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脲硫酸复肥工艺优化及工业化的基础研究

作　者: 吴勇
导　师: 侯翠红
学　校: 郑州大学
专　业: 化学工艺
关键词: 复合肥料脲硫酸复肥酸解剂密度粘度缓释性工艺优化
分类号: TQ444
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

清洁型脲硫酸复肥生产工艺能够直接利用中低品位的磷矿生产NPK复合肥,因其生产工艺简单、产品性能优良且在生产过程中无“三废”排放,具有较好经济效益、社会效益和环境效益。本文针对清洁型脲硫酸复肥生产工艺技术进行了深入系统的研究,主要对脲硫酸溶液的物性数据如密度、粘度进行了测定与关联,对脲硫酸溶液分解磷矿的工艺条件进行了优化,制备了脲硫酸复肥并对其氮素缓释性能进行了研究。1脲硫酸溶液密度、粘度的测定与关联。采用比重瓶法测定了组成为(尿素：硫酸：水(摩尔比)=X：1：Y；X=0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5,Y=1、2)的脲硫酸溶液在283.15K-363.15K范围内的密度；采用旋转粘度计测定了组成为(尿素：硫酸：水=X：1：Y；X=1、1.5、2、2.5、3、3.5,Y=1、2)的脲硫酸溶液在288.15K-363.15K范围内的粘度。实验结果表明：脲硫酸溶液组成一定时,溶液的密度随温度的增加而减小；温度一定时,脲硫酸溶液的密度随尿素的摩尔分率的增加而减小,随水的摩尔分率增加而减小。脲硫酸溶液的密度(p/g·cm3)与溶液中尿素摩尔分率m和溶液体系的温度(T/K)之间的关系满足如下方程：脲硫酸溶液组成一定时,溶液的粘度随温度的升高而减小。溶液粘度减小的过程可以分为三个阶段：粘度急剧减小阶段、粘度缓慢减小阶段、粘度基本不变阶段。温度一定时,溶液的粘度随尿素的摩尔分率增加呈现先增大后减小趋势,随水的摩尔分率的增加而减小。脲硫酸溶液的粘度(η/mPa·s)与温度(T/K)之间的关系可以由如下方程拟合：2脲硫酸溶液分解磷矿工艺条件的优化。考察了脲硫酸溶液分解中、低品位的磷矿过程中：反应时间、反应温度、搅拌速度、矿粉粒度、酸解剂用量、酸解剂配比、活化剂的使用等对磷矿转化率的影响,获得了脲硫酸溶液分解磷矿较优的工艺条件。在优化的工艺条件下,脲硫酸溶液分解磷矿的转化率能够达到94%左右,工艺条件的优化为脲硫酸复合肥的工业化实施提供了依据。3脲硫酸复肥的制备及氮素缓释性能的研究。采用圆盘造粒法制备了两种养分规格的脲硫酸复肥,以考察脲硫酸复肥的缓释性能。本文采用水溶出率法对普通复合肥料和脲硫酸复肥的养分释放特性进行评价,实验结果表明与普通的复合肥料相比脲硫酸复肥具有一定的缓释效果。脲硫酸复肥中的氮素有两种形态即：络合态和非络合态,其中络合态氮是以络合物CaSO4·XCO(NH2)2的形式存在,脲硫酸复肥中有缓释性的就是这部分络合态的氮。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-11
1 引言  11-23
  1.1 我国肥料使用现状及存在的问题  11-12
  1.2 复合肥料  12-13
  1.3 脲硫酸复肥研究进展  13-20
    1.3.1 脲硫酸的研究进展  13-14
    1.3.2 酸解磷矿反应速率的研究进展  14-16
    1.3.3 脲硫酸复肥工艺研究进展  16-20
  1.4 酸解磷矿动力学  20
  1.5 脲硫酸分解磷矿动力学  20-21
  1.6 课题研究的意义和内容  21-23
    1.6.1 课题研究的意义  21
    1.6.2 课题研究内容  21-23
2 脲硫酸复肥工艺理论及基础数据的测定  23-35
  2.1 脲硫酸的性质  23-24
  2.2 脲硫酸溶液基础物性的测定  24-33
    2.2.1 实验原料、试剂及仪器  24-25
    2.2.2 脲硫酸溶液密度的测定与关联  25-28
    2.2.3 脲硫酸溶液粘度的测定与关联  28-33
  2.3 本章小结  33-35
3 脲硫酸溶液分解磷矿工艺条件的优化  35-49
  3.1 脲硫酸复肥的工艺路线  35-36
  3.2 酸解磷矿的反应机理  36-37
    3.2.1 硫酸分解磷矿  36
    3.2.2 脲硫酸溶液分解磷矿  36-37
  3.3 实验原料、试剂及仪器  37-38
  3.4 实验方法  38-39
    3.4.1 脲硫酸溶液的配制  39
    3.4.2 脲硫酸溶液分解磷矿  39
    3.4.3 分析方法  39
  3.5 实验结果与讨论  39-46
    3.5.1 酸解剂用量的影响  39-41
    3.5.2 反应温度的影响  41
    3.5.3 反应时间的影响  41-42
    3.5.4 脲硫酸溶液的配比的影响  42-43
    3.5.5 搅拌强度的影响  43-44
    3.5.6 矿粉粒度的影响  44-45
    3.5.7 活化剂使用及用量对磷矿转化率的影响  45-46
  3.6 脲硫酸溶液的组成对反应后料浆粘度的影响  46-47
  3.7 本章小结  47-49
4 脲硫酸复肥的制备与性能测定  49-59
  4.1 原料、仪器与设备  49
  4.2 脲硫酸复肥的制备及养分含量的测定  49-51
    4.2.1 脲硫酸复肥的工业化生产流程简介  49-50
    4.2.2 脲硫酸复肥的实验室制备  50-51
  4.3 肥料中养分含量的测定  51-54
    4.3.1 氮的测定  51-52
    4.3.2 钾的测定  52-54
  4.4 脲硫酸复肥中氮素缓释性能的测定  54-57
    4.4.1 实验方法  54-55
    4.4.2 结果与讨论  55-57
  4.5 脲硫酸复肥的缓释机理  57
  4.6 小结  57-59
5 结论  59-61
参考文献  61-65
个人简历  65-66
致谢  66

脲硫酸复肥工艺优化及工业化的基础研究

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