大顆粒元明粉生產(chǎn)工藝的實驗研究

大顆粒粉末具有顆粒少、顆粒少、流動性好等優(yōu)點。因此，它適用于現(xiàn)代直線生產(chǎn)工藝。目前,大顆粒元明粉主要應(yīng)用于洗衣粉生產(chǎn)的后配料工序,不僅能夠大幅度地降低噴料工序能耗,而且能夠避免流水線生產(chǎn)中粉塵帶來的污染。中國目前許多洗衣粉生產(chǎn)廠家都在積極改造設(shè)備,嘗試后配料,市場需求的大顆粒元明粉粒度要求達(dá)到180～250μm。大顆粒元明粉價格比普通元明粉高出70～80元/t,利潤空間較大。因此,大顆粒元明粉市場正處于上升階段,國內(nèi)外市場潛力巨大,需求量很有可能增大,具有廣闊的發(fā)展前景。南風(fēng)集團(tuán)各公司的元明粉生產(chǎn)工藝不能直接生產(chǎn)出大顆粒的產(chǎn)品,只能通過篩分來得到大顆粒產(chǎn)品。其缺點是產(chǎn)量太低,>180μm粒子僅占30%左右(質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同),>250μm粒子僅占10%,因此不能大批量地滿足市場需求。針對這種生產(chǎn)狀況,通過實驗制備了大顆粒的產(chǎn)品,>180μm粒子達(dá)到95%,>250μm粒子達(dá)到90%。為目前工業(yè)化大批量生產(chǎn)大顆粒元明粉提供了技術(shù)條件。1理論分析元明粉生產(chǎn)中,蒸發(fā)過程也是一種結(jié)晶過程。根據(jù)結(jié)晶學(xué)理論,影響顆粒長大的因素很多。結(jié)合生產(chǎn)實際,影響因素有以下幾個方面。1外來物質(zhì)影響產(chǎn)品晶習(xí)晶體形狀對于蒸發(fā)溶液,隨著pH改變,或者有很少量的外來物質(zhì)如鈣、鎂離子存在時,或懸浮物存在時(與溶液的透明度有關(guān)),可能會造成產(chǎn)品晶習(xí)(晶體形狀)的改變,從而影響產(chǎn)品晶粒的改變。2控制產(chǎn)品粒度蒸發(fā)過程中,如果要獲得顆粒較大的晶體,可以向接近飽和溶液中加入適當(dāng)數(shù)量和適當(dāng)粒度的晶種,使溶質(zhì)在晶種表面上生長,通過攪拌,使晶種均勻懸浮在整個溶液中,以避免初級成核,用此方法來控制產(chǎn)品粒度的大小。另外,由于晶種的加入,會使料液中結(jié)晶的物料在晶種表面上結(jié)晶,而不沉淀在管壁上,能夠阻止在傳熱面上形成垢層,減少了蒸發(fā)罐結(jié)垢,進(jìn)一步提高了傳熱效率,提高了產(chǎn)量,降低了能耗,減少了生產(chǎn)中洗罐次數(shù)。3善晶習(xí)的應(yīng)用向硫酸鈉清液中加入添加劑A有助于改善晶習(xí),得到的晶體形狀從長條形變成短粗狀,在生產(chǎn)過程中不易折斷,避免產(chǎn)生許多粉末,因此能獲得粒度較大的產(chǎn)品。2實驗部分2.1配方a試劑、晶種元明粉、添加劑a主要原料:十水硫酸鈉。輔料:硫酸、燒堿和純堿(試劑)、晶種(元明粉)、添加劑A。設(shè)備與儀器:電爐、燒杯、搪瓷鍋、攪拌器、溫度計、離心機(jī)等。2.2硫酸鈉清液的制備將原料十水硫酸鈉加入搪瓷鍋,加水,加熱,溶解,澄清,制成密度1.26g/cm3的接近飽和的硫酸鈉清液。分別對硫酸鈉清液改變工藝參數(shù)(溶液的pH,鈣、鎂離子含量,透明度,加入晶種,加入添加劑A)后,再進(jìn)行蒸發(fā),蒸到固液體積比為1∶1時,離心分離,干燥得到產(chǎn)品。2.3標(biāo)準(zhǔn)2+m的k-b法w(Na2SO4)≥99%,w(Ca2+,Mg2+)≤0.15%,w(Cl-)≤0.35%,w(>180μm粒子)≥95%,w(>250μm粒子)≥90%。3結(jié)果與討論3.1產(chǎn)品數(shù)量的測定實驗條件:硫酸鈉清液1000mL,密度1.26g/cm3,蒸發(fā)時間60min,產(chǎn)品250g,下同。對硫酸鈉清液的pH從原始值8.31加酸分別調(diào)到中性或偏酸性時,蒸發(fā)所得產(chǎn)品,粒度幾乎沒有變化(見表1)。溶液的pH增大時,由于溶液中含有鈣、鎂雜質(zhì),會生成氫氧化鈣、氫氧化鎂沉淀進(jìn)入到產(chǎn)品中,影響產(chǎn)品質(zhì)量,所以做pH增大實驗沒有意義。3.2硫酸鈉溶液中的鈣、鎂離子含量對產(chǎn)品粒度的影響用兩堿法去除硫酸鈉清液中的鈣、鎂離子,即使使硫酸鈉清液中的鈣、鎂離子含量降至極低時,蒸發(fā)所得產(chǎn)品粒度幾乎沒有變化(見表2)。3.3蒸發(fā)產(chǎn)品的粒度硫酸鈉清液在自然沉降的基礎(chǔ)上再進(jìn)行強(qiáng)制過濾,溶液的透明度得到提高(減少溶液的懸浮物),蒸發(fā)所得產(chǎn)品的粒度有所增大(見表3)。因此,生產(chǎn)中應(yīng)盡量提高硫酸鈉清液的透明度。3.4晶種加入量對粒徑的影響向接近飽和的硫酸鈉清液中加入晶種的量由3g/L逐漸增大時,產(chǎn)品的粒度逐漸提高;當(dāng)溶液中晶種加入量增大到10g/L時,能夠大幅度地提高產(chǎn)品粒度(>180μm粒子高達(dá)95%,>250μm粒子高達(dá)91%),但是產(chǎn)品易粘結(jié)、不均勻(見表4)。因此,硫酸鈉清液中加入晶種量確定為10g/L。3.5加入量對產(chǎn)品粒度的影響向硫酸鈉清液中加入添加劑A由0.02g/L逐漸增大時,產(chǎn)品的粒度逐漸增大;當(dāng)加入量提高到0.05g/L時,能夠大幅度地提高產(chǎn)品粒度(>180μm粒子93%,>250μm粒子83%),雖然產(chǎn)品粒度不均勻,但是很松散、不粘結(jié)(見表5)。因此,硫酸鈉清液中添加劑A加入量確定為0.05g/L。3.6產(chǎn)品粒度測試綜合表4、表5的最佳工藝條件,向硫酸鈉清液中加入晶種10g/L和添加劑A0.05g/L,結(jié)果表明,不僅能夠大幅度地提高產(chǎn)品的粒度(>180μm粒子高達(dá)95%,>250μm粒子高達(dá)91%),而且粒度均勻、松散、不粘結(jié)(見表6)。表6產(chǎn)品質(zhì)量分析結(jié)果:w(Na2SO4)=99.5%,w(Ca2+,Mg2+)=0.05%,w(Cl-)=0.06%。4元明粉的生產(chǎn)1)制備大顆粒元明粉的最佳工藝條件:1m3硫酸鈉清液,加入晶種10kg、添加劑A0.05kg時,能夠生產(chǎn)出粒度均勻、符合用戶需求的大顆粒元明粉產(chǎn)品(>180μm粒子達(dá)到95%,>250μm粒子達(dá)到91%)。2)目