磷酸MER值對磷酸二銨產品質量影響研究

何春云

（云南云天化紅磷化工有限公司，云南 開遠 661699）

0 前言

隨著我國高品位磷礦資源減少，能直接作為原料進入磷化工工藝的原礦越來越少。磷礦中鐵、鎂、鋁等雜質嚴重影響磷酸的品質。由于磷酸中鐵、鎂、鋁等金屬離子含量較高，與氨、磷酸反應生成枸溶性磷酸鹽［1］，氨無法完全與磷酸結合，導致采用傳統工藝所生產的優等品磷酸二銨（DAP）產品質量雖然勉強能達到國家標準GB 10205—2009要求，但其氮含量和水有比（水溶性磷質量占有效磷質量的比例）大幅度下降。氮含量是磷酸二銨肥效的一項重要質量指標。按國家標準GB 10205—2009規定：磷酸二銨合格品w（總氮）≥13%，一等品w（總氮）≥14%，優等品w（總氮）≥17%。而出口的優等品磷酸二銨則必須w（氮）≥17.5%。影響磷酸二銨產品氮含量的因素很多，除干燥溫度、最終中和度等常見的因素外，磷酸MER值是造成產品氮含量波動的主要原因之一。

磷酸MER值通常是指磷酸中的倍半氧化物含量與P2O5含量的比值，即MER=w（MgO+Fe2O3+Al2O3+CaO+SiO2+MnO2）/w（P2O5）。從大量分析數據來看，在相同磷酸濃度情況下，由于磷酸中CaO、SiO2、MnO2含量較小，且變化不大，可忽略不計，本研究中MER值主要是指w（MgO+Fe2O3+Al2O3）/w（P2O5）。在磷酸二銨生產過程中，磷酸MER值已成為衡量磷酸二銨產品等級的重要控制指標。對于磷肥企業，研究磷酸MER值對磷酸二銨產品質量的影響，從而提高磷酸品質，調控MER值，確保不同等級磷酸二銨產品質量勢在必行。

1 實驗部分

1.1實驗原料

濃縮磷酸、淤磷酸，云南云天化紅磷化工有限公司；脫氟磷酸，云南磷化集團有限責任公司。各原料磷酸，化學組分見表1。

表1 各原料磷酸化學組分

硫酸，w（H2SO4）98%，云南云天化紅磷化工有限公司硫酸廠；液（氣）氨，云南云天化紅磷化工有限公司合成氨廠。

1.2儀器和設備

實驗過程中所用到的實驗儀器及設備見表2。

表2 儀器及設備

1.3實驗方案

將濃縮磷酸、淤磷酸、脫氟磷酸按一定比例混合后搖勻，配制成不同MER值的磷酸，取1 000 g于燒杯中，加水50 g后通入氣氨進行反應，控制中和度在1.88左右［2］，將制得的料漿置于65℃真空恒溫干燥箱中干燥，分析所得磷酸二銨樣品品質。

2 結果與討論

2.1 磷酸MER值對磷酸二銨產品質量的影響

不同MER值磷酸所制得磷酸二銨產品品質分析結果見表3。

表3 不同MER值磷酸對應磷酸二銨品質分析結果

從表3可知，隨著磷酸MER值升高，磷酸二銨產品中氮、有效磷、水溶磷、總養分含量呈下降趨勢。當磷酸MER≤0.091 7時，可以生產w（總養分）64%以上的磷酸二銨產品；當磷酸中MER≤0.102時，可以生產出w（總養分）64%優等品磷酸二銨；當磷酸MER≤0.098 6時，可以生產出w（N）≥17.5%的64%優等品磷酸二銨；當磷酸MER值控制在＞0.102 0時，磷酸二銨中氮含量及總養分指標達不到國家標準GB 10205—2009優等品指標要求。

2.2 添加硫酸對磷酸二銨產品質量的影響

當磷酸MER值不變時，為滿足客戶對磷酸二銨產品氮含量的高要求，磷肥企業在生產過程中常采用添加一定比例的硫酸來提高磷酸二銨產品的氮含量。取磷酸樣品（成分見表4）1 000 g按實驗方法生產，得到對比原樣0；取磷酸樣品1 000 g添加硫酸（w（H2SO4）98%）25 g混合均勻，按實驗方法生產，重復3次，所得磷酸二銨樣品分析結果見表5。

表4 磷酸樣品分析結果

表5 添加硫酸后磷酸二銨養分組成 %

從表5可知，添加硫酸會導致磷酸二銨產品總養分下降，在確保磷酸二銨產品品質的前提下，要提高磷酸二銨中的氮含量，必須提高磷酸品質，降低MER值。MER值≤0.091 7時，通過添加一定比例硫酸后，磷酸二銨中的w（N）每提高0.15個百分點，w（P2O5有效）下降1.4個百分點，w（總養分）下降1.25個百分點左右。

3 結論

（1）在磷酸二銨生產控制中，磷酸MER值是影響磷酸二銨產品品質的關鍵因素，磷酸MER值越低，磷酸二銨產品品質越高。

（2）在磷酸二銨生產過程中，通過大幅度降低磷酸MER值來提高產品中的氮含量，會導致生產成本升高，總養分遠高于指標范圍。可采用添加硫酸或固體（NH4）2SO4、NH4Cl的方法，來達到既提高產品中氮含量又調控好總養分，且降低生產成本的目的，但應調控好磷酸MER值及硫酸等添加物的加入量。

（3）隨著磷礦雜質含量升高，進行磷酸酸質改善研究，降低MER值，滿足下游磷酸二銨產品質量要求，是實現磷銨產品品質提升的重要措施。