2 我国钼酸铵晶体的生产工艺与设备现状
目前,我国生产的钼酸铵产品大致有5种[4]。其中,按照它们的水溶解性划分,大致有水易溶性与水难溶性等两类。前者为第1类钼酸铵产品,如二钼酸铵、七钼酸铵。该产品具有较高的水溶解性,因此,必须经过加热、蒸发与浓缩、结晶与干燥等过程。它们采用加热结晶较为有效;后者为第2类钼酸铵晶体产品,如四钼酸铵、八钼酸铵、十二钼酸铵等,基本是酸沉反应。它们采用冷却结晶较为有效。
表4是5种钼酸铵晶体的名称、化学式、溶解性、生产条件、应用以及相结构与形貌等资料。图1是5种钼酸铵晶体形貌的显微照片的比较。图1、表4表明,第1类钼酸铵产品(二、七钼酸铵)的质量直接受制于蒸发-结晶工艺与设备。第2类钼酸铵产品包括,四钼酸铵、八钼酸铵、十二钼酸铵等。四钼酸铵、十二钼酸铵晶体,受制于温热(50~75 ℃)%u结晶的微酸反应工艺与设备。八钼酸铵则受制于加热(90 ℃)的微碱反应的工艺与设备。 ]表4 5种钼酸铵晶体的名称、化学式、溶解性、生产条件、应用以及相结构与形貌等资料为了充分证明抗团聚剂在钼酸铵结晶过程中的抗团聚作用,作者尽可能地列举一些其他作者的试验结果。其中包括,文献[17]利用添加剂对二钼酸铵进行了非团聚试验。结果证明,该添加剂(作者推测是阴离子烷基铵表面活性剂),在临界浓度条件下显著地消除了二钼酸铵的团聚现象。产品的主要指标与国外产品的相一致,其中包括,费氏粒度为33 μm、松装密度为1.28 g/cm3等。
文献[18]在未添加细化剂条件下对七钼酸铵的理化指标进行了调整性试验。结果证明,为了调控客户对七钼酸铵所要求的理化指标,其中包括松装密度(1.111 1~1.428 8 g/cm3)、挥发物(<15%)。仅仅调控干燥参数(温度与时间)以及搅拌速度是不能够解决团聚问题的。
文献[19]对不同团聚度的二钼酸铵产品进行了理化指标与金属制品加工性能之间的相似关系进行了研究。图2是团聚度不同的二钼酸铵显微照片。表5是团聚度不同的二钼酸铵理化指标。照片证明,非团聚体的粒度较为均匀;轻团聚以及重团聚体的粒度分布很宽。非团聚前驱粉体是生产非团聚钼粉以及钼制品的基础。为了推进我国粉冶水平的需要,均匀化钼酸铵的研究与应用具有非常重要的现实意义。表5证明,非团聚体的费氏粒度与松装密度最高。 表5团聚度不同的二钼酸铵理化指标
3 间歇式与连续式结晶器类型与特性
3.1 间歇式与连续式蒸发结晶器简介
所谓间歇式结晶器是指一种槽形容器,利用夹套或槽内蛇形管加热或冷却溶液。其结构简单、加热、蒸发以及结晶过程分步进行。生产强度低、适合小批量生产(例如化学试剂、生化试剂等)。为了强化传质、蒸发速度,往往在其中增设搅拌桨。得到的产品粒度较粗、晶族夹带母液、产品纯度以及产品质量稳定性较差。
所谓连续式蒸发结晶器是指溶液的加热、蒸发以及结晶同时在不同容器内进行。其主要结构形式有3种,其中包括强制外循环式、循环筒-挡板式结晶器以及奥斯陆流化床式等连续蒸发结晶设备等。它们的基本设计思路是使3区独立,即加热、蒸发与浓缩以及结晶室分区,同时进行作业。其中特别关键的部件是结晶室的结构。它直接关系到产品的结构、相貌、纯度及其粒度分布等性能。此外,连续蒸发结晶设备还有热力蒸汽再压缩(tvr)及低温蒸汽结晶(mvr)等设备。
已经知道,第1类钼酸铵结晶,包括二钼酸铵、七钼酸铵。它们的形貌与粒度分布尤其取决于蒸发与浓缩、结晶与干燥等结晶过程中工艺参数的控制;在优化工艺条件下,设备就是决定的因素。文献[4]指出,国外公司采用连续结晶器生产的二钼酸铵产品为分散态、松装密度低、流动性好;国内公司基本采用间歇式蒸发-结晶设备生产的同类产品为[ll]团聚态、松装密度不高、流动性较差。为了迅速提高我国二钼酸铵、七钼酸铵晶体的产品质量,我们应当尽大力推进连续式蒸发-结晶器的使用,以确保优化工艺得以实现,产品质量得以提高,实现规模化生产。文献[12]指出,目前,国内公司生产的二钼酸铵(adm)、七钼酸铵(ahm)基本采用间歇式、机械搅拌釜设备,产品粒度不均匀,因此急需进行技术改造,以提高产品质量。
通常,按照过饱和方式分为升温结晶和降温结晶。按照循环方式分为母液循环以及晶浆循环。按照操作方式分为间歇式和连续式。目前,我国钼酸铵结晶方式不但是间歇式,而且,或者是降温结晶,母液不作循环。其产品的杂质含量高,晶体团聚,严重影响金属制品质量的提高[5,11]。加热、蒸发与浓缩、结晶等过程同在一个机械搅拌釜内进行,互相分部完成。即先加热,后蒸发,达到一定饱和度后降温或保温静态结晶,因此过程参数难以控制,产品粒度、晶型等都不稳定。
表6列举了6种结晶器的类型和特点。其中包括间歇式以及连续式。连续式蒸发结晶器有3种主要结构形式,其中包括强制外循环式、循环筒-挡板式以及奥斯陆流化床式等连续蒸发结晶器。它们的基本设计思路是将3区独立,即加热、蒸发与浓缩和结晶室分开。其中特别是结晶室的状态关系到晶体结构、相貌、纯度及其粒度分布等性能。此外,连续蒸发结晶设备还有热力蒸汽再压缩(tvr)及低温蒸汽结晶(mvr)等结构形式。 表6 6种结晶设备的类型和特点
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