生态型磷肥的研究与开发

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<,2>PO<,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<,2>PO<,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<,2>PO<,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。

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1我国磷肥工业概述

1.1.1我国磷肥工业的发展历程

1.1.2我国的磷矿资源

1.1.3低浓度磷肥

1.2本课题的研究意义

1.3腐植酸概况

1.3.1我国的腐植酸资源

1.3.2腐植酸的应用

1.4本课题的研究内容

1.5本章小结

2腐植酸的性质研究

2.1吸附理论

2.2实验原料、设备及试剂

2.2.1原料

2.2.2实验设备及试剂

2.3方法

2.3.1实验方法

2.3.2分析方法

2.4实验结果

2.4.1腐植酸对钙离子的吸附

2.4.2腐植酸对Fe3+离子的吸附

2.4.3腐植酸对铝离子的吸附

2.4.4腐植酸对磷酸二氢根离子的吸附

2.5分析和讨论

2.6本章小结

3风化煤的吸附性质研究

3.1实验原料、设备及试剂

3.1.1实验原料

3.1.2实验设备及试剂

3.2实验及分析方法

3.2.1实验方法

3.2.2分析方法

3.3实验结果及讨论

3.3.1风化煤对Ca2+离子的吸附

3.3.2风化煤对Fe3+离子的吸附

3.3.3风化煤对Al3+离子的吸附

3.3.4风化煤对H2PO4-的吸附

3.4讨论

3.5本章小结

4风化煤提纯腐植酸的研究

4.1实验原理

4.2实验原料、试剂和仪器

4.3实验

4.3.1实验流程

4.3.2实验步骤

4.4实验结果及分析

4.4.1不同抽提温度的影响

4.4.2活化法与直接碱溶法的比较

4.4.3活化法最佳工艺条件研究

4.5本章小结

5传统过磷酸钙的生产工艺研究

5.1磷矿的分解过程及影响因素

5.1.1磷矿的分解过程

5.1.2影响反应的因素

5.2实验原料、仪器及药品

5.2.1实验原料

5.2.2实验仪器及药品

5.3实验装置

5.4实验及分析方法

5.4.1实验方法

5.4.2分析方法

5.5实验结果及分析

5.5.1实验结果

5.5.2结果分析

5.6本章小结

6生态型磷肥的生产工艺研究

6.1实验及分析方法

6.1.1实验方法

6.1.2分析方法

6.2实验结果及分析

6.2.1混合加料方式

6.2.2分步加料方式

6.2.3腐植酸磷肥的研究

6.3不同工艺的讨论

6.3.1两种加料方式的比较

6.3.2添加风化煤与腐植酸所制肥料的比较

6.4腐植酸提高磷肥转化率的机理讨论

6.5本章小结

7结论

参考文献

致谢

附录 攻读硕士期间发表论文：