磷石膏固相球磨制备尿素石膏的研究.pdf

第34卷第1期
非金属矿
Vol34 No
2011年1月
Non-metallic Mines
January, 2011
磷石膏固相球磨制备尿素石膏的研究
许春风”邓跃全董发勤解忠雷何江洪付鹏
(1西南科技大学材料学院,四川绵阳621010;2固体废物处理与资源化省部共建教育部重点实验室,四川绵阳621010)
摘要采用固相球磨制备的方法,以磷石膏和尿素为原料制备尿素石膏。通过单因素实验考察了各工艺条件对反应转化率的影响;再进
行正交设计,优化了磷石青固相球磨制备尿素石膏的工艺参数;并通过XRD对产物进行了物相分析。研究表明,磷石膏固相球磨制备尿亲石膏的
优化工艺条件为:反应温度为55℃,反应时间为40min,球料比为6:1,转速为600 r/anin,此条件下,反应的平均转化率达89.38%;XRD分析表明
球磨过程中没有副反应发生。本法具有投资小,产率高,产量大,能耗低,实用性强等特点,对国家节能减排和粮食增产具有重要意义。
关键词磷石膏固相球磨制备尿素石膏
中图分类号:X781.3;S143,1文献标识码:A文章编号:100090980201)01-0021-05
Study on Preparation of Urea-gypsum by Solid-phase Ball Milling from Phosphogypsum
Xu Chunfeng Deng Yuequan Dong Faqin Xie Zhonglei He Jianghong Fu Peng
(I School of Material, Southwest Univ of c. Tech, Mianyang, Shichuan 621010 The Ministry of Education Key Laboratory of Solid Waste
Disposal and Resource Builded by Province and the Ministry of Education, Mianyang, Shichuan 621010
Abstract Urea-gypsum was prepared by solid-phase ball milling from phosphogypsum and urea as the raw material. The influences of factors
on the conversion of reaction were studied by the single factor experiment. The technological conditions were optimized by the orthogonal design, and
the phase compositions of product were revealed by XRD analysis. The results showed that the optimum technical conditions were as follow: reaction
temperature was 55C, reaction time was 40min, ball-feed ratio was 6: 1, rotational speed rate was 600 r/min, and under these conditions the average
conversion of reaction could reach 89.38% XR analysis indicated that there was n side reaction during ball milling. The method was characterized
by its small investment, high yield, low energy consumption, strong practicability, and has significances to energy conservation and emission reduction
and grain production increase in China
Key words phosphogypsum solid-phase ball milling preparation urea-gypsum
磷石膏是湿法磷酸生产过程中排放的工业废渣,肥,但其肥料利用率仅为30%~40%,易溶尿素的
主要成分是CaSO42H12O,通常每生产1t磷酸可排放大量流失不仅造成了经济和资源的巨大浪费,还会对
5t磷石膏?。目前,世界磷石膏年排放量达2.8亿t,江、河、湖泊等水体造成严重的富营养化污染
我国也已超过500万t,其中约20%排入河流及大
尿素石膏由于本身较低的溶解度,不需包膜或改
海,70%被堆放,只有10%被用来再生利用。磷石性,即可缓慢地释放出尿素,既不会因为浓度过高而
膏的任意排放不仅污染环境、占用大量土地,更是一引起烧苗,又能满足作物各个生长阶段的需要,预期
种资源浪费的行为。磷石膏资源化研究既是解决环有显著的粮食增产效果,还能提高肥料利用率,减少
境污染的需要,也是发展循环经济、有效利用资源的氮的排放,降低环境污染,是一种潜在的优质高效绿
需要。作为一种潜在资源,磷石膏在农业上的利用价色环保的天然缓释氮肥。
值很大。磷石膏呈酸性,pH值为1~4.5,可用作土壤
石膏与尿素制备尿素石膏按化学方程式(1)进行:
改良剂改善盐碱地,提高土壤的渗水性;同时,磷石膏
Caso 2H O+4C(NH)=CASO,'4CO(NH,)#2H,O
含有植物生长所需的磷、硫、钙、硅等各种营养元素,
因此可直接用于农业生产6?
关于尿素石膏的制备曾报道过两种方法,即冷却
尿素石膏是4分子尿素取代石膏中结晶水所得析出法和熔融法"2。冷却析出法是在尿素的过饱
的化合物,其溶解度较低,30℃时,水中的溶解度为和溶液中加入少量的石膏,于80℃长时间搅拌反应
3.67g,仅为尿素的3.5%。尿素是最常用的速效氮缓慢冷却,结晶制得尿素石膏的方法,该方法周期长,
产率低。嫆融法是使尿素与石膏于熔融状态下反应
收穑日期:2010-11-26
基金项目:先进建筑材料四川省重点实验室培养重点项目(8 ZXPII1
数小时,冷却结晶而成,该方法不仅反应温度高,能
通讯联系人,E-mai: xuchunteng19860307@163com。
耗大,而且对设备要求苛刻,投资大,难以实现大规模