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  摘要分析了氟硅酸钠结块的原因,介绍了防结块的措施,并对表面活性剂和惰性物质应用于氟硅酸钠的防结块进行了研究。根据结果得出,硫酸酯盐或磺酸盐型表面活性剂应用于氟硅酸钠的防结块效果非常明显,选用复配型表面活性剂,即磺酸盐和脂肪酸盐等的复配液效果更加好,用量为0.12%时能确保氟硅酸钠70d不结块。

  氟硅酸钠是磷肥生产的全部过程中的副产品,大范围的应用于陶瓷、玻璃、防腐材料、杀虫剂、有机工业中间体等领域。但它象许多无机物一样具有结块的特性,给使用带来许多不便。因此,本文就其结块原因、防结块措施及防结块剂的应用等进行了研究,找到了工业生产上可行的防结块剂。

  引起氟硅酸钠结块的根本原因[1]有两个:一是自身因素,即晶体的组成、结构、表面积及其理化性质;另一个是外部因素,即晶体所处环境的湿度、温度、压力等。

  由于物理或化学的原因,使氟硅酸钠表面溶解并重结晶,于是在其晶粒之间相互接触点上形成晶桥而粘结在一起,导致结块。

  下,当温度上升时,氟硅酸钠饱和溶液的Ps就要降低,而吸湿点越低吸湿性就越强,此时晶体对水份吸收速度加快,溶解度增加,易潮解。当温度下降时,结晶析出的小晶粒数目增加,引起晶体的触点增多,因而易发生结块现象[2]。同时,氟硅酸钠在生产的全部过程中带有杂质,会使混合粒子在接触过程中发生化学反应,为结晶搭桥提供了条件,最后导致结块现象发生。

  细管弯月面上的饱和蒸气压低于外部的饱和蒸气压,外部水蒸气扩散至晶粒间,从而吸湿潮解,导致结块。毛细管吸附力F为:

  R———弯月面的半径;θ———液体与晶体之间的接触角。氟硅酸钠晶体中存在着大量的微细晶粒,其

  晶粒之间的毛细管直径极小,从式(2)可知,毛细管吸附力相当大,因此环境中水份容易被氟硅酸钠晶体所吸收,引起潮解和结块。

  氟硅酸钠主要是按照“吸湿—颗粒表面的溶解—水份蒸发结晶再析出—颗粒间桥接”的顺序进行循环,经过一段时间而结块。从结晶理论和毛细管吸附理论可知,为避免氟硅酸钠的结块,必须做到:(1)在生产的基本工艺上必须制造大而均匀的球形颗粒(单位体积的表面积最小)或添加改性剂生产较大晶粒的氟硅酸钠,以避免毛细管现象的影响;(2)对结晶的氟硅酸钠充分洗涤以除去吸附在其表面上的杂质;(3)在低湿度环境和较低物料温度的条件下包装;(4)严格按要求堆放,以降低贮存压力。但在实际生产上要满足上述条件是困难的,为了达到理想的防结块效果,必须在氟硅酸钠晶体中添加少量的防结块剂。

  3.1 惰性型防结块剂的作用机理惰性型防结块剂(如滑石粉、高岭土、澎润土

  和白炭黑等)覆盖于氟硅酸钠晶体的表面,起着机械隔离和吸收晶体表面水份的作用,防止了晶粒间联结点的形成,因而起到防结块作用。

  表面活性剂在氟硅酸钠晶体的表面上发生吸附,形成了局部的离散包覆膜。同时表面活性剂降低了溶液的表面张力和固液接触角,使毛细管吸附力F大幅度下降,晶体的表面自由焓明显降低,氟硅酸钠晶体颗粒之间的粘连作用减弱,故起到防结块的作用。

  氟硅酸钠(湛化企业集团公司磷肥分厂生产,含水88%的半成品),滑石粉,白炭黑,A(脂肪醇聚氧乙烯醚类表面活性剂),B(硫酸酯盐型表面活性剂),C(磺酸盐型表面活性剂),D(脂肪酸盐),E(磺酸盐、脂肪酸盐等的复配液),烘箱,抽滤机等。

  称取氟硅酸钠350g置于容器中,加入100mL自来水,均匀搅拌。然后加入适量的惰性物质或表面活性剂,慢速搅拌5min,抽滤脱水。把滤渣放于恒温100℃的烘箱中干燥1h,过筛得产品。把制成的产品放入250mL试样瓶中放置一段时间,观察其结块情况及流动性。

  5.1 对防结块效果的影响 各种防结块剂添加入氟硅酸钠中 ,7 d 后观察

  实验根据结果得出 ,惰性型防结块剂的防结块效 果差 ,且带入不溶物 ,不能作为氟硅酸钠的防结块 剂 。脂肪醇聚氧乙烯醚和脂肪酸盐类表面活性剂 有一定的防结块能力 ,但效果不理想 。硫酸酯盐 和磺酸盐型表面活性剂的防结块效果较佳 ,用量 为 0. 5 g(相对氟硅酸钠成品量约为 0. 15 %) 时 ,氟 硅酸钠在 7 d 内不结块 ,产品呈流沙状 。但是硫 酸酯盐和磺酸盐型表面活性剂在水溶液中有大量 的泡沫 , 给操作带来一定的不便 。磺酸盐和脂肪

  酸盐等的复配型表面活性剂防结块效果最佳 ,用 量为 0. 4 g(相对氟硅酸钠成品量约为 0. 12 %) 时 , 氟硅酸钠在 7 d 内不会结块 ,产品呈流沙状 。并 且复配型表面活性剂的泡沫少 ,使用起来更便捷 。另外 , 加入表面活性剂后 ,刚生产出的氟硅酸钠流动性 极佳 ,能有效地减少生产的全部过程中管道的堵塞 。这 是因为表面活性物质定向地排列在氟硅酸钠晶体 颗粒的表面 ,而非极性的碳氢基团朝外 ,使晶体颗 粒之间不易接触 ,表面十分光滑 ,易于滚动[ 4 ] 。

  品量约为 0. 15 %) 硫酸酯盐或磺酸盐型表面活性 剂时 ,氟硅酸钠 56 d 不结块 ; 而磺酸盐和脂肪酸 盐等的复配型表面活性剂的防结块能力更佳 、更 持久 ,用量为 0. 4 g (相对于氟硅酸钠成品量约为 0. 12 %) 时 , 氟硅酸钠 70 d 不结块 , 结果令人满 意 。这是因为复配型表面活性剂具有性能互补 、 协同作用 ,所以其性能全面 ,用量少 ,防结块效果 显著 。

  (1) 实验研究表明 ,对于氟硅酸钠的防结块 而言 ,惰性型物质 (如滑石粉 、白炭黑等) 防结块效 果差 ,而表面活性剂的效果十分理想 。

  酸盐型表面活性剂用量为 0. 5 g(相对氟硅酸钠成 品量约为 0. 15 %) 时 ,已取得了满意的防结块效 果 。复配型表面活性剂磺酸盐和脂肪酸盐等的复

  配液的防结块效果更加好 ,用量为 0. 12 %时能确保 氟硅酸钠 70 d 不结块 。

  400 kt/ a 热法磷酸生产重过磷酸钙装置 ,也因为 生产所带来的成本高 、经济效益差 ,现已逐步改为由湿法磷 酸代替热法磷酸制重过磷酸钙 。

  (1) 规模小 ,装备落后 ,消耗高 ,污染较严重 。 国产热法磷酸装置的生产规模大都较小 ,单机生 产能力 3～20 kt/ a 为多数 ,超过 20 kt/ a 仅少数几 家 ,中 、小型热法磷酸生产能力占总生产能力的 65 %左右 。尤其是近十年间建成投产的中 、小型 装置 ,由于建设进度要求过急 ,又要节约基建投 资 ,造成能简则简 ,设备不配套 ,整个规划欠周到 , 熔磷 、供磷岗位操作条件差 ,劳动强度大 ,污染较 严重 。

  )(2) 产品结构不合理 , 新产品研究开发能力弱 。 以外购黄磷为原料生产热法磷酸再制三聚磷酸钠 或其它磷制品 ,这些磷产品绝大多数都是工业级粗放 型的 ,其技术上的含金量低 、附加值低 ,企业经济效益差 。 另外 ,科研力量薄弱 ,投入科研的经费不足 。所以 应

  (1) 黄磷价格对热法磷酸生产所带来的成本影响极 大 ,由于电价过高等种种因素 ,黄磷进厂价格较 高 ,直接影响到磷化工生产企业的经济效益 。因 此 ,应积极呼吁有关部门认真研究电价问题 ,以降 低黄磷生产成本 。

  (2) 企业应认真研究 ,采取对策 ,加强管理 , 降低消耗 ,提高效益 。加速企业技术改造 ,实行国 内研制开发和引进国外先进的技术相结合的政策 , 尽快采用新技术 、新工艺 、新设备 、新材料提高行 业机械化 、自动化 、现代化水平 。

  (3) 积极开展新产品科研开发 , 实施产品 “高 、精 、尖”战略 ,使产品由低档次向高档次发展 , 开发国外市场 。

  (4) “集团化 、大型化”发展是磷化工行业参 与国际竞争的必由之路 ,积极进行资产优化组合 , 以便适应我国加入 WTO 后的市场的竞争与发展 。