在上海有色网(SMM)主办的2022年中国锌产业大会暨中国锌产业高质量发展论坛暨2022(第五届)中国热浸锌技术及市场研讨会暨2022年(第十届)绿色锌盐&锌原料及钢灰交易峰会-绿色锌盐&锌原料及钢灰交易峰会上,山西卓联锐科科技有限公司研发总监李涛介绍了大颗粒七水硫酸锌的科普知识及七水硫酸锌项目的开发等方面的内容。
七水硫酸锌简介
七水硫酸锌为一般化学品,白色结晶颗粒;
其应用十分广泛,具体如下:
1. 作基肥使用,硫酸锌可用作旱地作物的基肥,如玉米、小麦、棉花、油菜、甘薯、大豆、花生等。
2. 制造锌钡白和锌盐的主要原料,也可用作印染媒染剂,木材和皮革的保存剂,医药催吐剂;还可用于防止果树苗圃的病害和制造电缆;也是生产粘胶纤维的重要辅助原料;另外,在电镀和电解工业中也有应用。
3. 能促进作物蛋白质的合成,锌与蛋白质合成密切相关,RNA聚合酶中含有锌,它是蛋白质合成所必须的酶。同时,锌不仅是核糖核蛋白体的组成成分,也是保持核糖核蛋白体结构完整性所必需的物质。锌是稳定作物细胞核糖的必要成分,作物缺锌也会减少RNA和核糖体。
4. 养殖户杀纤毛虫,硫酸锌属重金属盐类杀虫药,其在水中生成的锌离子与虫体细胞的蛋白质结合成蛋白盐,使其沉淀;另外锌离子容易与虫体细胞酶的巯基相结合,巯基为此酶的活性基因,当与锌离子结合后就失去了作用,从而达到杀灭的目的。
5. 选矿、制药、橡胶、电子、水处理、粘胶纤维和尼龙纤维等领域。
七水硫酸锌生产与精制-现状
七水硫酸锌的生产是以菱锌矿、闪锌矿等为原料进行生产;利用硫酸锌的废液进行生产。
精制过程则是蒸发浓缩和结晶。
现有生产厂家多采用单效或三效蒸发,蒸发成本高,结晶设备数量多,占地面积大,结晶效率低,生产方式粗放。
产品批间差异大,产品同质化、颗粒小,产品粒度分布不均,产品在储存与运输过程中极易板结,增加运输成本,难以满足下游客户的高端需求。
针对存在的问题进行项目开发
针对蒸发浓缩成本高的问题:可采用MVR蒸发技术,降低蒸发成本。
针对结晶设备老化,生产效率低的问题:为客户量身定做,具有独立知识产权的硫酸锌结晶器。
针对“结晶工艺落后,生产过程结垢,产品颗粒不均匀,细粉多”的问题:结晶动力学为基础的新型结晶工艺。从小试-中试-放大全流线服务。
MVR蒸发成本对比
相比于原油蒸发浓缩设备具有的生产成本高,设备自动化程度低,占地面积大,蒸发效率低等特点,公司自主研发的撬装式MVR蒸发装置蒸发成本降低80%,占地面积小,自动化程度高,蒸发效率提高。
工艺设计:
热力学数据
结构确认:水合物,溶剂化合物,晶型(在有机化合物与大分子化合物中非常关键);
溶剂筛选:产品的附加值,成本考虑,三废问题的处理等;
溶解度:决定采用何种结晶方式(蒸发还是冷却);
pH:酸碱化合物pH尤其敏感,直接影响工艺.
动力学数据
介稳区:确定加晶种时间点,非常关键的颗粒设计参数;一般操作在介稳区中进行;
成核:初级成核,二次成核;
生长:生长速率的测量,而且可以修饰不同边界生长速率以修饰颗粒外观(比如将针状颗粒修饰为颗粒状);
聚集:颗粒外观,是否有水合物,饱和度的大小等对晶体聚集动力学有直接的影响,聚集的表观为颗粒团聚和挂壁结垢。
工艺过程设计
间歇 or 连续:是否具备连续结晶的条件?
蒸发 or 冷却 or 反溶剂 or 熔融:冷却耗能最小,反溶剂对待特殊的结晶体系,熔融结晶生产超高纯产品(99.99%纯度)
结晶参数:温度,真空度,溶剂体系,结晶时间,进出料浓度,过饱和度,固体含量。
结晶设备选型
DTB结晶器:
搅拌均匀:内设导流筒,流体湍流状态;减少料液混合死角;
可连接母液细晶消除与晶种添加,为生产大颗粒产品提供一种设备选择;
夹套模式占地面积小;
独立开发的控温系统与程序,提高设备自动化水平,减少人力成本,提高生产安全。
Oslo结晶器:
适合大颗粒产品,内部自循环模式适合大颗粒的出料;
连续化操作,单个结晶釜产量大,生产效率高,占地面积小;
外循环加热或冷却;
独立开发控制程序,提高设备自动化水平,减少人力成本,提高生产安全。
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