濕法磷酸脫硫及提濃工業(yè)化試驗(yàn)

白付明，婁倫武，單東升，楊雪光

(貴州西洋實(shí)業(yè)有限公司 貴州息烽 551107)

1 分析項(xiàng)目及方法

2 改造前磷酸裝置工藝流程

如圖1所示，來自球磨機(jī)的礦漿含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)為27%～32%、細(xì)度(≤150 μm)≥85%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，首先進(jìn)入配置攪拌裝置的礦漿槽內(nèi)，然后經(jīng)礦漿泵加壓后進(jìn)入萃取槽V-201A；來自萃取槽V-201C的返漿經(jīng)返漿泵加壓后進(jìn)入閃蒸室，冷卻后進(jìn)入V-201A；來自一級沉降槽的返酸和來自轉(zhuǎn)盤過濾機(jī)的洗水進(jìn)入V-201A。上述物料在V-201A中進(jìn)行預(yù)反應(yīng)。

圖1 改造前磷酸裝置工藝流程

V-201A中的反應(yīng)物溢流至萃取槽V-201B，濃硫酸從底部進(jìn)入V-201B，硫酸與礦漿在此充分反應(yīng)。V-201B中的反應(yīng)物溢流至萃取槽V-201C中進(jìn)行進(jìn)一步的反應(yīng)，然后反應(yīng)物溢流至消化槽V-202以消除部分過飽和度。

V-202中的反應(yīng)物加入絮凝劑后送至轉(zhuǎn)盤過濾機(jī)，濾液經(jīng)磷酸泵加壓后依次送至一級沉降槽、二級沉降槽進(jìn)一步沉降其中的磷石膏。一級沉降后的磷酸一部分作為返酸送至V-201A，一部分經(jīng)二級沉降并經(jīng)磷酸成品泵加壓后送至磷酸罐區(qū)儲存。磷石膏洗滌合格后送至磷石膏堆場或者外售，反應(yīng)產(chǎn)生的尾氣經(jīng)洗滌合格后送至尾氣煙囪排放。

3 改造后磷酸裝置工藝流程

3.1 工藝流程

改造后磷酸裝置工藝流程如圖2所示。

圖2 改造后磷酸裝置工藝流程

來自球磨機(jī)的礦漿含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)為27%～32%、細(xì)度(≤150 μm)≥85%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，首先進(jìn)入配置攪拌裝置的礦漿槽內(nèi)，然后經(jīng)礦漿泵加壓后進(jìn)入萃取槽V-201A；來自萃取槽V-201C的返漿經(jīng)返漿泵加壓后進(jìn)入閃蒸室，冷卻后進(jìn)入V-201A；來自沉降槽的底流和轉(zhuǎn)盤過濾機(jī)的洗水進(jìn)入V-201A。上述物料在V-201A中進(jìn)行預(yù)反應(yīng)。

V-201A中的反應(yīng)物溢流至萃取槽V-201B，濃硫酸從底部進(jìn)入V-201B，硫酸與礦漿在此充分反應(yīng)。V-201B中的反應(yīng)物溢流至萃取槽V-201C中進(jìn)行進(jìn)一步反應(yīng)，然后反應(yīng)物溢流至消化槽V-202以消除部分過飽和度。

V-202中的反應(yīng)物加入絮凝劑后送至轉(zhuǎn)盤過濾機(jī)，濾液送至老線3槽，在此按比例加入礦漿和濃硫酸進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)物溢流至老線4槽中進(jìn)行進(jìn)一步反應(yīng)。磷石膏洗滌合格后送至磷石膏堆場或者外售。

老線4槽中的反應(yīng)物加入絮凝劑后送至新增沉降槽，上清液即為脫硫及提濃后的產(chǎn)品磷酸，送至磷酸罐區(qū)儲存，底流送至V-201A進(jìn)一步分解其中的殘磷。反應(yīng)產(chǎn)生的尾氣經(jīng)洗滌合格之后送至尾氣煙囪排放。

3.2 新增設(shè)施

為了減少投入，濕法磷酸脫硫及提濃工業(yè)化試驗(yàn)盡量利用原有設(shè)施，其中老線3槽、老線4槽為80 kt/a濕法磷酸裝置的閑置萃取槽，帶有攪拌裝置。除了新增3臺沉降槽和必要的管線、切斷閥及流量計(jì)外，沒有新增其他設(shè)施。

4 試驗(yàn)方案

4.1 試驗(yàn)應(yīng)具備的條件

(1)濕法磷酸脫硫及提濃工業(yè)化試驗(yàn)工藝流程改造到位，操作人員熟悉試驗(yàn)流程及其操作步驟。

(2)老線3槽攪拌器、老線4槽攪拌器、老線4槽底部料漿泵試車合格，具備運(yùn)行條件。

(3)現(xiàn)有濕法磷酸裝置運(yùn)行正常，具備工業(yè)化試驗(yàn)條件。

4.2 試驗(yàn)操作步驟

新增沉降槽單臺體積為92 m3，以反應(yīng)料漿在沉降槽中的停留時(shí)間為2 h來計(jì)算，則來自老線4槽的反應(yīng)料漿量為46 m3/h。考慮到老線3槽在加礦漿的過程中會帶入一部分水，則實(shí)際進(jìn)入老線3槽的磷酸量為35 m3/h，故試驗(yàn)期間磷酸裝置半負(fù)荷運(yùn)行，以保證反應(yīng)料漿在新增沉降槽中的停留時(shí)間。

(1)打開轉(zhuǎn)盤過濾機(jī)去老線3槽的閥門，當(dāng)槳葉全部淹沒后，啟動攪拌器。

(3)老線3槽的反應(yīng)料漿溢流至老線4槽，當(dāng)老線4槽的液位達(dá)80%左右時(shí)，啟動老線4槽底部的料漿泵，同時(shí)打開絮凝劑加入閥，將絮凝劑和反應(yīng)料漿一起輸送至新增沉降槽，密切觀察新增沉降槽中料漿的沉降效果。新增沉降槽的上清液通過磷酸成品泵送至磷酸罐區(qū)，底流通過底流泵送至V-201A。

(6)密切關(guān)注V-201C中反應(yīng)物的液固比、轉(zhuǎn)盤過濾機(jī)的過濾情況以及新增沉降槽的沉降效果。

(7)優(yōu)化各項(xiàng)工藝參數(shù)，系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行72 h。

5 試驗(yàn)結(jié)果

6 經(jīng)濟(jì)效益分析

貴州西洋公司P2O5實(shí)際產(chǎn)量為90 kt/a左右，按日產(chǎn)量400 t、年運(yùn)行225 d、新增用電負(fù)荷205 kW、電價(jià)0.55元/(kW·h)計(jì)，則年新增電費(fèi)約為60.9萬元。

提濃前磷酸平均含P2O5質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20.66%，提濃后磷酸平均含P2O5質(zhì)量分?jǐn)?shù)為24.13%。磷酸濃度提高后，復(fù)合肥料漿的濃度相應(yīng)提高，復(fù)合肥生產(chǎn)過程中少蒸發(fā)的水分約為62 644.7 t。按水溫20 ℃、造粒窯排汽溫度86 ℃、水的比熱容4.2 kJ/(kg·K)、水在86 ℃的蒸發(fā)潛熱為2 293.1 kJ/kg、1 kg標(biāo)準(zhǔn)煤的熱值為29 260 kJ、標(biāo)準(zhǔn)煤價(jià)格1 000元/t計(jì)，則少蒸發(fā)的水分折合節(jié)省標(biāo)準(zhǔn)煤量為5 502.9 t，年節(jié)約燃料成本約為550.3萬元。

蒸發(fā)水量減少意味著向污水站排水量減少，按1 t水含總養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%、質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%養(yǎng)分45元計(jì)，則年減少損失約為845.7萬元。

綜上所述，采用礦漿提濃的年總經(jīng)濟(jì)效益約為1 335.1萬元。

7 結(jié)語