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在用钾、钠含量高的湖北磷矿生产湿法磷酸时,真空过滤系统存在严重的结垢堵塞问题。垢物质地坚硬、清洗困难,堵塞管道,严重影响了生产的正常进行。许多生产厂家已经从工艺、设备、管线材质等方面提出了一些改进措施,但这些措施只能缓解垢物的析出,仍然不能从根本上解决问题。因此,深入系统地研究过滤管线上垢物的形成过程及规律,以便找出合适的解决方案具有重要的现实意义。 本文首先采用人工冷却系统模拟湿法磷酸生产的真空过滤系统冷却过程,研究垢物的析出规律,实验结果得知:垢物的主要成分为氟硅酸钠和氟硅酸钾,氟硅酸钠首先析出,结构致密,其次是氟硅酸钾,最后是二水硫酸钙,氟硅酸钠对氟硅酸钾有很强的结晶诱导作用;然后在三种生产中常用的不同的材质钼二钛、聚氯乙烯和聚四氟乙烯表面进行结垢试验,发现聚四氟乙烯表面最不易结垢,而在钼二钛表面最易结垢。其次,尝试将界面能与结晶理论结合起来应用于本试验系统,具体方法是应用Van Oss et.al界面能方法得到上述三种垢物与不同板材表面之间的界面能,并结合结晶理论判定垢物的析出机理,理论分析与模拟实验结果相符合,这说明界面能这种研究方法是可行的。因此,如果选择合适的表面活性剂作为添加剂改变器壁与结垢物间的界面性质,从而缓解垢物结晶析出并在管壁生长,就可找出有效阻垢的方法。为此我们接着研究 摘要了五种添加剂对垢物在磷酸介质中的界面能的影响以及对介稳区宽度的影响。结果表明:表面活性剂使界面能增加,这样使得垢物组分成核位垒提高,不易结晶析出,同时使介稳区宽度增大,这样意味着氟硅酸钠和氟硅酸钾的极限过饱和度增大,溶液稳定性增强,也不易析出晶体。将这五种表面活性剂应用于动态模拟实验,阻垢率均达到50%以上。因此我们可以在上述两种实验方法及其原理的基础上挑选工业上合适的添加剂。