影響磷酸二銨產(chǎn)品總養(yǎng)分含量的因素及計(jì)算

王平飛

(云南云天化股份有限公司紅磷分公司 云南開(kāi)遠(yuǎn) 661699)

云南云天化股份有限公司紅磷分公司(以下簡(jiǎn)稱紅磷分公司)磷酸二銨裝置產(chǎn)能為270 kt/a，以磷酸、液(氣)氨為原料生產(chǎn)w(總養(yǎng)分)為60.00%(16- 44- 0)的磷酸二銨(DAP)產(chǎn)品。由于磷礦石中雜質(zhì)的不同，采用濕法磷酸工藝生產(chǎn)的磷酸質(zhì)量也不同，導(dǎo)致磷酸二銨產(chǎn)品總養(yǎng)分出現(xiàn)波動(dòng)，而產(chǎn)品總養(yǎng)分(富?？傪B(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤0.30%)的控制是企業(yè)生產(chǎn)成本控制的關(guān)鍵要素，因此在磷酸二銨生產(chǎn)過(guò)程中添加一些其他物料是調(diào)節(jié)產(chǎn)品總養(yǎng)分的重要措施。

1 磷酸含固量變化對(duì)產(chǎn)品養(yǎng)分的影響

磷酸含固量是指料漿中的固體總質(zhì)量除以組成料漿的所有組分的質(zhì)量，其成分主要是二水石膏(CaSO4·2H2O)、鐵鋁磷酸鹽、氟硅酸鹽等。60.00% DAP產(chǎn)品中w(N)為15.70%，w(P2O5)為44.30%，w(總養(yǎng)分)為60.00%，w(水分)為1.50%；所用磷酸質(zhì)量w(P2O5)為44.00%，w(固)為11.50%；若磷酸的w(固)上升為12.50%，磷酸含固量中w(P2O5)為15.00%，P2O5收率取97.50%，其他組分含量不變，不考慮其他影響因素，1 000.00 kg 60.00% DAP養(yǎng)分變化情況計(jì)算如下。

60.00% DAP產(chǎn)品中有效P2O5質(zhì)量：1 000.00×44.30%=443.00(kg)。

消耗磷酸量：443.00/(97.50%×44.00%)=1 032.63(kg)。

含固量變化值：1 032.63×(12.50%-11.50%)=10.33(kg)。

產(chǎn)品中w(N)：1 000.00×15.70%×100%/(1 000.00+10.33)=15.54%。

產(chǎn)品中w(P2O5)：(1 000.00×44.30%+10.33×15.00%)×100%/(1 000.00+10.33)=44.00%。

產(chǎn)品中w(總養(yǎng)分)：15.54%+44.00%=59.54%。

產(chǎn)品中w(N)變化值：15.54%-15.70%=-0.16%。

產(chǎn)品中w(P2O5)變化值：44.00%-44.30%=-0.30%。

產(chǎn)品中w(總養(yǎng)分)變化值：59.54%-60.00%=-0.46%。

計(jì)算結(jié)果表明，生產(chǎn)60.00% DAP產(chǎn)品時(shí)，若磷酸中w(固)升高或降低1.00%，不考慮其他影響因素，產(chǎn)品中w(N)，w(P2O5)和w(總養(yǎng)分)將分別下降或上升0.16%，0.30%和0.46%。

2 水分含量變化對(duì)產(chǎn)品養(yǎng)分的影響

DAP產(chǎn)品的干燥過(guò)程是熱風(fēng)將熱能以對(duì)流的方式直接傳給與其接觸的濕物料，使?jié)裎锪现械乃制⑺魵鈳ё叩倪^(guò)程。當(dāng)熱風(fēng)爐所提供的高溫氣流與來(lái)自造粒機(jī)的濕物料接觸時(shí)，氣固兩相間發(fā)生熱、質(zhì)同時(shí)傳遞。造粒機(jī)的物料到達(dá)干燥機(jī)頭部時(shí)，粒子的表面溫度低于熱風(fēng)溫度，熱風(fēng)將熱量傳遞給粒子，同時(shí)熱風(fēng)中的水蒸氣分壓低于粒子表面的水蒸氣分壓，粒子中的水被汽化并進(jìn)入氣相中，粒子內(nèi)部的水分以液態(tài)或水蒸氣的形式擴(kuò)散至表面。對(duì)于同樣的60.00% DAP產(chǎn)品，若產(chǎn)品中w(水分)由1.50%上升至2.50%，1 000.00 kg 60.00% DAP產(chǎn)品養(yǎng)分變化情況計(jì)算如下。

水分質(zhì)量變化值：1 000.00×(2.50%-1.50%)=10.00(kg)。

產(chǎn)品中w(N)：1 000.00×15.70%×100%/(1 000.00+10.00)=15.54%。

產(chǎn)品中w(P2O5)：1 000.00×44.30%×100%/(1 000.00+10.00)=43.86%。

產(chǎn)品中w(總養(yǎng)分)：15.54%+43.86%=59.40%。

產(chǎn)品中w(N)變化值：15.54%-15.70%=-0.16%。

產(chǎn)品中w(P2O5)變化值：43.86%-44.30%=-0.44%。

產(chǎn)品中w(總養(yǎng)分)變化值：59.40%-60.00%=-0.60%。

計(jì)算結(jié)果表明，生產(chǎn)60.00% DAP產(chǎn)品時(shí)，若產(chǎn)品中w(水分)升高或降低1.00%，產(chǎn)品中w(N)，w(P2O5)和w(總養(yǎng)分)將分別下降或上升0.16%，0.44%和0.60%。

3 添加其他物料對(duì)產(chǎn)品養(yǎng)分的影響

3.1 添加硫酸

紅磷分公司硫酸廠生產(chǎn)的濃硫酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98.00%，是調(diào)節(jié)磷酸二銨產(chǎn)品養(yǎng)分(濃硫酸與氨發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成硫酸銨)的原料之一。對(duì)于同樣的60.00% DAP產(chǎn)品，若添加1.00 kg濃硫酸，1 000.00 kg 60.00% DAP產(chǎn)品養(yǎng)分變化情況計(jì)算如下。

硫酸銨生成質(zhì)量：1.00×98.00%×132/98=1.32(kg)。

硫酸銨中N質(zhì)量：2×14×1.32/132=0.28(kg)。

產(chǎn)品中w(N)：(1 000.00×15.70%+0.28)×100%/(1 000.00+1.32)=15.71%。

產(chǎn)品中w(P2O5)：1 000.00×44.30%×100%/(1 000.00+1.32)=44.24%。

產(chǎn)品中w(總養(yǎng)分)：15.71%+44.24%=59.95%。

產(chǎn)品中w(N)變化值：15.71%-15.70%=0.01%。

產(chǎn)品中w(P2O5)變化值：44.24%-44.30%=-0.06%。

產(chǎn)品中w(總養(yǎng)分)變化值：59.95%-60.00%=-0.05%。

計(jì)算結(jié)果表明，生產(chǎn)60.00% DAP產(chǎn)品時(shí)，若添加1.00 kg硫酸，產(chǎn)品中w(N)將上升0.01%，而w(P2O5)和w(總養(yǎng)分)將分別下降0.06%和0.05%。

3.2 添加硫酸銨

硫酸銨產(chǎn)品中w(N)為21.00%，對(duì)于同樣的60.00% DAP產(chǎn)品，若添加1.00 kg粉狀硫酸銨，1 000.00 kg 60.00% DAP產(chǎn)品養(yǎng)分變化情況計(jì)算如下。

硫酸銨中N質(zhì)量：1.00×21.00%=0.21(kg)。

產(chǎn)品中w(N)：(1 000.00×15.70%+0.21)×100%/(1 000.00+1.00)=15.71%。

產(chǎn)品中w(P2O5)：1 000.00×44.30%×100%/(1 000.00+1.00)=44.26%。

產(chǎn)品中w(總養(yǎng)分)：15.71%+44.26%=59.97%。

產(chǎn)品中w(N)變化值：15.71%-15.70%=0.01%。

產(chǎn)品中w(P2O5)變化值：44.26%-44.30%=-0.04%。

產(chǎn)品中w(總養(yǎng)分)變化值：59.97%-60.00%=-0.03%。

計(jì)算結(jié)果表明，生產(chǎn)60.00% DAP產(chǎn)品時(shí)，若添加1.00 kg粉狀硫酸銨，產(chǎn)品中w(N)將上升0.01%，而w(P2O5)和w(總養(yǎng)分)將分別下降0.04%和0.03%。

3.3 添加氯化銨

氯化銨產(chǎn)品中w(N)為25.00%，對(duì)于同樣的60.00% DAP產(chǎn)品，若添加1.00 kg粉狀氯化銨，1 000.00 kg 60.00% DAP產(chǎn)品養(yǎng)分變化情況計(jì)算如下。

氯化銨中N質(zhì)量：1.00×25.00%=0.25(kg)。

產(chǎn)品中w(N)：(1 000.00×15.70%+0.25)×100%/(1 000.00+1.00)=15.71%。

產(chǎn)品中w(P2O5)：1 000.00×44.30%×100%/(1 000.00+1.00)=44.26%。

產(chǎn)品中w(總養(yǎng)分)：15.71%+44.26%=59.97%。

產(chǎn)品中w(N)變化值：15.71%-15.70%=0.01%。

產(chǎn)品中w(P2O5)變化值：44.26%-44.30%=-0.04%。

產(chǎn)品中w(總養(yǎng)分)變化值：59.97%-60.00%=-0.03%。

計(jì)算結(jié)果表明，生產(chǎn)60.00% DAP產(chǎn)品時(shí)，若添加1.00 kg粉狀氯化銨，產(chǎn)品中w(N)將上升0.01%，而w(P2O5)和w(總養(yǎng)分)將分別下降0.04%和0.03%。

3.4 添加尿素

尿素產(chǎn)品中w(N)為46.00%，對(duì)于同樣的60.00% DAP產(chǎn)品，若添加1.00 kg粒狀尿素，1 000.00 kg 60.00% DAP產(chǎn)品養(yǎng)分變化情況計(jì)算如下。

尿素中N質(zhì)量：1.00×46.00%=0.46(kg)。

產(chǎn)品中w(N)：(1 000.00×15.70%+0.46)×100%/(1 000.00+1.00)=15.73%。

產(chǎn)品中w(P2O5)：1 000.00×44.30%×100%/(1 000.00+1.00)=44.26%。

產(chǎn)品中w(總養(yǎng)分)：15.73%+44.26%=59.99%。

產(chǎn)品中w(N)變化值：15.73%-15.70%=0.03%。

產(chǎn)品中w(P2O5)變化值：44.26%-44.30%=-0.04%。

產(chǎn)品中w(總養(yǎng)分)變化值：59.99%-60.00%=-0.01%。

計(jì)算結(jié)果表明，生產(chǎn)60.00% DAP產(chǎn)品時(shí)，若添加1.00 kg粒狀尿素，產(chǎn)品中w(N)將上升0.03%，而w(P2O5)和w(總養(yǎng)分)將分別下降0.04%和0.01%。

3.5 添加磷石膏

磷石膏是紅磷分公司磷酸廠生產(chǎn)高濃度磷復(fù)肥時(shí)的工業(yè)副產(chǎn)品，主要成分是二水硫酸鈣(CaSO4·2H2O)，其w(P2O5)≤0.70%。對(duì)于同樣的60.00% DAP產(chǎn)品，若添加1.00 kg粉狀磷石膏，1 000.00 kg 60.00% DAP產(chǎn)品養(yǎng)分變化情況計(jì)算如下。

磷石膏中P2O5質(zhì)量：1.00×0.70%=0.007(kg)。

產(chǎn)品中w(N)：1 000.00×15.70%×100%/(1 000.00+1.00)=15.68%。

產(chǎn)品中w(P2O5)：(1 000.00×44.30%+0.007)×100%/(1 000.00+1.00)=44.26%。

產(chǎn)品中w(總養(yǎng)分)：15.68%+44.26%=59.94%。

產(chǎn)品中w(N)變化值：15.68%-15.70%=-0.02%。

產(chǎn)品中w(P2O5)變化值：44.26%-44.30%=-0.04%。

產(chǎn)品中w(總養(yǎng)分)變化值：59.94%-60.00%=-0.06%。

計(jì)算結(jié)果表明，生產(chǎn)60.00% DAP產(chǎn)品時(shí)，若添加1.00 kg粉狀磷石膏，產(chǎn)品中w(N)，w(P2O5)和w(總養(yǎng)分)將分別下降0.02%，0.04%和0.06%。

3.6 添加DAP不合格品

在生產(chǎn)或包裝過(guò)程中，難免會(huì)出現(xiàn)因產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量或外在質(zhì)量不合格的DAP產(chǎn)品，一般將其作為原料重新添加至生產(chǎn)系統(tǒng)，此時(shí)將造成DAP產(chǎn)品養(yǎng)分發(fā)生變化。

3.6.1 添加63.50% DAP不合格品

由于63.50% DAP不合格品養(yǎng)分含量較高，會(huì)產(chǎn)生DAP產(chǎn)品養(yǎng)分含量偏高的現(xiàn)象。對(duì)于同樣的60.00% DAP產(chǎn)品，若添加10.00 kg粒狀63.50% DAP不合格品[w(N)為17.50%，w(P2O5)為46.00%，w(總養(yǎng)分)為63.50%，w(水分)為1.50%]，1 000.00 kg 60.00% DAP產(chǎn)品養(yǎng)分變化情況計(jì)算如下。

DAP不合格品中N質(zhì)量：10.00×17.50%=1.75(kg)。

DAP不合格品中P2O5質(zhì)量：10.00×46.00%=4.60(kg)。

產(chǎn)品中w(N)：(1 000.00×15.70%+1.75)×100%/(1 000.00+10.00)=15.72%。

產(chǎn)品中w(P2O5)：(1 000.00×44.30%+4.60)×100%/(1 000.00+10.00)=44.32%。

產(chǎn)品中w(總養(yǎng)分)：15.72%+44.32%=60.04%。

產(chǎn)品中w(N)變化值：15.72%-15.70%=0.02%。

產(chǎn)品中w(P2O5)變化值：44.32%-44.30%=0.02%。

產(chǎn)品中w(總養(yǎng)分)變化值：60.04%-60.00%=0.04%。

計(jì)算結(jié)果表明，生產(chǎn)60.00% DAP產(chǎn)品時(shí)，若添加10.00 kg粒狀63.50% DAP不合格品，產(chǎn)品中w(N)，w(P2O5)和w(總養(yǎng)分)將分別上升0.02%，0.02%和0.04%。

3.6.2 添加56.50% DAP不合格品

由于56.50% DAP不合格品養(yǎng)分含量較低，會(huì)產(chǎn)生DAP產(chǎn)品養(yǎng)分含量偏低的現(xiàn)象。對(duì)于同樣的60.00% DAP產(chǎn)品，若添加10.00 kg粒狀56.50% DAP不合格品[w(N)為14.20%，w(P2O5)為42.30%，w(總養(yǎng)分)為56.50%，w(水分)為1.50%]，1 000.00 kg 60.00% DAP產(chǎn)品養(yǎng)分變化情況計(jì)算如下。

DAP不合格品中N質(zhì)量：10.00×14.20%=1.42(kg)。

DAP不合格品中P2O5質(zhì)量：10.00×42.30%=4.23(kg)。

產(chǎn)品中w(N)：(1 000.00×15.70%+1.42)×100%/(1 000.00+10.00)=15.69%。

產(chǎn)品中w(P2O5)：(1 000.00×44.30%+4.23)×100%/(1 000.00+10.00)=44.28%。

產(chǎn)品中w(總養(yǎng)分)：15.69%+44.28%=59.97%。

產(chǎn)品中w(N)變化值：15.69%-15.70%=-0.01%。

產(chǎn)品中w(P2O5)變化值：44.28%-44.30%=-0.02%。

產(chǎn)品中w(總養(yǎng)分)變化值：59.97%-60.00%=-0.03%。

計(jì)算結(jié)果表明，生產(chǎn)60.00% DAP產(chǎn)品時(shí)，若添加10.00 kg粒狀56.50% DAP不合格品，產(chǎn)品中w(N)，w(P2O5)和w(總養(yǎng)分)將分別下降0.01%，0.02%和0.03%。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)理論計(jì)算出各種原料的投加對(duì)60.00% DAP產(chǎn)品養(yǎng)分的影響數(shù)值，然后對(duì)操作人員進(jìn)行技能培訓(xùn)，使得紅磷分公司270 kt/a磷酸二銨裝置生產(chǎn)的60.00% DAP產(chǎn)品的富裕養(yǎng)分控制取得了較好的效果。