活性组分含量为6％时,MnO2/A12 O3催化剂的催化活性最强.当进水COD为100～ 120 mg·L-1、MnO2/Al2 O3催化剂的投量为70 mg·L-、臭氧投量为240 mg·h-1,催化臭氧氧化30 min时,有机物的去除率达到55％以上,出水COD指标满足《污水综合排放标准》一级A标准.·OH氧化在臭氧催化氧化降解有机污染物体系中起主导作用,其平均产生速率为30.84 μmmol·L-1·min-1.制备的掺杂型纳米MnO2/Al2O3催化剂具有制备方法简单、催化效率高、使用寿命长、二次污染小等优点.     

半氧化锰矿的浸出过程

对半氧化锰矿的湿法浸出过程影响因素进行了实验研究,探讨了浸出机理. 结果表明,锰矿中MnCO3的浸出速率比MnO2快,MnCO3和MnO2形成消耗H+的竞争关系,MnCO3比MnO2易获得H+而易被浸出,而MnO2分解又有利于包裹于其中的MnCO3暴露而参与反应;在半氧化锰矿用量10.0 g、蔗糖用量0.6 g、硫酸浓度5 mol/L、反应温度90℃、反应时间60 min的浸出条件下,总Mn浸出率约为90%,其中MnO2与MnCO3的浸出率分别稳定在约95%和98%;锰矿中仍有约10%锰未被浸出,是由于存在难溶的硅酸锰及部分锰被包裹于惰性脉石中. 经800℃焙烧30 min后浸出,或在浸出过程中加入1.0 g氟化铵,总Mn浸出率分别达98%和96%,表明通过高温焙烧活化或添加氟离子作为助浸剂能消除脉石层的包裹阻碍作用,有利于提高锰浸出率.     

饲料级磷酸二氢钙生产新工艺研究

为降低硫酸和重钙粉消耗以及减少磷石膏排放,提出了浓磷酸分解磷矿制饲料级磷酸二氢钙(MCP)的新工艺。研究了工艺条件对磷矿分解率、磷矿中Ca利用率、硫酸节省率的影响。结果表明,优惠工艺条件为酸矿比为4~4.5、反应温度70~75℃、反应时间120~150 min,此时磷矿分解率60%,Ca利用率约10%,硫酸节省率约8%。将反应后的滤液结晶析出磷酸二氢钙,与重钙粉按照一定比例混合熟化即得饲料级磷酸二氢钙。XRD分析结果表明,产品中主要成分为Ca(H2PO4)2·H2O,产品符合GB/T 22548—2008要求。     

Research on leaching rate enhancement and organic matter removal in wet-process phosphoric acid

In the process of wet-process phosphoric acid leaching, the product phosphoric acid appears black due to the incomplete carbonization of some organic matter. A novel type of catalytic oxidation wet-process phosphoric acid purification technology was proposed in this work. During the leaching process, the oxidant (H₂O₂) and catalyst (MnO₂) was added to form the peroxides such as ·OH and HO₂· in the transformation process, which can enhance the removal rate of organic matter and strengthen the leaching rate of phosphate rock. The different reaction conditions that affected the leaching rate of wet-phosphoric acid and the removal of organic matter were investigated. The results indicated that 96.9% of phosphate rock were leached under the optimum conditions of H₂O₂ dosage 0.08 ml/g, MnO₂/P mass ratio of 0.04, 80℃ and for 40 min. At the same time, the TOC remove rate reached 79%. The analysis mechanism showed that H₂O₂ will form H₃PO₄ · H₂O₂ peroxide with H₃PO₄ in the solution, and MnO₂ will react with it like Fenton to generate a large amount of ·OH, and then fully oxidized the black organic matter into CO₂ and H₂O. Organic matter “wrapped” on the surface of the phosphate rock is broken by ·OH, which promoted the leaching of phosphoric acid and enhanced the removal of organic matter.     

湿法磷酸选择性除杂制工业级磷酸二氢铵

以湿法磷酸为原料, 通过氟化钠选择性沉淀金属离子, 使其以NaMgAl（F, OH）₆·H₂O和XMgAlF₆（X=Na ⁺、K ⁺、NH₄ ⁺）非含磷沉淀析出, 再通氨中和制得工业级磷酸二氢铵。分析了氟化钠加入量对杂质脱除（Na、K、Al、Mg、Fe和Ca等金属阳离子）及液相氟残留的影响, 结果表明氟化钠与磷酸质量比（m_NaF/m）为2.5%时, 效果较好, 此条件下制得的磷酸二氢铵纯度和五氧化二磷收率分别达到98.53%和86.2%。     

湿法磷酸萃取制备磷酸二氢钾的研究

开发了以湿法磷酸和氯化钾为原料,利用有机溶剂萃取法制备高品质磷酸二氢钾的新工艺。研究了溶配过程氯化钾的加入量对脱氟的影响和萃取时间、萃取温度、相比、氯化钾与磷酸物质的量比等对磷酸、盐酸的萃取率与硫酸根、铁离子、氟离子等杂质的脱除率的影响;以及洗涤相比对五氧化二磷洗涤率的影响,确定了适宜的工艺条件。实验表明：在萃取温度为 60 ℃、萃取时间为 30 min、相比为3.0、氯化钾与磷酸物质的量比为1.0、洗涤相比为12的条件下,五氧化二磷收率可达95.98%以上,产品磷酸二氢钾纯度可达96.75%以上。     

工业磷酸分解磷矿影响因素及副产物性质研究

为改进湿法磷酸生产工艺,提高副产磷石膏的品质,减少湿法磷酸固体副产物堆存产生的经济和环境压力,进行了工业磷酸分解磷矿制磷酸的实验,同时对固体副产物的性质进行了分析。工业磷酸分解磷矿制磷酸的工艺分为两步：第一步,工业磷酸与磷矿反应,得到磷酸二氢钙溶液和酸不溶渣;第二步,浓硫酸与磷酸二氢钙溶液反应,得到磷酸溶液和高纯石膏。采用单因素实验考察了酸比（工业磷酸用量与理论磷酸用量的物质的量的比值）、磷矿粒度、反应温度和反应时间对磷矿中磷浸出率的影响。得到磷矿酸解适宜工艺条件：酸比为6.8,磨矿细度为小于0.074 mm粒级占60%,反应温度为50 ℃,反应时间为2.5 h。在此条件下,磷矿中磷的浸出率可达87.69%。磷矿酸解制磷酸产生的固体副产物中石膏占35.32%（质量分数）、酸不溶渣占64.68%（质量分数）。制备的高纯石膏的纯度为95.80%,工业利用价值较高,有利于提高湿法磷酸固体副产物的利用率。     

磷酸高效分解磷矿实验研究

为改进湿法磷酸生产工艺,提高副产石膏的品质,减少湿法磷酸固体副产物磷石膏堆存产生的经济和环保压力,进行了磷酸分解磷矿制磷酸的实验研究。采用贵州某磷矿为主要原料,研究了湿法磷酸预分解磷矿的反应条件。通过单因素实验确定了湿法磷酸分解磷矿最优反应条件：反应温度为75 ℃,磷酸与磷矿的质量比（液固比）为9,反应时间为3 h,磷酸质量分数为30%（以五氧化二磷计）。在此条件下,磷矿的分解率为98.62%。     

有机溶剂浸取湿法磷酸脱氟渣制备磷酸的研究

脱氟渣是湿法磷酸化学沉淀脱氟过程产生的固体废渣。分别用甲醇、乙醇和丙酮浸取脱氟渣来回收脱氟渣中的磷酸,研究了浸取时间、温度和液固比对于五氧化二磷、氟的浸取率以及浸出液磷氟比［m（五氧化二磷）/m（氟）］的影响,得到了适宜的浸取条件。浸取液经蒸发浓缩回收浸取剂后,浓缩液均可满足饲料级磷酸氢钙生产对于湿法磷酸磷氟比的要求。综合考虑浸取剂成本、五氧化二磷浸取率和浸出液磷氟比,确定甲醇为优选浸取剂,并用响应面法对甲醇浸取工艺条件进行优化。优化工艺条件下五氧化二磷的浸取率为97.13%、浸出液磷氟比为51.62,甲醇在5次循环回收利用后对脱氟渣仍有较好的浸取效果。     

磷矿在磷酸中的浸出行为

为改进湿法磷酸生产工艺,提高副产石膏的品质,缓解湿法磷酸中固体副产物磷石膏带来的环保压力,进行了磷-硫两步法酸解磷矿制磷酸的研究。着重对贵阳某磷矿在磷酸中的浸出行为进行研究。结果表明,磷矿粒度小于75 μm、搅拌速度为500 r/min、反应温度为70 ℃、五氧化二磷质量分数为40%、反应时间为60 min时,磷矿分解率达到98.5%。德罗兹多夫动力学经验模型能够较好地描述40%五氧化二磷中磷矿反应速率的变化规律,且阻缓系数较大,表观活化能为6.048 kJ/mol,表明40%五氧化二磷中磷酸分解磷矿的反应速率受扩散控制。酸解渣SEM和EDS分析表明反应产物磷酸二氢钙结晶析出是影响扩散的主要因素。     

尼日利亚某中品位磷矿二水法制磷酸实验研究

磷矿湿法加工制取磷酸新装置建设需要根据磷矿性质（化学组成、物相等）的不同进行独立设计,通过在实验室模拟湿法磷酸工业化流程（反应、结晶、过滤）,得到特定磷矿下的制酸工艺参数,可以减少工业化装置试验成本。根据业主委托,采用传统二水法磷矿制酸工艺对尼日利亚某中品位磷矿进行了实验室制酸模拟实验,利用单因素法研究了湿法磷酸工艺主要控制参数包括游离三氧化硫浓度、磷酸浓度、停留时间、温度和料浆液固比对磷矿制酸工艺的影响,得到最适宜的工艺条件：游离三氧化硫质量浓度为25~30 g/L,磷酸纯度（以五氧化二磷质量分数计）为22%~23%,停留时间为4 h,反应温度为75~78 ℃,料浆液固质量比为2.5∶1。在上述条件下,磷矿中五氧化二磷转化率≥93%,五氧化二磷回收率约为90%,料浆的过滤强度（以五氧化二磷计）为8.1 t/（d·m²）。后期跟踪发现,实验室制酸模拟装置得到的实验结果与后期工业化试验结果基本一致。     

碱法回收湿法磷酸萃余渣中五氧化二磷的研究

磷酸是一种重要的化工原料。目前,生产磷酸及磷酸盐的方法主要采用湿法,但湿法磷酸中含有大量的杂质,在利用溶剂萃取法净化湿法磷酸的过程中,大量金属离子杂质以不溶性磷酸盐的形式沉淀出来,其中不溶性五氧化二磷的回收利用问题受到广泛关注。采用碱解工艺设计单因素实验,考察了液固比、n（Na₂O）/n（P₂O₅）、反应温度、反应时间对氢氧化钠分解湿法磷酸萃余渣（难溶性金属磷酸盐）效果的影响,并选出适宜的反应条件范围,在此基础上通过二次回归正交实验得到最佳的反应条件。结果表明,最佳反应条件为：液固比为30 mL/g、n（Na₂O）/n（P₂O₅）为3.31、反应温度为82 ℃、反应时间为4.05 h。在最佳的工艺条件下,五氧化二磷的回收率可达到92.48%,反应碱液可进一步作为生产磷酸三钠的原料而加以利用。该研究得到了一种利用湿法磷酸萃余渣的合理方案,并给出了相关参数,为该方案的实际应用提供指导,对萃余渣的利用和环境保护具有重要意义。     

盐酸法磷酸萃取相的洗涤和磷酸反萃取过程初探

研究了从以磷酸三丁酯（TBP）为主的萃取相中反萃取磷酸的过程,考察了一步法流程（以硫酸溶液通过沉淀反应去除磷酸萃取有机相中氯化钙的同时反萃取磷酸）以及二步法流程（先以硫酸沉淀反应去除氯化钙,后用去离子水反萃取磷酸）所得的反萃磷酸的净化效果。结果表明,采用一步法时,反萃取磷酸的品质受到硫酸钙溶解平衡的影响,钙含量较高;而采用二步法时,反萃磷酸中氯化钙的质量分数可降低至0.002 7%以下,n（磷酸）/n（钙离子）提升了65倍以上,但有机相中磷酸的洗损为20%左右;利用聚焦光反射测量技术（FBRM）对洗涤过程中硫酸钙在有机相中的结晶过程进行了在线监测,通过扫描电镜（SEM）和X射线衍射（XRD）等手段对副产硫酸钙的晶体形貌和物相组成进行了分析,结果表明实验条件下洗涤10 min时,体系中的Ca²⁺生成半水石膏（CaSO₄·0.5H₂O）。计算表明,该盐酸法磷酸工艺洗涤过程中副产石膏值（以二水硫酸钙计）仅为二水硫酸法的8.7%,显著降低了湿法磷酸过程中的石膏处理量。