提高磷酸磷收率的措施

黃玲貴 李強 何平

摘 要：近年來，隨著磷礦品位的下降，磷礦石中含有的多種雜質如鐵、鎂、鋁、鉀、鈉以及酸不溶物比例逐漸提高，這些雜質對濕法磷酸生產影響很大。磷礦中雜質的組成和含量不僅影響磷酸生產的反應過程，同時還影響硫酸鈣結晶過程，加速濃縮裝置結垢，并導致發(fā)生工藝堵塞事故，降低裝置生產能力和開車運行率。最終導致磷酸中m（倍半氧化物）/m（P2O5）（MER值）上升，隨之造成磷銨生產過程中管式反應器結垢嚴重，影響裝置有效開車周期及產品質量。

關鍵詞：提高；磷酸磷收率；措施

引言

在濕法磷酸生產過程中，提高磷酸磷收率是磷酸生產的主要控制指標。云南云天化股份有限公司云峰分公司為提高磷酸磷收率進行技改，加強生產控制，實現從磷礦研磨到磷石膏渣場全過程的監(jiān)控，提高了磷收率，取得好的工藝控制過程。

1磷礦中雜質對磷酸生產的影響

1.1CaO對磷酸生產的影響

磷礦石中CaO的含量是決定濕法磷酸生產中硫酸消耗的關鍵，m（CaO）/m（P2O5）決定生產單位質量P2O5所消耗的硫酸量，在P2O5含量一定的情況下，m（CaO）/m（P2O5）每上升0.01，將導致生產每千克P2O5硫酸消耗量上升17.9kg。磷礦石中CaO含量的上升不僅影響磷酸生產，更提高了生產單位質量P2O5礦石的運輸成本，同時增加了生產單位質量P2O5產生的磷石膏（主要成分CaSO4·2H2O）量，磷石膏又全部進入磷石膏尾礦庫，最終導致磷石膏尾礦庫服務年限縮短，從而大幅度增加了成本。

1.2倍半氧化物對磷酸生產的影響

倍半氧化物是指磷礦中鐵、鋁的氧化物，常以R2O3表示。鐵和鋁的氧化物主要來自黏土，在濕法磷酸生產的前端通過篩選、磁選等手段可以去除一大部分倍半氧化物。在磷酸生產中，鐵和鋁的存在不僅干擾硫酸鈣的結晶成長，還容易使磷酸形成淤渣，淤渣沉淀或者隨磷石膏排出都將伴隨著P2O5的流失。與此同時，生成的鐵或鋁的復雜磷酸鹽細小結晶體，不但增加磷酸原漿的黏度，而且容易堵塞濾布和濾餅孔隙，從而降低過濾效率和設備的生產能力。

1.3MgO對磷酸生產的影響

磷礦石中的鎂鹽（用MgO表示）經反應后一般全部溶解并存在于磷酸中，濃縮后也較難析出，主要是由于磷酸鎂在磷酸溶液中溶解度較大的緣故。在磷礦酸解過程中，分散度極大的Mg（H2PO4）2使磷酸黏度明顯增大，造成酸解過程中離子擴散困難和局部濃度不一致，影響硫酸鈣晶體的均勻成長，使過濾困難。同時鎂離子的存在使磷酸中第一氫離子被部分置換，降低了溶液中氫離子的濃度，嚴重影響磷礦的反應速率和反應能力。若為保持一定氫離子濃度而增加硫酸用量，又將使溶液中SO42-濃度過大，這不但增加了硫酸消耗，而且還抑制了硫酸鈣的結晶。理論上w（MgO）每增加1%，硫酸消耗量隨之上升1.4%。

1.4Na2O、K2O以及酸不溶物對磷酸生產的影響

磷礦石中鉀鹽、鈉鹽經硫酸分解后，主要生成以氟硅酸鉀鈉鹽為主的化合物，在磷酸裝置的過濾裝置及輸酸管道上緩慢析出結晶物，造成管道、設備結垢堵塞，迫使裝置必須停車以便進行清洗檢修，從而降低裝置開車率。磷礦中酸不溶物主要為分散性的泥質細小顆粒，在磷酸生產中不能被硫酸分解。隨磷石膏一起進入過濾機后，極易堵塞濾餅空隙，降低過濾強度，縮短濾布使用周期，給過濾工序帶來較大的困難。

2影響磷酸磷收率的因素

2.1磷礦石和磷礦漿的影響因素

磷礦石和磷礦漿的影響因素有：磷礦石貧化、雜質含量高、萃取結晶不好、過濾效果差等。磷礦混配不均，會造成磷礦漿中MER值大幅波動，當MER值超過指標范圍時，磷酸粘度急劇上升，洗滌率大幅下降。礦漿粒級分布不合理、細度不在理想的范圍，偏大或偏小。礦漿粒度直接影響萃取反應時的不溶磷，如果粒度過大，則增加了不溶磷損失，磷收率將下降。

2.2萃取工藝指標的影響因素

萃取槽游離硫酸根控制的穩(wěn)定性。萃取槽SO3過低，過程推動力不足，反應石膏結晶細小難于過濾，影響洗滌率。萃取SO3過高，會產生磷礦的包裹現象，降低轉化率，形成針狀石膏結晶。萃取反應溫度。溫度低反應速率慢，料漿黏度大，影響過濾洗滌率。

2.3過濾過程控制的影響因素

過濾過程的控制。過濾料漿分布情況，布料量不均勻，濾餅厚度不同、不平整。洗水溫度忽高忽低。石膏洗滌不能保持適當的液膜厚度，洗滌不充分、吸收不充分。過濾機沖盤水壓力不穩(wěn)定及濾布不完好，濾布再生不徹底。高效助濾劑的濃度和加入量不高效。濾布的透氣性能及強度不優(yōu)越。過濾系統(tǒng)的真空度不適合。

2.4機械損失的影響因素

產品酸泵、返酸泵及管線泄露，氣相管線及氣液管線分離器回液管泄露，包括“跑、冒、滴、漏”，系統(tǒng)機械損失。

3提高磷收率的控制措施

3.1磷礦石和磷礦漿的控制措施

磷礦石在貧化，最大程度上減少單批低品質磷礦直接進入生產裝置。磷礦石品位在下降，R2O3（Al2O3、Fe2O3）、MgO在逐月上升。公司改進措施：安排專人不僅負責與供礦公司聯(lián)系，并且還與物資管理部和生產管理部聯(lián)系，每天根據磷礦質量分析報告，對運入公司的每個車廂的磷礦進行核查，磷礦質量達不到標準的車廂嚴禁卸載直接入庫，必須倒運到堆場，用其他磷礦進行搭配使用；如果磷礦品位整體偏低，則及時報告給生產管理部，由生產管理部協(xié)調物質管理部對進礦質量進行協(xié)調，最大程度上減少單批低品質磷礦直接進入生產裝置，從而減少因磷礦品質原因造成磷收率下降。磷礦漿生產過程嚴格控制，礦漿粒度直接影響萃取反應時的不溶磷，如果粒度過大，則增加了不溶磷損失，磷收率將下降。礦漿含固量直接影響到過濾洗水的加入量，含固量低，過濾洗水加入量相應減少，洗滌率下降。公司改進措施：做好鋼棒（鋼球）加入周期和加入量的控制工作，嚴格考核每天礦漿粒度；做好濃密機系統(tǒng)平衡，保證濃密機取出礦漿含固量大于55%。

3.2萃取工藝指標的控制措施

加強萃取槽硫酸根控制，提高料漿質量的穩(wěn)定性。過程控制中萃取槽硫酸根波動在較大范圍內，使料漿質量亦不穩(wěn)定。改進措施：通過理論計算和實際生產，從2017年開始將萃取過量SO3控制在21g/L～45g/L，在此范圍內，既能確保良好的石膏結晶，又能減少過量硫酸加入量。每3h分析一次過量SO3，當過量SO3發(fā)生大幅度波動時，2.5h分析一次。萃取槽至消化槽杜絕溢流料漿短路現象，優(yōu)化工藝控制指標，提高萃取槽反應溫度，降低料漿黏度。隨著磷礦的不斷貧化，反應溫度73℃已不利于磷礦的分解，不溶磷增加。改進措施：2017年萃取槽反應溫度由以前的73℃提高到77℃，以降低不溶磷和降低過濾料漿的粘度。三洗水溫度由50℃提高到60℃，以提高洗滌率。

3.3過濾過程控制的措施

做好生產負荷平衡、濾布再生控制、過濾機轉速調節(jié)，使濾餅厚度均勻、穩(wěn)定。過濾機布料的不均勻、平整，石膏洗滌效果變壞。改進措施：做好過程控制中的生產組織平衡，確定適宜的生產負荷，使上過濾機的布料量適宜。根據布料量，調節(jié)好過濾機轉速控制，使石膏厚度能保持約3cm～7cm。確保濾布充分再生，盡量減少因濾布結垢而造成的石膏凹凸不平的情況發(fā)生。控制好裝置運行周期，嚴禁因濾布嚴重結垢或通洞而使石膏厚薄不均，造成洗滌效果變差的情況發(fā)生。過程中加強過濾機洗滌水擋皮調節(jié)，保持適當液膜厚度及吸干區(qū)。及時更換老化或不適宜的擋皮，確保洗滌水不后延或外溢。

結語

經過公司的努力，2018年平均磷回收率比2017年提高了0.90%，繼續(xù)加強對石膏水溶磷的關注，提高了總磷回收率。加強對員工操作業(yè)務技能的培訓與實踐。實現從磷礦研磨到磷石膏渣場全過程的監(jiān)控，把各項工作做細做實。時刻把降低磷酸單耗作為磷酸生產的第一要務，爭取總磷回收率達到97%以上。

參考文獻：

[1] 朱靈仁，念吉紅.提高磷酸濃縮裝置運行周期及清洗效果的技改措施[J].硫磷設計與粉體工程，2013（6）：29-32.

[2] 朱靈仁.采用磷酸串級濃縮工藝穩(wěn)定磷銨二銨產品質量[J].磷肥與復肥，2013，28（6）：21-23.

（作者單位：甕福達州化工有限責任公司）