濕法磷酸凈化技術應用研究

王同永

(山東魯北企業集團總公司,山東 無棣　251909)

磷酸是磷化工產品的基礎原料，是磷化工的核心。傳統工業磷酸都是通過熱法制得，但熱法磷酸存在能耗高、污染大等問題。與熱法磷酸相比，濕法磷酸具有能耗低、污染小、成本低、受能源價格波動小等優點[1]。濕法磷酸是用無機酸分解磷礦，分離出粗磷酸，再經過凈化制得磷酸產品。目前,國內外普遍采用硫酸法生產磷酸。20世紀60年代初，以色列礦業工程公司(IMI)首次實現了鹽酸法生產磷酸的工業化[2]。利用鹽酸法可以分解ω(P2O5)15%以下的中低品位磷礦,大大降低生產成本，但也存在工藝復雜、易防腐設備、副產物難經濟回收等問題。

山東魯北企業集團總公司擁有100萬噸S-NPK復合肥裝置，每年副產大量的鹽酸，廢棄掉既污染環境又浪費資源，為此用于鹽酸法分解磷礦，得粗磷酸，再與硫酸法分解的粗磷酸按1∶4比例混配[3]，經過一系列工序，最后得到工業級和食品級磷酸。

1　基本原理

濕法磷酸萃取凈化工藝是先用鹽酸分解磷礦粉，分離出粗磷酸，與來自硫酸法濕法磷酸裝置的粗磷酸混配，再經除雜、過濾、萃取、洗滌、反萃、濃縮、凈化后得磷酸產品，反應式如下：

2　工藝流程

工藝流程見圖1。

圖1　工藝流程圖

2.1　酸解工序

制漿車間將磷礦石磨成礦粉，礦粉與鹽酸按一定比例進入酸解反應槽，反應后的混合物進入沉清槽，進行沉清，上層清夜進入混合工序，濁漿進入二次反應槽，繼續與鹽酸進行酸解反應，反應后的混合物進入沉清槽進行沉清，上清液返回一級反應槽，稠漿進入壓濾機進行壓濾，壓濾后液相返回一級沉清槽，濾渣經皮帶送走。

2.2　混合工序

鹽酸法生產的酸解液與磷酸車間硫酸法生產的濕法磷酸按一定比例加入到混合攪拌槽混配，然后混合物進入壓濾機進行壓濾，過濾后固相石膏通過皮帶輸送走，液相進入凈化工序。

2.3　除雜工序

用沉淀法除去雜質離子，然后進入沉清槽進行沉清，用板框過濾濾渣。凈化除雜后的稀磷酸進入表面反洗過濾器，進一步精濾除雜。

2.4　萃取工序

有機溶劑萃取取得初步凈化稀磷酸，將混酸與有機溶劑按一定比例逆向進入篩板塔，萃取后的有機萃取相進入后續凈化系統，而萃取余液則進入污水處理系統。

2.5　洗滌工序

萃取后產生的有機萃取相進入篩板塔用稀磷酸進行逆流洗滌，洗滌后水相進入污水處理系統，水相中的稀磷酸可以返回洗滌工序，有機相進入下級篩板塔進行反萃。

2.6　反萃工序

洗滌工序的有機相由下而上進入篩板塔，塔頂噴淋少量稀鹽酸，進行逆流萃取，水相進入下級凈化系統。

2.7　氧化工序

過濾后的磷酸進入攪拌槽，加入適量雙氧水和硫化鈉，除去稀磷酸中所含的易氧化物。

2.8　濃縮工序

將氧化后的磷酸進入濃縮工序，用兩級石墨換熱器加熱濃縮，蒸發后的氣態進入混合冷卻器，回收氣態中的鹽酸，回收的鹽酸可進入酸解工序，也可以進入反萃工序。

2.9　脫色工序

將濃縮后的磷酸通過冷卻系統，用循環水進行冷卻，冷卻后的磷酸進入鋪滿活性炭篩板塔，脫色后的磷酸進入過濾機進行過濾，過濾后即為成品磷酸。

3　主要設備選型

設備型號見表1。

表1　主要設備型號

表1(續)

4　結語

利用山東魯北企業集團總公司年產8萬噸硫酸法濕法磷酸與鹽酸法濕法磷酸以4∶1比例混配，再經除雜、過濾、萃取、洗滌、反萃、濃縮、凈化等一系列工序，制得工業級和食品級磷酸產品。該項目投資少、建設周期短、生產成本低，年可新增利潤1000余萬元，經濟和社會效益顯著。