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生态型磷肥的研究与开发

赵文莲  
【摘要】: 磷矿是一种不可再生资源,我国磷矿资源储量虽大,但富矿少,中低品位矿多。随着富矿资源开采的日渐枯竭,磷肥生产将不得不依赖杂质较多的贫矿资源,因此低品位磷矿的开发将具有重要的现实意义。传统的对低品位磷资源的利用是选矿或生产磷矿粉肥,前者受选矿、运输成本和技术制约,而后者却受肥效所限。如果能够开发出一种新的磷肥生产工艺,并且能够有效克服上述2个问题,不仅解决了低品位磷资源无法有效利用的问题,而且为就近生产和使用磷肥提供了可能性。本文以低品位磷矿、风化煤和硫酸为原料,开发转化率高、物性好的生态型磷肥,并对腐植酸对磷肥的增效机理进行了探讨。主要研究内容如下: (1)测定了腐植酸的结构性质; (2)研究了腐植酸对Ca~(2+)、Fe~(3+)、Al~(3+)、H_2PO_4~-离子的吸附特性,绘出了吸附等温线并拟合出了吸附等温方程,分析了腐植酸浓度对吸附等温方程的影响; (3)用化学分析方法并结合红外光谱扫描,分析测定了风化煤的化学结构性质; (4)探讨了风化煤对Ca~(2+)、Fe~(3+)、Al~(3+)、H_2PO_4~-离子的吸附特性,对吸附等温方程进行拟合,结果表明均符合Langmuir方程,相关性显著。风化煤对各种离子的最大吸附量从大到小的顺序为:Fe~(3+)>Ca~(2+)>Al~(3-)>H_2PO_4~-; (5)研究了风化煤提纯腐植酸的工艺条件,实验表明抽提温度对提取率有较大影响。盐酸活化法较氢氧化钠直接抽提法提取率显著提高,并得出了活化法提纯腐植酸的最佳工业条件; (6)对以传统工艺生产过磷酸钙进行了对照研究,得出了最佳工艺条件为:酸用量为105%,反应时间15min,搅拌速率500转/分,硫酸质量分数60%; (7)对以风化煤、低品位磷矿和硫酸为原料生产磷肥的新型工艺进行了研究,结果表明: 1)加入风化煤改善了磷肥物性,缩短了熟化期; 2)风化煤适宜的添加比例是8%~12%(w(风化煤/w(磷矿粉)); 3)生态型磷肥生产的最佳工艺条件是:酸用量105%、硫酸质量分数60%、搅拌转速500r/min.、反应时间15min.; (8)对以腐植酸代替风化煤、低品位磷矿和硫酸为原料生产磷肥的工艺进行了研究,结果表明与以风化煤、低品位磷矿和硫酸为原料生产磷肥的工艺相似。说明风化煤中的腐植酸在促进磷肥增效方面起到关键作用; (9)探讨了腐植酸对磷肥的微观增效机理进行了,表明腐植酸对磷肥的增效作用与其良好的吸附性能有着密切的关系。


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