大型濕法磷酸生產中濃密機的改造

孫先慧(云南三環中化化肥有限公司, 650113)

大型濕法磷酸生產中濃密機的改造

孫先慧(云南三環中化化肥有限公司, 650113)

對濕法磷酸生產過程中濃密裝置濃密機處理能力低于磷酸生產所需礦漿量、底流濃度低且不穩定、濃密機給料管容易周期性堵塞、中心筒容易跑混、轉耙壓力不穩定等問題進行分析研究，逐一提出了解決方案，并在大型濕法磷酸生產裝置上成功進行了改造。

濕法磷酸生產；濃密機；改造

1 技術背景

濃密機是基于重力沉降作用的固液分離設備，含固量低和較細的顆粒物加入濃密機后，通過添加絮凝劑使細顆粒物凝聚成團，增加沉降顆粒物的粒度，加速沉降速度，然后借助于濃密機內慢速運轉的耙臂的作用，使增稠的底流礦漿由濃密機錐底排出。云南三環中化化肥有限公司的兩套30萬噸濕法磷酸裝置配套含有兩臺NXZ-18高效濃密機，濃密槽槽體內徑18m，槽體深度6.27m,采用中心液壓馬達三驅動，設計處理能力為192t/h。磷酸裝置使用的磷礦漿由三家不同公司供給至公司濃密工序粗礦漿槽儲存后進入兩臺高效濃密機濃密提固，底流泵將提固后的礦漿送至精礦漿槽供反應工序生產使用。目前來自三家磷礦漿輸送量單家最大量為250m3/h(有兩家同時輸送的情況)，萃取濃密工序粗礦漿槽四個，共有效容積6000m3，精礦漿槽兩個，共有效容積3000m3；現有的兩臺高效濃密機處理磷礦漿能力為160-180m3/h(含固量大于61%的礦漿出料量)，兩套30萬噸磷酸裝置反應工序滿負荷投礦量為：260-280m3/h。2011年隨公司第二套磷酸裝置的建成，配套的濃密機處理礦漿能力不能滿足兩套磷酸裝置滿負荷生產需要的礦漿量，礦漿供給缺口約100m3/h，公司針對濃密機處理能力不足問題進行了專項分析研究，主要圍繞濃密機的進料系統展開了相應技術改造。

2 高效濃密機改造前存在的問題

(1)受浮選礦漿固體顆粒粒度細、濃密機設計缺陷等因素影響，濃密機生產負荷偏低，具體如下(取單套濃密及萃取系統生產數據)：

濃密機產量m3/h萃取滿負荷生產時礦漿量m3/h礦漿供應量缺口m3/h 備注1 62%左右 80～90 140～150 60 單套萃取裝置30萬噸2 59%左右 110～120 160～170 50

兩臺高效濃密機處理礦漿能力為160-180m3/h(含固量大于61%的出礦漿量，折合干基：165噸，缺口160噸)；反應槽雙系列滿負荷的投礦量：260-280m3/h(含固量大于61%的礦漿)，處理量低于投料量約100m3/h。

(2)濃密機底流密度低，且不穩定。

根據生產數據分析礦漿含固量平均為58.98%(最低為50.85%)和59.28%(最低為55%)，合格率平均為35.48%、40%，含固量以及合格率均偏低，給生產操作指標調整帶來很大的困難，影響磷石膏的洗滌率及轉化率，使磷收率降低，最終影響磷酸生產成本。

(3)濃密機加料大管容易周期性堵塞。

(4)濃密機容易跑混。

(5)濃密機轉耙壓力不穩定，當濃密底流濃度高時(表顯≥1.680g/ml)，會出現轉耙壓力偏高的情況。

3 濃密機現場出現問題的分析

(1)關于濃密機處理量、生產負荷低和濃密機底流濃度低，且不穩定的的問題

造成濃密機處理量低的主要原因是濃密機中心筒設計不合理設計不合理造成的，現場濃密機不具備自動稀釋系統，高濃度物料直接絮凝沉降。目前濃密機布料在中心筒內液面下1.2m的位置，礦漿由稀釋罐通過高度差經布料管分兩頭分別沿中心筒的切線方向進料(見圖1)。

圖1

布料不均勻，而且離中心筒絮凝劑的添加點距離太遠，進中心筒的礦漿含固量在30%左右，濃度1.25t/m3左右。添加的絮凝劑的濃度約1‰，比重接近于水，中心筒加入的絮凝劑基本捕捉不到礦漿顆粒，隨著清液溢流出濃密機，絮凝劑利用率低，濃密效果差。根據實驗證明，濃密機進料的自動稀釋是非常重要的，進料礦漿在濃密機內部經自動稀釋后，單位面積的處理量大大提高。使用浮選精礦樣品實驗的“處理量與進料濃度曲線圖”見圖2。

根據絮凝劑的沉降效果試驗表明礦漿含固量在10%左右，沉降速度最快，沉降效果最好，而進中心筒的礦漿含固量在30%左右，沉降速度慢，沉降效果差，礦漿稀釋含固從30%降至10%沉降速度較快，且比較徹底。 為把進中心筒的礦漿稀釋到10%，需要很大的稀釋水量，必須考慮濃密機自供水稀釋。

由于濃密機中心筒設計不合理，絮凝沉降效果非常差，濃密機底流濃度也相對較低，并且不穩定，因此必須對其進行改造。

(2)關于濃密機給料管容易周期性堵塞的問題

圖2

造成給料管堵塞的原因主要是管徑、傾斜度以及礦漿稀釋濃度等設計不合理造成的。

(3)關于濃密機容易跑混問題

礦漿在稀釋罐加水稀釋后以一定的切線速度進入中心筒，一部分礦漿越過中心筒筒壁流到澄清層；另外礦漿在稀釋罐被加入大量的水稀釋后含固量降低，進人中心筒造成筒內礦漿的密度與外部溢流澄清水的密度差減小，這樣中心筒的磷礦漿便會流到筒外，造成溢流澄清水跑渾。因此，必須對濃密機的進料方式和中心筒的結構進行技術改造。

(4)絮凝劑加入點分析

絮凝劑加入點有兩個，一個在稀釋罐內，一個在濃密機中心筒內，都是成股加入。稀釋罐內的礦漿、稀釋水、絮凝劑都是自高往下沖入，產生相互沖擊攪拌，雖然沖擊攪拌能起到混合的作用，但在沖擊過程中導致絮凝劑絮團失效，絮凝效果差，而中心筒加入點完全靠自由流動混合，由于進料管在液面下1200mm的位置，混合效果差。為了增加絮凝劑與礦漿的混合效果，又不產生絮凝劑與礦漿的沖擊破壞絮凝劑結構，必須對絮凝劑加入進行改造，使絮凝劑在礦漿中分布均勻，改善礦漿沉淀效果。

(5)濃密機轉耙壓力不穩定，當濃密底流濃度高時(表顯≥1.680g/ml)，會出現轉耙壓力偏高的問題

由于稀釋后的礦漿沿著布料管成股進入，導致分散不均勻，粗顆粒的礦漿在進料口下方沉降堆積，導致濃密機扭矩波動大，當礦漿顆粒物粒度較高時，局部沉降速率加快，當粗顆粒的物料堆積到一定程度，將耙臂埋死；另外，轉耙在高扭矩狀態下運行，損壞大齒圈、輪轂、液壓馬達減速機齒輪等零部件。

4 濃密機優化改造方案

(1)取消稀釋罐，礦漿直接從初礦漿泵打入濃密機，濃密機中心筒上部700mm的位置為DN200的環形布料管，在布料管下方設置8個DN80的布料點，布料點的管道插入中心筒液面下200mm，產生動力攪拌，使礦漿布料、礦漿和絮凝劑的混合更加均勻。

(2)根據最高液面與最低液面的關系，介質流向問題，液位差靠密度差產生，沉降效果與靜液位壓頭的關系，提高礦漿管的高度，使動能轉化為勢能，更有利于形成液位差，絮凝劑就應該在液面加，噴淋均勻絮凝劑從中心筒成面往下沉降，效果會更好，所以絮凝劑用噴頭從中心筒上部沿礦漿布料管噴灑添加，盡量做到噴淋均勻，同步捕著礦漿顆粒。

(3)改中心筒結構，在中心筒開溢流水口，把51%左右的礦漿稀酸到10-16%，大量的稀釋水利用濃密機清液溢流進中心筒，清液夾帶的絮凝劑二次回水利用，降低絮凝劑使用量，增加絮凝劑對礦漿的捕著效果。

(4)濃密機清液表面漂浮礦漿沫子，增加沖沫裝置。

5 改造效果

改造投用以后(見圖3)，濃密機產能和精礦漿含固量、比重有明顯上升。根據生產數據分析，單臺濃密機產量平均由原來的130m3/h提升到193m3/h，干基產量平均由123t/h提升到191t/h(193×59.77%×1.653)。濃密精礦漿指標由原來的含固量平均為57.97%，比重為1.61；提高為現在的含固量平均為59.77%，比重為1.653。精礦漿的含固量平均上升1.8%，比重平均上升0.043，技改效果明顯。同時由于礦漿分布均勻，精礦漿產量和含固量穩定，進出物料平衡，再未出現埋耙的情況，濃密機除了周期性的計劃檢查外，未發生過突發性的設備故障，設備穩定性提升。

圖3

6 結論

云南三環中化化肥有限公司圍繞濃密機的中心筒進料系統改造為自動稀釋系統，通過對絮凝劑的投加點進行合理優化布置，有利于改善絮凝效果，提高濃密機底流濃度和處理能力。改造后的濃密機運行穩定，徹底消除了溢流澄清水跑渾、轉耙被埋死現象，對濃密機實施的改造很成功，同時還取得了較好的經濟效益。

[1]王煜，資學民．濃密機在磷礦漿濃密方面的應用探討[J]．磷肥與復肥，2007，22(4)：29-32．

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[2]廖永全，NXZ一25高效深錐濃密機的改造．磷肥與復肥，2016年．