饲料级磷酸氢钙作为一种常见饲料矿物质添加剂, 磷元素与钙元素含量最高, 其中磷元素及钙元素比值与动物骨骼磷钙含量较为相似, 非常容易被动物消化吸收, 合理的添加能完全满足动物的生长需要;在配合饲料内应用, 肉及奶等产量都可以得到显著提升, 具有良好经济效益及社会效益, 在饲料内应用已经得到了世界各国的认可。
饲料级磷酸氢钙也别称之为磷酸二钙, 分子式Ca HPO4·2H2O, 相对分子量为172.09, 呈松散白色粉末晶体, 呈中性偏弱碱性, 溶于稀酸, 无法溶解于乙醇溶液, 微溶于水, 吸湿性小, 灼烧失重25-26%, 堆密度800-1100kg/m3, 没有任何味道, 在空气中相对稳定。磷酸氢钙对于温度变化十分灵敏, 加热至900C左右逐渐失去结晶水, 一旦加热到109℃之后, 会失去一个结晶水, 外部温度超过120℃结晶水会全部失去, 进而形成无水磷酸氢钙。无水磷酸氢钙属于三晶体, 外部温度上升到400℃之后, 磷酸氢钙就会转变为焦磷酸钙。
纯磷酸氢钙中钙含量为41%, 与动物骨骼组成内容十分相似, 非常容易被动物消化吸收, 并且参与到动物新陈代谢内, 构建动物所需要的维生素及酶, 可以有效提升动物骨骼磷钙含量, 属于目前使用最为广泛饲料磷酸钙盐添加剂。
磷酸氢钙属于白色粉末, 并且质地相对疏松及均匀。磷酸三钙颜色相对较深, 其中杂质含量较高, 固体颗粒大小存在较大差别。磷酸氢钙对于温度变化较为灵敏, 一旦外部环境温度较高, 磷酸氢钙非常容易分解, 磷酸三钙具有良好热稳定性, 进而磷酸三钙与磷酸氢钙可以在高温状态下灼烧, 磷酸三钙含量基本上保持固定不变, 磷酸氢钙含量显著减少, 含量大约减少30%左右。
饲料磷酸氢钙在化学鉴别上, 首先取少量磷酸氢钙样本, 与硝酸银溶液混合, 磷酸三钙并不会与硝酸银溶液发生化学反应, 磷酸氢钙与硝酸银溶液反应会出现少量浅黄色沉淀;在取一定数量试样添加到醋酸溶液内, 并且在添加一定数量酒石酸, 反应溶液处于70℃烤箱内烘烤, 溶液在烘烤几分钟之后, 化学反应溶液才会出现溶液;磷酸氢钙溶液在与硝酸银溶液发生化学反应内, 很短时间内就会出现黄色沉淀。由于磷酸氢钙属于弱碱性物质, 进而非常容易溶解到硝酸或者是盐酸等酸性溶液内, 磷酸三钙并不会溶液到酸性溶液内, 这样可以取少量稀盐酸溶液, 一旦试样快速溶解到稀盐酸溶液内, 并且溶液颜色清亮, 该物质为磷酸氢钙。要是试样没有溶解到稀盐酸溶液内, 溶液出现浑浊情况, 该物质为磷酸三钙。与此之外, 在对磷酸氢钙鉴别内, 还可以通过鉴别试样内磷元素及钙元素比例形式, 对试样类别鉴定, 磷酸氢钙内磷元素含量大约为15%, 钙元素含量大约为22%, 磷酸三钙内磷元素含量大约为18%, 钙元素含量大约为28%。
动物在成长发育过程中, 需要磷元素及钙元素作为补偿。早在19世纪, 研究人员就已经开始将提取之后的磷酸钙盐作为一种添加剂, 添加到动物饲料内, 进而促进动物生长, 满足动物生长过程中对于磷元素及钙元素的需求。在上世纪50年代之后, 世界各国开始大量借助磷矿为原料, 生产磷酸钙盐, 取代传统饲料添加动物骨粉方式, 借助磷酸钙盐提升动物体内磷元素及钙元素, 进而带动养殖业进一步发展建设。
现阶段, 我国饲料磷酸钙盐在生产及销售上, 主要以磷酸氢钙为主, 只有少量生产磷酸一二钙及磷酸一钙。按照我国磷酸钙盐市场发展趋势来说, 磷酸一钙及磷酸一二钙需求数量显著增加, 有要替代磷酸钙盐趋势, 而磷酸氢钙依旧是饲料磷酸盐主要成分。由图一可知, 在2007年我国饲料磷酸氢钙产量仅仅为250万吨, 到2014年我国饲料磷酸氢钙产量已经超过300万吨, 2016年达340万吨, 这段时期, 我国的养殖业发展迅速。但随着近年来环保的压力, 部分小型的厂家受环保的影响以及养殖利润的收窄, 小型厂家将会被迫停产。后期磷酸氢钙有可能被磷酸一二钙所代替, 从环保以及吸收利用的角度来看。
饲料磷酸氢钙生产上, 具有多种生产方法, 主要可以划分为两种类别, 分别为回收法及矿物加工法。其中副产回收法在生产饲料磷酸氢钙上, 主要通过骨粉法生产加工完成, 骨胶厂借助盐酸形式, 将骨胶内的油脂去掉, 然后在借助石灰乳中和处理, 由于存在动物疾病传染及高温天气易变质, 这种生产方法在应用上有一定局限性;矿物加工法在应用上, 首先是将磷矿石磨成矿浆或矿粉, 与浓硫酸反应, 萃取出粗磷酸, 磷酸进行脱氟、脱砷等工段的净化后形成精磷酸;对精磷酸进行沉淀、结晶、离心、干燥后得到饲料磷酸氢钙。
按照磷酸生产净化工艺的不同分为两种, 分别为热法和湿法。其中热法在磷酸加工中, 借助电炉对磷矿进行还原处理, 通过水解加工及氧化形式, 将磷酸加工处理为磷酸盐;湿法主要是硫酸与磷矿反应, 得到磷酸, 对稀磷酸进行净化中和。
磷酸全称为正磷酸, 化学分子式为:H3PO4, 属于现阶段应用十分含氧无机酸。纯磷酸化学密度为1.8, 属于三元中强酸, 因此具有酸性物质相同性质。
磷酸及磷酸盐溶液内, 磷酸根采取离子方式存在与溶液内。一旦酸性溶液酸性为4.5, 磷酸根所存在的离子为PO4-, 溶液要是属于碱性溶液, 磷酸根以HPO42-形式存在。
只有部分磷酸氢钙企业在骨胶熬制中通过盐酸进行分解处理, 然后在中和溶液方式获取饲料磷酸氢钙, 大部分都借助湿法工艺与热法工艺生产饲料磷酸氢钙。热法在应用中, 主要通过燃烧黄磷形式, 将黄磷转变为五氧化二磷, 湿法在应用中, 通过磷矿与盐酸发生化学反应, 进而制造磷酸, 但是这种方式所制造的磷酸内杂质较多。
热法工艺表示在石英存在情况之下, 磷矿石放置到电炉内, 通过焦炭还原形式, 生产单质磷元素, 进而呈现气态浸出, 在空气环境之下形成五氧化二磷, 借助水溶液浸取磷酸。热法工艺生产流程属于强吸热化学反应, 基本上都是在1000℃环境之下发生, 在这种化学反应环境之下, 磷元素会以气体状态浸出。
热法磷酸在生产加工过程中, 所涉及到的物质相对较少, 进而杂质相对较低。因此, 热法工艺在饲料磷酸氢钙生产内应用, 磷酸氢钙产品质量较高, 特别是重金属含量较低。在上世纪90年代之前, 热法磷酸是加工磷酸主要工艺。而热法磷酸在加工生产整个流程中, 电能消耗数量相对较高, 同时在生产加工上会产生有毒气体与粉尘, 对于生态环境造成严重影响。由于世界能源短缺情况逾加严重, 湿法工艺越加完善成熟, 热法工艺开始逐渐消失到磷酸氢钙生产, 现在热法工艺已经逐渐退出磷酸氢钙生产。
湿法工艺在磷酸氢钙中应用, 主要通过硫酸与磷矿石反应, 通过过滤及分离形式, 生产粗磷酸, 然后在经过净化工艺形成产生纯磷酸。湿法工艺与热法工艺相比较, 湿法工艺生产成本大约降低了30%, 磷酸氢钙纯度所存在的差别并不显著, 所以磷酸氢钙开始逐渐应用湿法工艺生产。现阶段, 世界在对磷酸氢钙生产中, 主要通过湿法工艺加工。按照无机酸类别, 湿法工艺主要可以分为三种类别, 分别为盐酸法、硫酸法及硝酸法。
盐酸与磷矿在发生化学反应内, 会产生磷酸溶液及氯化钙, 所产生的杂质通过分离方式处理。在化学反应内, 还会产生一定数量氟化硅, 通过气态形成溢出, 部分氟硅酸还会溶解到盐酸溶液内。在化学反应内所产生的氯化磷酸二氢钙晶体颗粒相对较小, 为了能够方便将氯化钙溶液过滤, 因此盐酸应用数量应该适当增加一些。通过盐酸对磷矿体系分离, 出来无法溶解到酸溶液内, 其他物质都可以溶解到酸溶液。所以, 在对粗磷酸分离处理内, 最为关键内容为酸盐法湿法工艺。
硫酸在对磷矿发生化学反应内, 进而生成磷酸。磷酸在发生化学反应内, 所生产的caso4, 并且以水合物形式存在。硫酸钙晶体形状存在差别, 生产条件之间也存在显著差别, 进而针对性生产工艺也存在差别。工业生产要求, 硫酸法湿法磷酸工艺生产内, 硫酸钙水合物晶体形式存在显著差别, 主要可以分为三个流程, 分别为无水流程、半水流程及二水流程。但是硫酸法在应用中, 需要产生大量的磷石膏, 非常容易造成环境污染, 增加磷酸氢钙生产成本。
现阶段, 国内外研究人员对于硝酸法研究文献相对较少, 有关文献报道数量较少。最早是由荷兰研究人员通过磷酸分解实验内发现, 磷酸生产质量大约为40%, 实验反应温度控制在80℃左右, 化学反应速度主要受到钙离子转移影响。硝酸法在生产磷酸氢钙内, 并不需要添加辅助剂, 进而所产生的饲料磷酸氢钙可以符合有关标准, 但是硝酸法在饲料磷酸氢钙内生产前景并不明朗。
伴随着我国对饲料磷酸氢钙需求量不断增加情况下, 我国磷酸氢钙生产企业所具有的设备相对简单, 技术水平滞后, 资金投入比例较低, 人才短缺问题越加突出, 这些问题也开始越加显著, 造成磷酸氢钙产量无法满足市场需求。
在我国饲料磷酸氢钙生产企业内, 大部分都属于私营企业, 进而缺少十分严苛生产管理标准, 接受过专业化工生产管理方面教育人才数量十分有限, 饲料磷酸氢钙产品加工质量稳定性得不到保证。
首先, 我国饲料磷酸生产在今后发展中, 有关化工部门需要构建饲料磷酸氢钙组织协会, 进而对饲料磷酸氢钙行业发展进行规划, 保证磷酸氢钙发展具有专门指导;其次, 饲料磷酸氢钙组织协会需要对不同工艺流程进行整合, 推动饲料磷酸氢钙规模化生产, 提升饲料磷酸氢钙行业经济规模, 提升磷酸氢钙技术含量, 构建磷酸氢钙样板工程, 显著提升我国饲料磷酸氢钙生产工艺技术水平, 缩短我国饲料磷酸氢钙与发达国家之间的差距。
饲料磷酸氢钙生产, 由于湿法在应用中具有良好效果, 进而需要增加对湿法饲料磷酸氢钙研究, 增加硫酸及磷矿消耗数量, 有效降低磷酸氢钙生产经济成本。正式由于磷酸氢钙在饲料内应用, 可以有效满足动物对于磷元素及钙元素需求, 容易被动物消化吸收, 具有良好发展前景。但是由于我国磷酸氢钙在生产中还存在一定问题, 进而在今后发展建设中磷酸氢钙还需要进一步完善, 规范磷酸氢钙发展规划, 推动我国饲料磷酸氢钙进一步发展。
摘要：饲料级磷酸氢钙工艺在实际应用上, 磷收率相对较高, 并且矿石含量要求相对较为低下, 能源消耗低, 进而具有良好发展前景。现阶段, 磷酸氢钙工艺在应用上, 对于有关机械设备腐蚀性能要求较为严苛, 部分磷矿因杂质含量不同, 所萃取出的磷酸在沉淀过滤过程中难度相对较高, 在沉淀处理方面需要进一步提升。本文在对我国饲料磷酸氢钙生产工艺分析研究上, 对生产方法进行了解, 进而对饲料磷酸氢钙发展前景进行了解, 希望能够对饲料磷酸氢钙生产工艺有着更加深入分析。
关键词：饲料磷酸氢钙,生产现状,发展前景
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