磷精礦的水份控制及應用研究

謝先軍，蔣世國

（1.四川大學化工學院，四川 成都 610065；2.甕福化工公司，貴州 福泉 550501）

磷精礦的水份控制及應用研究

謝先軍，蔣世國

（1.四川大學化工學院，四川 成都 610065；2.甕福化工公司，貴州 福泉 550501）

主要介紹在磷精礦生產過程中壓濾部分影響產品含水量的因素，對各影響因素進行了系統研究，明確了過濾部分最優操作參數，為磷精礦過濾提供了技術指導。

磷精礦；壓濾；水份

甕福化工公司磷精礦裝置年處理能力為280萬噸（干基）/年，水份含量控制在12%以下，最終產品磷精礦送往四川達州及福建上杭的兩個生產基地，作為磷酸生產原料。由于磷精礦產品需要經過長距離鐵路運輸至達州及福建，運輸成本是最終產品成本的重要組成部分，因此，如何盡最大可能降低磷精礦水份以降低運輸成本，成為甕福化工公司亟需思考的問題。

1 生產背景及工藝介紹

甕福（集團）是以生產粒狀磷酸二銨（DAP）、磷酸一銨（MAP）為主導產品的現代化磷化工企業，與其配套建設的還有磷酸裝置、硫酸裝置等。甕福化工公司目前磷精礦生產能力為280萬噸（干基）/年，承擔此生產任務的裝置為磷精礦裝置。磷精礦裝置采用的原磷精礦脫水設備為板框式壓濾機，其原理是通過外力作用于濾袋內的漿體物料，將水分擠出達到脫水目的。由于需要外力擠壓礦漿并將水擠出，設備構造較為復雜，因此能耗較高；濾布需經常維護更換，運行維護費用也較高。公司經過多方調查研究，發現脫水設備中陶瓷過濾機節能顯著、操作的自動化程度高、設備運行可靠度高，特別是近幾年，在國內各種礦產品脫水中得到廣泛應用，是板框濾袋式磷精礦脫水設備的更新換代產品，后報公司審核通過，全面啟動陶瓷過濾機替換板框式壓濾機的整改工作，該項整改工作于2014年完成。陶瓷過濾機與盤式真空過濾機的工作原理相似，不同之處在于過濾介質——陶瓷板具有產生毛細效應的微孔，使微孔中的毛細作用力大于真空所施加的力，使微孔始終保持充滿液體狀態，無論在什么情況下，陶瓷過濾板不允許空氣透過，由于沒有空氣透過，固液分離時能耗低、真空度高。陶瓷過濾機主要由轉子、攪拌器、刮刀組件、料漿槽、分配器、陶瓷過濾板、真空系統、清洗系統和自動化控制系統等組成。陶瓷過濾機工作時，轉子(陶瓷板)運轉一周，工作過程分為4個區域：吸漿(料)區、干燥區、卸料區和清洗區，這4個區域反復循環。

2 水份不達標的原因分析

為進一步降低磷精礦水分，緩解物流成本壓力，甕福化工公司組織相關人員對磷精礦水份含量偏高的原因進行系統分析。經分析，磷精礦水份含量偏高可能與真空度、入料粒度、精礦性質及生產負荷等有關，為此，化工公司對磷精礦水份含量的影響因素進行了系統分析。

2.1 真空度對磷精礦水份含量影響分析

（1）精礦裝置陶瓷過濾機設計真空度為90kPa，當地大氣壓為90.2kPa，這說明真空度設計值為當地的絕對真空，生產中無法實現設計真空度。在實際生產過程中，系統真空度在70～80kPa之間。

（2）在真空系統不正常時，個別陶瓷過濾機的真空度會下降到50kPa以下；同時，由于所有陶瓷過濾機的真空主管全部連通，當真空管路破真空時，整個系統都會受到影響。

2.2 入料粒度對磷精礦水份含量影響分析

通過調整旋流器壓力，得到不同粒度分布的入料礦漿用于生產，待系統平穩后，分別取樣進行粒度分析和濾餅水分分析。隨著-200目入料比例的增大，經過陶瓷過濾機過濾后的磷精礦濾餅水份含量也隨之升高，說明入料粒度越細，過濾效果越差，磷精礦濾餅含水量越高，進而說明只有適合該陶瓷過濾機過濾精度的入料粒徑，才能達到最好的過濾效果，從而保證磷精礦濾餅水份含量達標。

2.3 礦性質對磷精礦水份含量影響分析

通過對2014年8～9月以來精礦性質的分析，發現當精礦中SiO2、Fe2O3和Al2O3含量增加時，精礦中CaO和P2O5品位呈下降趨勢，而濾餅中水分呈上升趨勢（如表1所示）。根據礦物學理論，當礦漿中含有SiO2、Fe2O3和Al2O3等親水性雜質礦物增加時，礦漿的粘度增加，過濾阻力增大，從而影響過濾單元操作。

2.4 生產負荷對磷精礦水份含量影響分析

化工公司磷精礦脫水裝置每臺陶瓷過濾機設計能力為20萬噸/年，濾餅水分設計值為13%。按年運行10個月、每月生產25天、每天清洗4小時（有效生產時間20小時）計，每臺陶瓷過濾機設計負荷為：200000÷10÷25÷20＝40t/h（干基）。為保證數據的可行性，試驗前首先對皮帶秤進行校對，選擇剛清洗好的陶瓷過濾機進行生產測試。測試開始后，保持真空度相對穩定，通過改變過濾機吸漿槽的液位、濃度及主軸頻率等手段，圍繞設計生產負荷上下調整精礦產量，待系統運行平穩后，每隔10分鐘取樣分析，連續取3組數據再取平均值進行對比分析，結果如表2。

表1 精礦性質對濾餅水分的影響

表2 生產負荷對濾餅水分的影響

試驗期間，在3期僅開1臺過濾機的情況下，當生產負荷約31.6t/h（干）時，濾餅水分達到最低值12.53%，此時濾餅厚度約3～5mm，負荷僅為設計的79%，不利于產能發揮；隨著生產負荷的增加，濾餅水分提高，說明生產負荷是影響精礦水分的主要原因；從平均值上看，當負荷接近設計值時，濾餅水分含量也接近設計值13%。

3 整改措施

通過對磷精礦水份含量影響因素的分析，結合生產及試驗實際情況，可以得出生產負荷、系統真空度、礦性質以及入料粒度分布，均對磷精礦水份含量有較大影響。為保證外送磷精礦產品含水量控制在12%以內，化工公司進行了如下整改措施：

（1）控制生產負荷。

（2）加強設備管理，確保設備狀態良好。

（3）與上游裝置進行溝通，對入料粒度進行嚴格控制。控制入料粒度-200目的比例在50%以下，從而確保過濾效果，保證磷精礦水含量在可控范圍內。

（4）與上游裝置溝通，在選礦過程中嚴格把控精礦漿中SiO2、Fe2O3和Al2O3等親水性雜質含量，確保SiO2、Fe2O3及Al2O3總含量低于8.5%。

4 整改后運行效果

經過為期6個月的整改及系統調整，甕福化工公司于2016年4月完成了以上整改措施，并實現工藝控制指標達到預期目標。跟蹤磷精礦過濾裝置2016年5～7月運行情況，對磷精礦水份含量進行20次抽樣檢查。通過對5～7月磷精礦產品水份含量的跟蹤調查可以發現，經過上述整改措施并精益操作，磷精礦水份基本可以控制在12%以內，順利達到公司預定考核目標。

5 結語

甕福化工公司通過對陶瓷過濾機系列整改，確保了磷精礦水份含量低于12%，經長時間運行考驗，證明整改措施切實有效，為磷精礦水份控制提供了可供研究的方向。

[1]劉海，陳定華.陶瓷過濾機在磷精礦脫水中的應用與實踐[M].2014年第34屆中國硫與硫酸工業技術年會論文集，179-181.

TF046.4

：A

：1671-0711（2017）09（下）-0191-02