磷酸MER值對(duì)磷酸二銨產(chǎn)品質(zhì)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(yuǎn) 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(jìn)入磷化工工藝的原礦越來越少。磷礦中鐵、鎂、鋁等雜質(zhì)嚴(yán)重影響磷酸的品質(zhì)。由于磷酸中鐵、鎂、鋁等金屬離子含量較高，與氨、磷酸反應(yīng)生成枸溶性磷酸鹽［1］，氨無法完全與磷酸結(jié)合，導(dǎo)致采用傳統(tǒng)工藝所生產(chǎn)的優(yōu)等品磷酸二銨（DAP）產(chǎn)品質(zhì)量雖然勉強(qiáng)能達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)GB 10205—2009要求，但其氮含量和水有比（水溶性磷質(zhì)量占有效磷質(zhì)量的比例）大幅度下降。氮含量是磷酸二銨肥效的一項(xiàng)重要質(zhì)量指標(biāo)。按國家標(biāo)準(zhǔn)GB 10205—2009規(guī)定：磷酸二銨合格品w（總氮）≥13%，一等品w（總氮）≥14%，優(yōu)等品w（總氮）≥17%。而出口的優(yōu)等品磷酸二銨則必須w（氮）≥17.5%。影響磷酸二銨產(chǎn)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(chǎn)品氮含量波動(dòng)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(shù)據(jù)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(jì)，本研究中MER值主要是指w（MgO+Fe2O3+Al2O3）/w（P2O5）。在磷酸二銨生產(chǎn)過程中，磷酸MER值已成為衡量磷酸二銨產(chǎn)品等級(jí)的重要控制指標(biāo)。對(duì)于磷肥企業(yè)，研究磷酸MER值對(duì)磷酸二銨產(chǎn)品質(zhì)量的影響，從而提高磷酸品質(zhì)，調(diào)控MER值，確保不同等級(jí)磷酸二銨產(chǎn)品質(zhì)量勢(shì)在必行。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1實(shí)驗(yàn)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(tuán)有限責(zé)任公司。各原料磷酸，化學(xué)組分見表1。

表1 各原料磷酸化學(xué)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(shè)備

實(shí)驗(yàn)過程中所用到的實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備見表2。

表2 儀器及設(shè)備

1.3實(shí)驗(yàn)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(jìn)行反應(yīng)，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(zhì)。

2 結(jié)果與討論

2.1 磷酸MER值對(duì)磷酸二銨產(chǎn)品質(zhì)量的影響

不同MER值磷酸所制得磷酸二銨產(chǎn)品品質(zhì)分析結(jié)果見表3。

表3 不同MER值磷酸對(duì)應(yīng)磷酸二銨品質(zhì)分析結(jié)果

從表3可知，隨著磷酸MER值升高，磷酸二銨產(chǎn)品中氮、有效磷、水溶磷、總養(yǎng)分含量呈下降趨勢(shì)。當(dāng)磷酸MER≤0.091 7時(shí)，可以生產(chǎn)w（總養(yǎng)分）64%以上的磷酸二銨產(chǎn)品；當(dāng)磷酸中MER≤0.102時(shí)，可以生產(chǎn)出w（總養(yǎng)分）64%優(yōu)等品磷酸二銨；當(dāng)磷酸MER≤0.098 6時(shí)，可以生產(chǎn)出w（N）≥17.5%的64%優(yōu)等品磷酸二銨；當(dāng)磷酸MER值控制在＞0.102 0時(shí)，磷酸二銨中氮含量及總養(yǎng)分指標(biāo)達(dá)不到國家標(biāo)準(zhǔn)GB 10205—2009優(yōu)等品指標(biāo)要求。

2.2 添加硫酸對(duì)磷酸二銨產(chǎn)品質(zhì)量的影響

當(dāng)磷酸MER值不變時(shí)，為滿足客戶對(duì)磷酸二銨產(chǎn)品氮含量的高要求，磷肥企業(yè)在生產(chǎn)過程中常采用添加一定比例的硫酸來提高磷酸二銨產(chǎn)品的氮含量。取磷酸樣品（成分見表4）1 000 g按實(shí)驗(yàn)方法生產(chǎn)，得到對(duì)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(shí)驗(yàn)方法生產(chǎn)，重復(fù)3次，所得磷酸二銨樣品分析結(jié)果見表5。

表4 磷酸樣品分析結(jié)果

表5 添加硫酸后磷酸二銨養(yǎng)分組成 %

從表5可知，添加硫酸會(huì)導(dǎo)致磷酸二銨產(chǎn)品總養(yǎng)分下降，在確保磷酸二銨產(chǎn)品品質(zhì)的前提下，要提高磷酸二銨中的氮含量，必須提高磷酸品質(zhì)，降低MER值。MER值≤0.091 7時(shí)，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(gè)百分點(diǎn)，w（P2O5有效）下降1.4個(gè)百分點(diǎn)，w（總養(yǎng)分）下降1.25個(gè)百分點(diǎn)左右。

3 結(jié)論

（1）在磷酸二銨生產(chǎn)控制中，磷酸MER值是影響磷酸二銨產(chǎn)品品質(zhì)的關(guān)鍵因素，磷酸MER值越低，磷酸二銨產(chǎn)品品質(zhì)越高。

（2）在磷酸二銨生產(chǎn)過程中，通過大幅度降低磷酸MER值來提高產(chǎn)品中的氮含量，會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)成本升高，總養(yǎng)分遠(yuǎn)高于指標(biāo)范圍。可采用添加硫酸或固體（NH4）2SO4、NH4Cl的方法，來達(dá)到既提高產(chǎn)品中氮含量又調(diào)控好總養(yǎng)分，且降低生產(chǎn)成本的目的，但應(yīng)調(diào)控好磷酸MER值及硫酸等添加物的加入量。

（3）隨著磷礦雜質(zhì)含量升高，進(jìn)行磷酸酸質(zhì)改善研究，降低MER值，滿足下游磷酸二銨產(chǎn)品質(zhì)量要求，是實(shí)現(xiàn)磷銨產(chǎn)品品質(zhì)提升的重要措施。