饲料磷酸盐的主要品种为磷酸氢钙,其次为脱氟磷酸钙。饲料磷酸氢钙经过十几年的发展和技术改进, 工业生产已基本成熟。脱氟磷酸钙作为饲料磷酸盐受到原料、工艺技术及应用研发滞后等多种因素的影响一直未形成大规模的工业化生产。前苏联的脱氟磷酸钙生产规模最大,单套装置达5万吨/年生产能力,主体设备回转窑达100m,生产技术已相当成熟。云南省有着丰富的磷矿资源,但饲料级脱氟磷酸钙的开发一直未实现真正意义的工业化生产。为了解决这一问题,我们对云南磷矿进行了选矿调研,基本确定了适宜生产饲料级脱氟磷酸三钙的矿种,并进行了工艺配方和控制条件试验研究,所得产品达到目前国际市场产品质量要求。
1 低重金属磷矿原料的选择
按照磷矿高温烧结法生产饲料级脱氟磷酸三钙的工艺,生产的主体原料是磷矿,在高温烧结脱氟过程中有害元素砷可被脱除,但重金属铅、镉等非挥发性物质难以除去而全部进入产品,严重影响产品质量。为此,我们对分布于云南省滇池和抚仙湖地区的昆阳、海口、晋宁、安宁、江川、澄江及其它磷矿主产区进行了实地考察,共采集取样60余个,对矿样的主含量和杂质含量进行了分析,发现部分采区的磷矿石反应活性高,重金属含量较低,能满足饲料磷酸三钙生产用矿要求。本试验选取了两个低重金属磷矿进行了工艺配方条件试验,并对所采集到的贵州、四川、湖北磷矿与我省的磷矿进行了对比试验。
2 产品参照质量标准
磷酸三钙产品质量标准和产品分析方法的确定是工艺试验工作的基础,目前我国尚无国家或行业标准。在工艺评价试验之前,我们对国内外饲料级脱氟磷酸钙产品质量指标和分析方法进行了广泛的资料调查和国内外磷酸三钙产品的收集,重点对俄罗斯和日本的饲料级脱氟磷酸钙产品质量标准和分析方法进行了研究。俄罗斯和日本的标准较为完整地给出了产品的各项质量控制指标,但俄罗斯和日本某些项目的分析方法不够科学先进,实际操作较为繁琐,分析误差较大。为此,我们针对性地进行了大量的分析方法试验及验证工作,充分考虑到国际市场对产品质量要求,特别是对杂质的严格要求,最终制定了Q/YHY 01—2003《饲料级磷酸三钙》企业标准。本试验即采用该标准作为试验样品的分析标准(见表1)。
3 工艺评价的试验内容
3.1 试验所用原料
评价试验选用的磷矿粉为云南省低重金属磷矿,编号为K-A和K-B两个矿样。其化学组成见表2:
3.2 磷矿软化点的测定
温度是烧结反应的重要条件之一,而原矿的软化点、熔点是确定磷矿烧结脱氟反应温度的基础,是选择生产工艺条件的一个重要参数。不同矿种、不同添加物和添加量对物料的软化点和熔点都有不同程度的影响。评价试验采用HR-3C灰熔点测定仪对多个磷矿和不同配方的混合物料进行了软化点、熔点的测定。根据所测得的结果在试验中指导反应温度的调整。
从表3的测试结果可知,磷矿原矿的软化点、熔点一般大于1 500℃。磷矿中加入磷酸或脱氟剂,都会引起磷矿软化点、熔点的变化,磷矿的流动温度(熔点)、软化温度随磷酸加入量的增加而不断降低。磷矿产地不同、化学组成、杂质含量和配方不同,磷矿软化温度也不同,最高降幅达100℃以上。因此在工艺生产中应充分考虑到配方变化对矿样软化点、熔点的影响,及时调整工艺控制参数。