冷凍法硝酸磷肥技術(shù)創(chuàng)新及國(guó)產(chǎn)化裝置建設(shè)總結(jié)

張凌云，趙國(guó)軍

(貴州芭田生態(tài)工程有限公司 貴州甕安 550400)

0 前言

硝酸磷肥是指用硝酸分解磷礦所生產(chǎn)的含有N和P2O5的肥料的統(tǒng)稱，是復(fù)合肥料主要品種之一。硝酸磷肥的主要特點(diǎn)在于硝酸分解磷礦時(shí)，硝酸作為酸解劑把磷礦中的磷轉(zhuǎn)化為可被作物吸收的形式，其自身又作為氮素而留在產(chǎn)品中，起到“以氮帶磷”的作用。由于硝酸磷肥的生產(chǎn)可以不用或少用硫酸，在經(jīng)濟(jì)上具有一定的優(yōu)越性；副產(chǎn)品四水硝酸鈣可用于生產(chǎn)硝酸銨鈣等產(chǎn)品，不存在磷石膏固廢儲(chǔ)存污染，故在環(huán)保上也具有一定的優(yōu)越性。

硝酸磷肥既含有速效的硝態(tài)氮和水溶性的P2O5，又含有肥效較持久的銨態(tài)氮和枸溶性P2O5，其N(xiāo)∶P2O5有2.0∶1.0、1.5∶1.0、1.0∶1.0多種形式，可滿足大多數(shù)農(nóng)作物對(duì)N和P2O5吸收比例的要求。此外，在硝酸磷肥的生產(chǎn)過(guò)程中，可以將磷礦中的S、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn、B、Mo等中微量元素以及稀土元素活化為水溶性，不僅可以滿足農(nóng)作物的需求，而且可以提高農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)。

冷凍法硝酸磷肥生產(chǎn)工藝技術(shù)主要包括磷礦預(yù)處理、酸解工序、酸不溶物分離工序、結(jié)晶工序、制冷工序、硝酸鈣過(guò)濾工序、中和工序、濃縮工序、尾氣(酸性尾氣和堿性尾氣)治理工序、含磷污水(酸性污水和工藝?yán)淠?處理工序、造粒干燥工序、篩分破碎工序、冷卻包裹工序、洗水濃縮工序、空氣除濕及除塵工序。

1 國(guó)內(nèi)硝酸磷肥生產(chǎn)發(fā)展歷程

我國(guó)硝酸磷肥的生產(chǎn)發(fā)展歷盡艱辛：1972年3月7日開(kāi)始著手引進(jìn)1套900 kt/a成套裝置，并被列入國(guó)家“六五”計(jì)劃，前期調(diào)研和評(píng)價(jià)試驗(yàn)耗時(shí)10年；1983年7月25日正式開(kāi)工建設(shè)，建設(shè)用時(shí)4年，至1987年9月18日生產(chǎn)出第1顆硝酸磷肥。但由于我國(guó)磷礦品位低、波動(dòng)大，加上設(shè)備、工藝、技術(shù)中存在諸多問(wèn)題，導(dǎo)致引進(jìn)裝置開(kāi)車(chē)不順，經(jīng)歷了10多年的艱苦摸索才實(shí)現(xiàn)裝置達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)。

國(guó)內(nèi)自行建設(shè)的100 kt/a硝酸磷肥裝置則因技術(shù)、設(shè)備、材料不過(guò)關(guān)，開(kāi)車(chē)不順，最終停產(chǎn)。

為了促進(jìn)我國(guó)復(fù)合肥的發(fā)展，原化工部鼓勵(lì)多家企業(yè)建設(shè)硝酸磷肥裝置，但鑒于引進(jìn)裝置開(kāi)車(chē)過(guò)程的艱難和自建裝置開(kāi)車(chē)失敗，最后都選擇了放棄，導(dǎo)致硝酸磷肥錯(cuò)失了在我國(guó)發(fā)展的機(jī)遇。

深圳市芭田生態(tài)工程股份有限公司經(jīng)過(guò)市場(chǎng)技術(shù)調(diào)研，參照國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃，尤其是考慮到當(dāng)前磷石膏堆置面臨的困境，決定在貴州建設(shè)冷凍法硝酸磷肥生產(chǎn)裝置。

2 國(guó)產(chǎn)化冷凍法硝酸磷肥生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)新

2.1 酸不溶物分離技術(shù)

2.1.1 技術(shù)現(xiàn)狀

硝酸分解磷礦后的酸解液中存在酸不溶物，目前國(guó)內(nèi)外沒(méi)有成熟的分離技術(shù)，現(xiàn)有分離技術(shù)的脫除率僅在10%左右，達(dá)不到分離要求。

2.1.2 存在問(wèn)題

磷礦中所含的酸不溶物質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在7%～15%，酸解液中含酸不溶物質(zhì)量分?jǐn)?shù)在2%～4%。大量的酸不溶物存在于生產(chǎn)系統(tǒng)中，不但會(huì)增大操作難度，而且會(huì)嚴(yán)重影響設(shè)備的使用壽命及產(chǎn)品質(zhì)量。

2.1.3 創(chuàng)新點(diǎn)

(1)對(duì)酸解槽攪拌器進(jìn)行創(chuàng)新，使酸不溶物難以沉淀堆積；設(shè)計(jì)增設(shè)酸不溶物定期排放功能，有效延長(zhǎng)了攪拌槳及設(shè)備的使用壽命。

(2)研究開(kāi)發(fā)了以臥式螺旋分離機(jī)為核心分離設(shè)備的工藝技術(shù)，酸不溶物脫除率可以達(dá)到50%以上。

(3)研究開(kāi)發(fā)了以壓濾機(jī)和助濾劑為核心技術(shù)的酸不溶物分離工藝技術(shù)，酸不溶物脫除率可達(dá)90%以上。

2.2 硝酸磷肥產(chǎn)品質(zhì)量提升技術(shù)

2.2.1 技術(shù)現(xiàn)狀

四水硝酸鈣過(guò)濾工序需要使用一部分低溫新鮮硝酸洗滌過(guò)濾機(jī)中的低溫晶體，由于外來(lái)的硝酸溫度較高，采用0 ℃的過(guò)濾母液與硝酸在管殼式換熱器中換熱，將硝酸溫度降至10 ℃左右。

2.2.2 存在問(wèn)題

管殼式換熱器易堵塞，檢修頻率非常高且很難徹底清理，對(duì)除鈣效率及最終產(chǎn)品質(zhì)量的影響很大。

2.2.3 創(chuàng)新點(diǎn)

開(kāi)發(fā)了母液酸冷器，兼有儲(chǔ)存溶液、防堵塞、結(jié)垢易清理再生的功能，是一種集多種功能于一體的可靠設(shè)備。生產(chǎn)實(shí)踐證明，母液中的冷量得到合理利用，減少了四水硝酸鈣因洗滌硝酸溫度高而熔化并重新返回酸解系統(tǒng)的循環(huán)量，從而降低能耗并減少帶入系統(tǒng)的水量；結(jié)晶工序除鈣率提高5%～10%，硝酸磷肥產(chǎn)品中水溶性P2O5占有效P2O5質(zhì)量分?jǐn)?shù)提高10%～15%，水溶性P2O5質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到75%以上。

2.3 螺桿壓縮制冷技術(shù)的應(yīng)用

2.3.1 技術(shù)現(xiàn)狀

硝酸磷肥制冷機(jī)組一般采用汽輪機(jī)+離心式壓縮機(jī)組。

2.3.2 存在問(wèn)題

汽輪機(jī)+離心式壓縮機(jī)組需消耗高壓蒸汽，故需增加高壓鍋爐裝置的投資；該制冷機(jī)組開(kāi)停車(chē)時(shí)間長(zhǎng)，負(fù)荷調(diào)整范圍窄，維護(hù)難度高；對(duì)生產(chǎn)連續(xù)性要求高，否則制冷機(jī)組將處于空載狀態(tài)，造成能量的大幅損失。

2.3.3 解決措施

根據(jù)裝置所需的冷量，選用螺桿壓縮機(jī)組制冷，充分利用液氨蒸發(fā)時(shí)所需的熱量，并開(kāi)發(fā)制冷系統(tǒng)自動(dòng)化控制方案。

優(yōu)點(diǎn)：只消耗電，啟動(dòng)快速，開(kāi)停車(chē)方便，負(fù)荷調(diào)整范圍很寬，消除了采用汽輪機(jī)帶動(dòng)壓縮機(jī)組在開(kāi)車(chē)以及短時(shí)間停機(jī)時(shí)能量損失大的缺點(diǎn)；操作簡(jiǎn)化，運(yùn)行更加穩(wěn)定，維護(hù)難度、費(fèi)用大幅降低；設(shè)備投資費(fèi)用節(jié)省1 000萬(wàn)元，每年可節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用 600萬(wàn)元。

2.4 中和料漿濃縮含氨蒸汽處理技術(shù)的開(kāi)發(fā)

2.4.1 技術(shù)現(xiàn)狀

中和料漿濃縮含氨蒸汽洗滌塔一般采用1座塔洗滌，分為上下兩段，下段洗滌蒸汽中的氟，上段洗滌蒸汽中的氨。

2.4.2 存在問(wèn)題

洗滌塔洗滌液溫度高、易沸騰，需補(bǔ)充的水量多；洗滌后工藝蒸汽除霧效率低，易夾帶洗滌液，造成塔器結(jié)垢、堵塞及花盤(pán)沖刷泄漏；廢水中含氨質(zhì)量濃度一般高達(dá)10 000 mg/L左右，導(dǎo)致處理成本高；負(fù)壓波動(dòng)大，造成料漿量不穩(wěn)定，不利于干線造粒裝置的穩(wěn)定運(yùn)行。

2.4.3 創(chuàng)新點(diǎn)

增設(shè)洗滌塔循環(huán)液水冷器，減少補(bǔ)充水量，保證洗滌塔洗滌液的循環(huán)量；根據(jù)2座二合一洗滌塔的操作條件、塔內(nèi)汽液負(fù)荷等對(duì)空塔氣速進(jìn)行計(jì)算并對(duì)塔內(nèi)件進(jìn)行選型，確定洗滌塔一分為二，采取二加二的形式，內(nèi)件采用填料+CTST立體傳質(zhì)塔板的組合方式，大大提高了對(duì)含氨尾氣的洗滌效率。

2.4.4 運(yùn)行效果

負(fù)壓穩(wěn)定在正常范圍內(nèi)，消除了因負(fù)壓不穩(wěn)定對(duì)后工序的影響；工藝?yán)淠汉辟|(zhì)量濃度降至2 000 mg/L；降低了廢水處理裝置的投資，同時(shí)降低了處理費(fèi)用。

2.5 廢氣處理技術(shù)的開(kāi)發(fā)

2.5.1 技術(shù)現(xiàn)狀

硝酸磷肥裝置的廢氣包括堿性廢氣和酸性廢氣，酸性廢氣又分為酸解廢氣與四水硝酸鈣過(guò)濾廢氣。堿性廢氣一般采用雙層填料塔洗滌處理后外排；酸解廢氣因NOx和氟化物含量較高，一般采用2臺(tái)填料塔串聯(lián)洗滌處理后外排；四水硝酸鈣過(guò)濾廢氣一般采用篩板塔洗滌后外排。

2.5.2 存在問(wèn)題

除氟硅酸鹽外，堿性廢氣中還夾帶有化肥料漿，造成塔內(nèi)填料和除霧器非常容易被堵塞，洗滌效果差，廢氣帶液嚴(yán)重，需定期停車(chē)處理。酸性廢氣極易析出氟硅酸鹽結(jié)晶，洗滌塔運(yùn)行一段時(shí)間后，塔內(nèi)填料和除霧器容易堵塞，洗滌效果下降，廢氣帶液嚴(yán)重，堵塞嚴(yán)重時(shí)需停車(chē)處理。由于洗滌塔運(yùn)行不正常，尾氣無(wú)法達(dá)標(biāo)排放。

2.5.3 創(chuàng)新點(diǎn)

(1)針對(duì)不同廢氣成分的差異，并根據(jù)每座洗滌塔的操作條件、塔內(nèi)氣液負(fù)荷等，對(duì)塔內(nèi)件水力學(xué)進(jìn)行計(jì)算，最終確定塔內(nèi)件的結(jié)構(gòu)方案。

(2)中和工序的堿性廢氣在進(jìn)入填料塔洗滌之前，增設(shè)1座噴淋塔，專門(mén)用于清除堿性廢氣中的氟硅酸鹽，以確保填料洗滌塔的正常運(yùn)行，從而大幅提高了含氨尾氣的洗滌效率。

(3)對(duì)酸解廢氣的處理，通過(guò)增設(shè)二級(jí)洗滌塔冷卻器以降低洗滌液溫度，提高NOx的洗滌效率。

2.5.4 運(yùn)行效果

實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明，上述改造措施非常成功，不僅有效延長(zhǎng)了洗滌塔的運(yùn)行周期，而且洗滌效果也得到了明顯改善，外排廢氣各項(xiàng)指標(biāo)全部?jī)?yōu)于設(shè)計(jì)值。

2.6 廢水處理技術(shù)的開(kāi)發(fā)

2.6.1 技術(shù)現(xiàn)狀

硝酸磷肥裝置的廢水包括含磷酸、硝酸的酸性廢水以及濃縮料漿含氨蒸汽冷凝后的含氨堿性廢水。含磷酸、硝酸的酸性廢水一般采用絮凝重力沉降的方法處理后用作設(shè)備清洗、泵密封、四水硝酸鈣過(guò)濾機(jī)洗水循環(huán)使用；含氨堿性廢水一般汽提后直接排放。

2.6.2 存在問(wèn)題

(1)含磷酸、硝酸的酸性廢水需循環(huán)使用，但因水質(zhì)不穩(wěn)定、濁度大，達(dá)不到使用要求，對(duì)泵的正常運(yùn)行以及四水硝酸鈣的工藝控制指標(biāo)(硝酸含量)影響很大。該酸性廢水若不能回用，則需補(bǔ)充新鮮水，其結(jié)果是污水量越來(lái)越大，需加入濃縮料漿中轉(zhuǎn)化為含氨堿性廢水，不僅使蒸汽消耗量大幅增加，而且造成含氨堿性廢水量增大。

(2)含氨堿性廢水汽提效果不穩(wěn)定，達(dá)不到直接外排的要求，嚴(yán)重影響裝置的正常運(yùn)行。

2.6.3 創(chuàng)新點(diǎn)

(1)開(kāi)發(fā)了氟磷污水處理系統(tǒng)，采用斜板沉降+精濾過(guò)濾等先進(jìn)技術(shù)，處理后的污水含固質(zhì)量濃度≤10 mg/L，能全部循環(huán)使用，對(duì)裝置的穩(wěn)定運(yùn)行和節(jié)能降耗起到了關(guān)鍵作用。

(2)開(kāi)發(fā)了國(guó)內(nèi)首套硝酸磷肥含氨堿性廢水處理工藝技術(shù)，即采用電滲析濃縮，得到的淡水經(jīng)反滲透脫鹽、連續(xù)電除鹽裝置進(jìn)一步脫鹽處理后外送至脫鹽水系統(tǒng)；電滲析裝置產(chǎn)生的濃水送至硝酸磷肥裝置回用，不產(chǎn)生外排廢水。

2.7 副產(chǎn)品四水硝酸鈣生產(chǎn)技術(shù)的開(kāi)發(fā)

2.7.1 技術(shù)現(xiàn)狀

引進(jìn)裝置將副產(chǎn)品四水硝酸鈣轉(zhuǎn)化為硝酸銨和碳酸鈣，硝酸銨返回中和工序用于調(diào)整料漿的氮磷比并降低料漿的黏度，碳酸鈣作為生產(chǎn)水泥的原料。

2.7.2 存在問(wèn)題

硝酸銨返回中和工序調(diào)整料漿的氮磷比雖能降低料漿的黏度，但因原料磷礦品位不穩(wěn)定，對(duì)產(chǎn)品氮磷比影響很大，造成產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定；碳酸鈣作為生產(chǎn)水泥的原料時(shí)，因碳酸鈣中夾帶的硝酸銨受熱分解，不僅造成環(huán)境污染，而且不利于資源的高效利用。

2.7.3 創(chuàng)新點(diǎn)

開(kāi)發(fā)了硝酸銨鈣生產(chǎn)工藝技術(shù)，包括：開(kāi)發(fā)了滾筒流化床造粒技術(shù)，解決了國(guó)內(nèi)轉(zhuǎn)盤(pán)造粒技術(shù)的環(huán)保問(wèn)題；開(kāi)發(fā)了四水硝酸鈣過(guò)濾精制技術(shù)；開(kāi)發(fā)了硝酸銨鈣蒸發(fā)濃縮技術(shù)。

2.8 含聚磷酸鹽硝酸磷肥生產(chǎn)工藝技術(shù)的開(kāi)發(fā)

2.8.1 技術(shù)現(xiàn)狀

亞拉國(guó)際公司生產(chǎn)的硝酸磷肥產(chǎn)品含聚磷酸鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)在15%，而國(guó)內(nèi)硝基復(fù)合肥中聚磷酸鹽含量很低，大多數(shù)是外加聚磷酸鹽。

2.8.2 創(chuàng)新點(diǎn)

(1)研究了含聚磷酸鹽的硝酸磷肥生產(chǎn)工藝條件。

(2)開(kāi)發(fā)生產(chǎn)出聚合率達(dá)10%～15%的含聚磷酸鹽的硝酸磷肥產(chǎn)品。

2.9 關(guān)鍵設(shè)備國(guó)產(chǎn)化技術(shù)開(kāi)發(fā)

2.9.1 雙轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)

雙轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)是挪威的專利設(shè)備，其集過(guò)濾、再漿洗滌和置換洗滌于一身，用于分離四水硝酸鈣結(jié)晶。該設(shè)備的轉(zhuǎn)鼓與虹吸管之間的間隙精度小于1 mm，轉(zhuǎn)鼓加工易變形，制造難度大。從國(guó)外進(jìn)口該設(shè)備，制造周期長(zhǎng)、價(jià)格高，無(wú)法滿足項(xiàng)目施工進(jìn)度的要求，故貴州芭田生態(tài)工程有限公司決定與天津華景化工新技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司、四川宜賓江源化工機(jī)械制造有限責(zé)任公司三方合作，通過(guò)5個(gè)月的努力，終于圓滿完成了設(shè)計(jì)、制造任務(wù)，開(kāi)創(chuàng)了國(guó)內(nèi)雙轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)設(shè)計(jì)、制造的先例。

2.9.2 雙軸造粒機(jī)

雙軸造粒機(jī)主要用于造粒，由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈活性大，能夠適應(yīng)工藝操作條件較大的波動(dòng)，特別適用于黏度大的物料的造粒。

雙軸造粒機(jī)外形是一個(gè)水平的U形槽，槽內(nèi)設(shè)有2根平行的轉(zhuǎn)軸，軸上設(shè)置漿葉。返料和料漿分別由返料進(jìn)口和料漿進(jìn)口從雙軸造粒機(jī)前端加入，在2根轉(zhuǎn)軸反向旋轉(zhuǎn)和漿葉的作用下，物料得到充分混合、黏結(jié)和涂布，實(shí)現(xiàn)團(tuán)聚造粒；在漿葉的推動(dòng)作用下，成粒物料不斷流向造粒機(jī)的尾端并由出料口卸出。雙軸造粒機(jī)的操作除受到料漿性質(zhì)影響外，還與返料的粒度組成、返料比、漿葉形狀及其安裝角度、漿葉轉(zhuǎn)速等有關(guān)。

根據(jù)貴州甕安磷礦的實(shí)際情況和冷凍法硝酸磷肥的生產(chǎn)特點(diǎn)，研究了雙軸造粒機(jī)的尺寸、轉(zhuǎn)速、螺旋角等技術(shù)參數(shù)，開(kāi)發(fā)出了適宜的雙軸造粒機(jī)，投運(yùn)后造粒工序運(yùn)行穩(wěn)定。

2.9.3 NP料漿濃縮蒸發(fā)器

NP料漿濃縮蒸發(fā)器用于NP料漿的蒸發(fā)濃縮，是一次通過(guò)式蒸發(fā)器，由于所需濃縮的料漿黏稠、雜質(zhì)含量高，很容易出現(xiàn)堵塞情況，檢修頻率非常高。

確定NP料漿濃縮蒸發(fā)器的處理能力、列管長(zhǎng)度、料漿進(jìn)分離器的角度等技術(shù)參數(shù)，是該設(shè)備設(shè)計(jì)的核心。

2.9.4 結(jié)晶器

結(jié)晶器是冷凍法硝酸磷肥生產(chǎn)裝置中的核心設(shè)備，采用串聯(lián)倒槽的方式將12臺(tái)間歇操作的結(jié)晶器槽構(gòu)成連續(xù)操作的結(jié)晶系統(tǒng)。

結(jié)晶器槽本體由槽頂、槽體、底部封頭、冷卻盤(pán)管、內(nèi)部支架等組成，在槽體內(nèi)設(shè)有透平漿式攪拌器及相應(yīng)的電動(dòng)機(jī)減速機(jī)等。結(jié)晶器槽內(nèi)盤(pán)管分內(nèi)、中、外3層，中心設(shè)有1臺(tái)由5層漿葉組成的攪拌器，該結(jié)構(gòu)不僅可使結(jié)晶顆粒懸浮起來(lái)又不至于將結(jié)晶顆粒打碎，而且可實(shí)現(xiàn)酸解液溫度的均勻分布，此外還能擾亂冷卻盤(pán)管表面所形成的液膜，使其不斷更新，便于晶體成長(zhǎng)。

2.9.5 滾筒流化床造粒機(jī)

滾筒流化床造粒機(jī)是一種將預(yù)熱后的空氣輸送至帶有分布板的流化床底部，使需要造粒的固體粉末呈流化態(tài)，液體則由雙流體噴嘴噴入流化床，與流化床內(nèi)處于流態(tài)化的物料接觸并附著在顆粒表面完成干燥的造粒設(shè)備。通過(guò)調(diào)節(jié)出料控制器，滾筒流化床造粒機(jī)可生產(chǎn)出不同粒度的顆粒物料。

將滾筒流化床造粒技術(shù)應(yīng)用于硝酸銨鈣造粒，需要解決與之不相適應(yīng)的一系列技術(shù)難題，是對(duì)硝酸銨鈣造粒物性研究深入程度及設(shè)計(jì)水平的體現(xiàn)。

2.9.6 母液酸冷器

母液酸冷器是由2臺(tái)串聯(lián)的儲(chǔ)槽并內(nèi)置多組并聯(lián)的管式換熱管和攪拌器組成。多組并聯(lián)的管式換熱管環(huán)形均勻分布在2臺(tái)儲(chǔ)槽內(nèi)，硝酸溶液走管內(nèi)，氮磷溶液走管外，在氮磷溶液受熱升溫的同時(shí)使硝酸溶液冷卻降溫。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，所開(kāi)發(fā)的新型換熱器兼有儲(chǔ)存溶液、防堵塞、結(jié)垢易清理再生的功能，是一種多種功能相結(jié)合的可靠設(shè)備。

生產(chǎn)運(yùn)行實(shí)踐證明，6種國(guó)產(chǎn)化的關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定、故障率低，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

3 裝置建設(shè)及運(yùn)行情況

2012年6月，貴州芭田生態(tài)工程有限公司正式成立，并與天津華景新技術(shù)有限公司簽署協(xié)議，共同開(kāi)發(fā)硝酸磷肥工藝包。2013年4月18日，貴州芭田磷化工循環(huán)經(jīng)濟(jì)生態(tài)產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目一期工程奠基，正式開(kāi)始建設(shè)270 kt/a硝酸(折100%硝酸計(jì))、300 kt/a硝酸磷肥(加鉀鹽后可達(dá)400 kt/a硝酸磷鉀肥)副產(chǎn)200 kt/a硝酸銨鈣、2×300 kt/a高塔復(fù)合肥及配套公用工程項(xiàng)目。2015年3月20日，循環(huán)流化床鍋爐一次點(diǎn)火成功；5月15日，硝酸磷肥裝置化工投料；5月18日，生產(chǎn)出第1顆硝酸磷肥，表明硝酸磷肥裝置一次投料開(kāi)車(chē)成功；5月26日，氨化硝酸鈣裝置全流程打通，生產(chǎn)出第1顆硝酸銨鈣。從項(xiàng)目建設(shè)啟動(dòng)到裝置建成投料出產(chǎn)品，僅用時(shí)2年，標(biāo)志著我國(guó)自行設(shè)計(jì)的首套國(guó)產(chǎn)化冷凍法硝酸磷肥生產(chǎn)裝置誕生。

硝酸磷肥裝置全流程打通后，貴州芭田生態(tài)工程有限公司制定了分3步實(shí)現(xiàn)達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)考核的目標(biāo)，即第1階段負(fù)荷70%、第2階段負(fù)荷85%、第3階段負(fù)荷100%，并安全穩(wěn)定連續(xù)運(yùn)行72 h。硝酸磷肥裝置于2018年1月23日至25日和2018年8月23日至25日進(jìn)行了2次100%負(fù)荷72 h考核，關(guān)鍵指標(biāo)全部達(dá)到考核要求，裝置實(shí)現(xiàn)達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)。

3.1 考核期間產(chǎn)量情況

硝酸磷肥裝置設(shè)計(jì)年產(chǎn)能150 kt，折合日產(chǎn)能500 t、班產(chǎn)能250 t、小時(shí)產(chǎn)能20.8 t。

如表1所示：由于受到系統(tǒng)清洗的影響時(shí)間較長(zhǎng)，有2個(gè)班的班產(chǎn)量和小時(shí)產(chǎn)量在考核期間未達(dá)設(shè)計(jì)值，其他各班全部超過(guò)了設(shè)計(jì)值；最高日產(chǎn)量539.1 t，為設(shè)計(jì)值的107.8%；日平均產(chǎn)量534.3 t，為設(shè)計(jì)值的106.9%，達(dá)到了100%負(fù)荷考核產(chǎn)量要求。

表1 硝酸磷肥裝置100%負(fù)荷考核產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)

3.2 考核期間質(zhì)量情況

硝酸磷肥質(zhì)量指標(biāo)要求：w(總氮)≥24.5%，w(P2O5有效)≥9.5%，w(P2O5水溶)/w(P2O5有效)≥55，w(總養(yǎng)分)≥37.0%，w(H2O)≤1.0%，粒度(≤6.0 mm)合格率≥85%。如表2所示，考核期間產(chǎn)品質(zhì)量全部合格，達(dá)到或超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《硝酸磷肥、硝酸磷鉀肥》(GB/T 10510—2007)中一等品的要求。

表2 硝酸磷肥裝置100%負(fù)荷考核質(zhì)量統(tǒng)計(jì)

3.3 考核期間主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

從考核期間主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的對(duì)比數(shù)據(jù)(表3和表4)可看出：

(1)磷礦粉、液氨、硝酸的設(shè)計(jì)定額與考核定額不一致，其主要原因是原料磷礦與設(shè)計(jì)用磷礦存在一定的差異，為了使考核更符合實(shí)際情況，根據(jù)磷礦品位對(duì)設(shè)計(jì)定額進(jìn)行了適當(dāng)調(diào)整。

(2)循環(huán)水、0.6 MPa蒸汽考核值稍高，主要原因是技術(shù)改造后增大了消耗。

表3 硝酸磷肥裝置主要設(shè)計(jì)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)(以噸產(chǎn)品計(jì))

表4 硝酸磷肥裝置100%負(fù)荷考核主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)(以噸產(chǎn)品計(jì))

4 科技成果鑒定情況

2018年10月20日，中國(guó)氮肥工業(yè)協(xié)會(huì)組織有關(guān)專家在貴州省甕安縣對(duì)貴州芭田生態(tài)工程有限公司“首套國(guó)產(chǎn)化冷凍法硝酸磷肥裝置技術(shù)”進(jìn)行了科技成果鑒定。鑒定組專家聽(tīng)取了達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)考核報(bào)告、技術(shù)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用報(bào)告，并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了實(shí)地考察，經(jīng)質(zhì)疑和討論，高度評(píng)價(jià)了首套國(guó)產(chǎn)化冷凍法硝酸磷肥裝置技術(shù)成果和應(yīng)用。專家組認(rèn)為：

(1)鑒定資料齊全，數(shù)據(jù)詳實(shí)可靠，符合鑒定要求。

(2)經(jīng)過(guò)裝置72 h達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)考核，關(guān)鍵指標(biāo)達(dá)到考核要求，裝置實(shí)現(xiàn)達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)。

(3)該技術(shù)的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下：①冷凍法硝酸磷肥工藝技術(shù)實(shí)現(xiàn)資源綜合利用，將磷礦中的鈣轉(zhuǎn)化成5Ca(NO3)2·NH4NO3·10H2O產(chǎn)品，無(wú)磷石膏排放，為我國(guó)化肥工業(yè)走出一條新路；②解決了裝置酸性廢氣與堿性廢氣處理的難題，改善了操作環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了達(dá)標(biāo)排放；③工廠廢水分類(lèi)處理，綜合利用，實(shí)現(xiàn)工藝廢水零排放；④針對(duì)國(guó)產(chǎn)磷礦改進(jìn)和創(chuàng)新了酸不溶物的分離工藝，提升了產(chǎn)品質(zhì)量，延長(zhǎng)設(shè)備使用周期；⑤在現(xiàn)有設(shè)備基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)新式酸冷器，延長(zhǎng)了設(shè)備運(yùn)行周期，除鈣率達(dá)80%，產(chǎn)品P2O5水溶率達(dá)到75%以上；⑥硝酸磷肥核心設(shè)備雙轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)、雙軸造粒機(jī)、NP料漿濃縮蒸發(fā)器、結(jié)晶器等實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化。

鑒定專家組一致同意通過(guò)鑒定，認(rèn)為該項(xiàng)目具有難度大、創(chuàng)新程度高的顯著特點(diǎn)，技術(shù)指標(biāo)先進(jìn)，整體技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

硝酸磷肥裝置達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，標(biāo)志著首套國(guó)產(chǎn)化冷凍法硝酸磷肥裝置技術(shù)開(kāi)發(fā)取得圓滿成功。

5 今后硝酸磷肥研發(fā)重點(diǎn)

(1)研究開(kāi)發(fā)冷凍法硝酸磷肥工藝共伴生資源遷移分布及利用技術(shù)；

(2)繼續(xù)研究酸不溶物分離技術(shù)，提高分離率；

(3)研究開(kāi)發(fā)利用中低品位磷礦直接生產(chǎn)硝酸磷肥技術(shù)；

(4)研究硅鈣濾渣的綜合利用技術(shù)。