由试验结果分析可知,随着物料的反应时间的增加,磷矿的脱氟率明显提高。当物料在高温炉内的停留时间不小于45min时,脱氟率可达98%以上,产品的氟含量和磷含量都能达到优等品指标要求。但反应停留时间太长,磷矿的脱氟率、磷转化率不再增加,反而有下降的趋势。反应时间无端延长也不利于节能降耗。
3.4.5 优惠工艺条件试验
通过以上工艺条件试验,确定最佳的工艺控制条件为:①物料的CaO/P2O5摩尔比为2.50~2.60;②脱氟剂(AMP)的加入量为磷矿粉用量的4%~8%;③烧结温度为1 250~1 300℃;④烧结时间为45~60min。
根据以上确定的优惠工艺控制条件,对云南、四川、贵州湖北的磷矿进行了优惠工艺条件的验证试验,其结果与韩国产品进行了分析对比(见表8)。
通过以上结果可知,本工艺配方及工艺控制条件用于不同地区低重金属磷矿生产饲料级磷酸三钙可行。云南、贵州和四川磷矿生产的产品磷含量可达到Q/YHY 01—2003《饲料级磷酸三钙》企业标准的优等品标准,湖北磷矿生产的产品磷含量达到Q/YHY 01—2003《饲料级磷酸三钙》企业标准的一等品标准。贵州,湖北磷矿的烧结脱氟反应温度为1 300℃比云南矿高50℃,贵州磷矿脱氟剂用量比云南磷矿高4%。通过工艺配方的适应性试验证明,所开发的脱氟剂对不同磷矿具有广泛的适应性。与韩国产品对比,能达到国外同类产品的质量指标。
3.4.6 试验产品的物质结构分析
磷酸三钙存在两种形态,α-型和β-型,纯净的磷酸三钙在1 180℃时,β-Ca3(PO4)2会转化为活性较好的α-Ca3(PO4)2,但在冷却过程中α-Ca3(PO4)2会缓慢地转化为β-Ca3(PO4)2。根据美国F.T尼尔逊的研究发现,当有MgO、Al2O3和Fe2O3等杂质存在时,这些杂质会阻止β型转变成α型,使β-Ca3(PO4)2保持稳定。当磷矿中添加磷酸后,所生成的磷酸三钙基本上都是β型。本评价试验结果也证明了这个论述。
我们对云南、贵州、四川、湖北磷矿所制得的磷酸三钙产品和韩国磷酸三钙产品进行了X-射线衍射物相定性分析结果为:所有磷矿生产的脱氟磷酸三钙产品的主体物质结构均为β-Ca3(PO4)2。由于不同磷矿的杂质组成存在差异,杂质所形成的物质结构也不相同见表9。
4 结论
以云南低重金属磷矿为原料,按磷矿-磷酸-脱氟剂(AMP)工艺配方进行饲料脱氟磷酸三钙试验,所得最佳工艺配方及控制条件适应于云南及贵州、湖北、四川等地的低重金属的矿种。