磷酸铵镁流化床结晶反应器的设计

王 强，张 莉*，田凌霄，周晓华，韦 斌

1.武汉工程大学化学与环境工程学院，湖北 武汉 430205；2.湖北楚星化工股份有限公司，湖北 宜昌 443000

磷作为一种不可再生的资源［1］，在动植物生命体承担着重要的作用，自然界中的磷主要来源于磷矿，通常人们在对磷矿进行开采过程中，或者在进行磷产品的使用过程中，不可避免的会使部分磷流失在环境中，而水环境中磷的过量则会造成水体的富营养化［2］，导致水环境的生态平衡遭到一定程度的破坏。为了降低磷污染对水环境造成的影响，同时符合当今社会提倡的可持续发展的理念［3］，磷酸铵镁结晶法除磷逐渐被人们重视，且该法生成的结晶产物磷酸铵镁是一种较好的缓释肥［4］，在农业上对促进农作物的生长有较好的效果，创造环境效益的同时也创造了经济效益。在合成磷酸铵镁过程中反应器是核心装置，反应器的类型与设计直接关乎产物的纯度，目前合成磷酸铵镁较多的是搅拌式反应器为主，但其存在合成的产品纯度低和杂质较多等缺点，而流化床反器由于其特殊的结构，可以克服搅拌式反应器的不足，本文通过产物的结晶原理及性质选择以流化床反应器为主体进行反应器优化设计。

1 磷酸铵镁结晶理论分析

1.1 磷酸铵镁结晶原理

当溶液或废水中含有PO43-，向其加入定量的Mg2+与NH4+，若三者离子的浓度积大于其溶度积常数时（Ksp=2.5×10-13，25 ℃）［5］，将 pH 值调节至8.5～10.0 之间，溶液则自发生成磷酸铵镁晶体，化学反应如下［6-7］：

1.2 晶体的形成机理

结晶物的形成需要经历晶核的形成与晶核的生长2 个过程方可最终形成沉淀［8］，见图1 所示。……