濕法磷酸凈化生產工業級磷酸一銨的工藝技術現狀

田其富

摘 要：隨著我國的經濟在快速的發展，社會在不斷的進步，我國工業級磷酸一銨的生產基本都是以熱法磷酸為原料，存在能耗大、生產成本高等問題。對濕法磷酸凈化后制取工業級磷酸一銨，不僅可以降低生產成本，而且可以實現資源的梯級利用。介紹了目前國內采用濕法磷酸凈化生產工業級磷酸一銨的工藝技術現狀，并對各種工藝的特點和存在的問題進行了分析。

關鍵詞：濕法磷酸;凈化;磷酸一銨;技術現狀

0 引言

隨著國內外精細磷化工業的快速發展，市場對工業磷酸一銨的需求與日俱增。貧磷礦的開發利用一直是磷化工生產中的重要課題。濕法磷酸生產是處理磷礦石的有效方法，與濕法磷酸相比，熱法磷酸需要消耗大量能源。隨著能源日益緊張，低能耗的濕法磷酸凈化技術又重新發展起來。金正大生態工程集團股份有限公司開始了濕法磷酸生產工業磷酸一銨的研發工作。筆者研究的方法操作簡單、穩定性好、產品的磷收率高，但由于濕法磷酸中所含雜質較多，不同批次磷酸存在品質差別，導致了產品指標的不穩定。針對這種不穩定性筆者采取了磷酸陳化、脫硫、脫氟、中和及加入絡合劑等措施，降低其不穩定性，制得合格的產品。同時可根據磷酸的不同適當地調整方案來制得合格的產品。在后續的研究過程中可對原料的凈化進行技術研究，來減少微量元素帶來的影響以制得更高純度的產品。通過大量的研究試驗，在實驗室獲得了可與熱法磷酸媲美的工業級磷酸一銨，并已經在金正大云南中正公司投入生產。

1 濕法磷酸生產工業級磷酸一銨的特點

①某中化開磷化肥有限公司自主研發的兩步法生產工業級磷酸一銨工藝是根據濕法磷酸質量不穩定、雜質多的生產現狀，采用兩步中和的方法定向除去影響產品質量的各種雜質。該工藝是以濕法磷酸為生產原料，分別經脫SO24-反應、2次氨中和反應、高效濃縮、結晶、干燥等工序制得工業級磷酸一銨產品;

②某中正公司以濕法磷酸為原料生產工業級磷酸一銨，針對濕法磷酸雜質含量高的實際情況，通過濕法磷酸陳化處理制得凈化磷酸，用碳酸鈉脫氟得到的副產品氟硅酸鈉經水洗制得產品工業氟硅酸鈉。凈化磷酸再經氨中和、濃縮、結晶、干燥等工序制得工業級磷酸一銨，產品質量達到化工行業標準《工業磷酸二氫銨》（HG/T4133-2010）中規定的Ⅱ類以上產品要求。該工藝制得的工業級磷酸一銨產品具有純度高、雜質少的優點，且生產過程中產生的廢渣和廢液用于生產氮磷肥，實現了原料的充分利用;

③某化工股份有限公司50kt/a工業級磷酸一銨生產裝置具有工藝流程簡單、投資少的特點。該生產工藝通過氨化和澄清、分離、濃縮、結晶、干燥等工序制得工業級磷酸一銨，生產過程中分離的雜質進入料漿工序，最終送往肥料磷酸一銨生產裝置，實現了工業級磷酸一銨和肥料級磷酸一銨的一體化生產;

④濕法磷酸氨中和直接凈化法生產工業級磷酸一銨工藝通過濕法磷酸預凈化、氨中和、分離、濃縮、結晶、干燥等工序制得產品工業級磷酸一銨，P2O5回收率達到70%，產品工業級磷酸一銨質量分數>99.5%，具有工藝流程短、投資少、經濟效益較好等優點，在許多企業中得到了工業化應用，建成裝置的生產規模有10kt/a、30kt/a和50kt/a。

2 濕法磷酸生產工業級磷酸一銨的工藝技術現狀

2.1 磷酸一銨結晶

濕法磷酸制工業級磷酸一銨所得成品容易含水不溶物而不穩定。經過大量實驗研究出，在析晶過程中加入絡合劑不但消除了水不溶物的影響還能使結晶的晶核長大，在工業化生產中晶體不易碎還能提高磷酸一銨的養分。這樣既能得到低水不溶物的磷酸一銨又能使晶體長大。工業常用絡合劑為EDTA、EDTA二鈉、檸檬酸、檸檬酸鈉等。

2.2 濕法磷酸的預凈化

濕法磷酸中ρ（SO3）為20～45g/L，在生產工業級磷酸一銨前需除去SO3，否則產品中將含有過多的硫酸鹽，降低產品質量。濕法磷酸預凈化的目的是除去濕法磷酸中的SO3和懸浮物。將磷礦漿加入濕法磷酸中，攪拌反應一定時間，濕法磷酸中的SO3與磷礦漿反應生成磷石膏沉淀被分離，從而達到脫硫的目的。該過程進行的主要化學反應如下：CaCO3+2H3PO4Ca（H2PO4）2+CO2↑+H2O;MgCO3+2H3PO4Mg（H2PO4）2+CO2↑+H2O;Ca2++SO42-+2H2OCaSO4·2H2O↓。同時該過程還會發生以下化學反應：Ca5F（PO4）3+7H3PO45Ca（H2PO4）2+HF;Fe2O3+2H3PO42FePO4+

3H2O;Al2O3+2H3PO42AlPO4+3H2O。影響濕法磷酸預凈化過程脫硫效果的因素主要有溫度和磷酸濃度。溫度越高，磷酸濃度越高，脫硫效果越好。同時，根據化學反應工程理論，預凈化過程返混（回漿）越小，脫硫效果越好。在工業生產裝置中，合理的預凈化流程和設備可將磷酸中的ρ（SO3）降至5.0～8.0g/L。

3 結語

我國工業級磷酸一銨的生產基本上是以熱法磷酸為原料，存在能耗大、生產成本高等不足。隨著國家對資源綜合利用、節能環保的高度重視，結合濕法磷酸生產成本低于熱法磷酸、其生產的產品指標能滿足行業標準要求的實際情況，今后用濕法磷酸制取工業級磷酸一銨的量將會大大增加，這對提升傳統磷酸銨生產裝置的技術含量及產品附加值等有著重要意義。

參考文獻：

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