在化學的奇妙世界里,重過磷酸鈣以其獨特的性質和廣泛的應用,成為了農業生產中不可或缺的重要角色。今天,就讓我們一同走進重過磷酸鈣的世界,揭開它神秘的面紗。?
一、認識重過磷酸鈣?
重過磷酸鈣,簡稱重鈣,又稱三料過磷酸鈣或三倍過磷酸鈣 ,其主要成分包含 Ca (H?PO?)??CaHPO?,一般來說,它幾乎全部由帶有一個結晶水的磷酸一鈣構成,基本不存在雜質。重鈣的有效磷(P?O?)含量頗高,處于 45% - 52% 這個區間 ,主要成分是水溶性的磷酸一鈣,并且含有 4% - 8% 的游離酸,不過它并不含硫酸鈣。從外觀來看,重過磷酸鈣呈現出深灰色或者灰白色,形態有顆粒狀的,也有粉末狀的 。它適宜長途運輸,儲存起來也較為方便。在溶解性方面,它易溶于鹽酸、硝酸,放入水中也能溶解,然而幾乎不溶于乙醇 。需要注意的是,重過磷酸鈣受潮之后容易結塊,當加熱到 100℃時會失水。它的吸濕性和腐蝕性相較于過磷酸鈣更強 ,特別是粉狀的重過磷酸鈣,更容易出現結塊的情況。不過,值得一提的是,由于它不含鐵、鋁、錳等雜質,所以即便吸濕了,也不會發生磷酸退化現象。?
二、重過磷酸鈣的生產?
制造重過磷酸鈣,主要原料是磷礦粉和磷酸 。這其中,原料里所含的鐵、鋁以及鎂等雜質,對生產過程以及最終產品的質量有著很大的影響。要是這些雜質的含量過高,會使得產品以及生產過程中的中間物料變得粘結,這樣一來,物料的流動以及裝卸、運輸都會變得困難 。而且,要是磷酸中鐵、鋁、鎂離子的濃度過高,還會降低磷酸中氫離子的活性,進而削弱磷酸分解磷礦的能力 。所以,總體而言,和過磷酸鈣的生產相比,制造重過磷酸鈣對磷礦的要求更為嚴苛 。?
其主要的生產反應式如下:?
Ca?(PO?)??F + 5H?SO? + 10H?O → 3H?PO? + 5CaSO??2H?O + HF↑?
Ca?(PO?)??F + 7H?PO? + 5H?O → 5Ca (H?PO?)??H?O + HF↑?
磷礦與磷酸的用量配比,能夠依據需要,通過控制產品中五氧化二磷與氧化鈣的摩爾比來實現,通常這個摩爾比控制在 0.95 - 1.0(質量比為 2.41 - 2.54) 。而從經濟角度考量,最為合適的配比,則需要通過實驗來確定 。?
粉狀重過磷酸鈣的生產過程,和過磷酸鈣的生產過程較為相似 。在生產中,對磷礦粉的細度要求比生產過磷酸鈣時更高,一般要求 80% - 90% 的磷礦粉能夠通過 200 目 。濃度(含 P?O?)在 48% - 52%、溫度為 60 - 70°C 的磷酸,與磷礦粉發生反應,這個反應時間大概在 0.5 - 3min ,反應生成的料漿在化成室內停留 5 - 20min ,之后固化的物料經過切碎,被送到熟化倉庫,在倉庫中經過 3 - 4 周的熟化,就可以出廠了 。?
從 20 世紀 60 年代初開始,一種能夠直接制造粒狀重過磷酸鈣的生產方法被廣泛采用 。在這個方法中,濃度為 38% - 40% 的磷酸,在 2 - 3 個串聯的、用蒸汽加熱的攪拌式反應器內進行反應,反應時間持續 30 - 120min ,反應溫度維持在 90 - 100°C 。反應產生的料漿被送入造粒機,在造粒機內,與后系統返回的細粒料一起進行造粒 ,造粒完成后再經過干燥和篩分,最終制得粒徑大約在 2 - 4mm 的粒狀產品 。