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本课题研究了硫酸和硫酸钾配成的硫酸氢钾同磷酸氢钙的复分解反应的动力学行为和用氯化钾、硫酸和肥料级磷酸氢钙为原料生产磷酸二氢钾的工艺。 用硫酸和硫酸钾进行了磷酸氢钙的分解反应实验,通过对加入硫酸盐和分解率一时间关系的分析,发现无论硫酸根/钙离子的比例如何,均有反应前期速度快,后期反应速度慢,因此表明“可透性的固态膜”的出现是必然的。固态膜的形成主要由硫酸的过量所引起,当硫酸超过理论量的30%出现反应不完全的现象,说明与湿法磷酸相似的有硫酸根过量的限定。克服固态膜对白肥分解的影响是提高磷得率的关键;白肥同硫酸氢钾的反应,在前期转化快,在1~1.5小时可以达到80%,后期的反应速度逐渐下降,但尚可继续进行。 分解率主要取决于反应的时间和硫酸用量。提高反应时间和反应温度可提高分解率。在反应前期,50℃的分解速度大于70℃的分解速度,60℃的分解速度最大。在反应后期,在50-70℃温度范围内,温度越高则分解率越大,反应也越快。 通过对不同粒径的白肥在不同温度下反应的研究,认为小颗粒白肥反应速度大于大颗粒。其中白肥和硫酸氢钾的复分解液固反应是扩散控制反应,并得出了反应的动力学方程。动力学模型是:四川大学工程硕士学位论文 通过对该模型的实验探讨认为磷酸氢钙粒子不是理论意义的球形,可能具有从表面到内部的细孔。用时间的负2.2次方校正后的方程表示,随着反应的进行,形成的固态膜越来越厚,即扩散的阻力越来越大。 工艺研究证明,用复分解反应来合成磷酸二氢钾是可行的;适宜的工艺条件是:硫酸的用量按与钙离子的比1:1~1.05,磷与钾的比1:1,反应的固液比用加入水的量控制在1:3一4,反应温度70一85℃;合成过程中钾的损失主要与白肥中的含氟量有关,磷的损失与体系中的硫酸用量、反应时间和液固比有关。过程主要参数同湿法磷酸的生产相似,故可以部分借用湿法磷酸浸取过程的研究结论。 在制造磷酸二氢钾的过程中,根据K:P和S:Ca的比例,用甲醇沉淀时游离酸以磷酸形式萃取在甲醇中,硫酸根与钾离子沉淀出硫酸钾,调节产品中的硫酸钾和磷酸二氢钾组成比例,从而调节产品中的磷钾比。由此可以制造出不同磷钾比的复合肥。关键词:磷酸氢钙、氯化钾、磷酸二氢钾、工艺研究