提高濕法磷酸生產磷回收率的措施

牛存紅(云南省化工學校，云南 昆明 650500)

濕法磷酸生產由磷礦研磨、萃取反應、料漿過濾、稀磷酸濃縮、廢棄磷石膏排放等五個部分組成。磷礦和硫酸是生產濕法磷酸的主要原料，其費用約占直接成本的80%。因此，降低磷礦和硫酸的消耗是濕法磷酸生產中十分關鍵的問題。磷礦和硫酸的消耗與磷回收率有著密切的關系，只有提高磷回收率才能降低磷礦和硫酸的消耗，從而降低生產成本。濕法磷酸生產中磷回收率的高低主要取決于萃取率和洗滌率的高低，而影響萃取率的主要因素是磷礦漿的細度和反應條件的控制；影響洗滌率的主要因素是石膏中殘余水溶性五氧化二磷的高低。

1 影響萃取率的因素分析

1.1 磷礦漿細度

磷礦被酸分解的過程是液固反應，其反應速度與反應溫度、氫離子濃度、礦粒的有效表面積和液膜的擴散等因素有關。在氫離子濃度，溫度、液膜擴散速度等恒定下要想加快反應速度提高萃取率只有增大礦粒的有效接觸面積，也就是要讓礦漿粒度足夠小。

1.2 萃取工藝指標

萃取溫度高，反應速度加快，液相SO3濃度是保證良好石膏結晶的先決條件，因此，萃取溫度、液相SO3濃度也是影響萃取率的主要因素。

1.3 攪拌強度

合理的攪拌強度可有效避免局部過飽和，因此，攪拌強度是影響萃取率的因素之一。

2 影響洗滌率的因素分析

2.1 料漿，洗水分布不均勻，造成石膏洗滌不完全

料漿及洗水分布盒存在異物、結垢堵塞現象，導致料漿分配不均勻，石膏厚度不一致，再經過不均勻的洗滌，過濾石膏中殘存的水溶性P2O5必將升高，即石膏水溶磷升高，導致洗滌率降低。

2.2 系統結垢嚴重，過濾、洗滌效果不好

系統結垢是濕法磷酸生產過程中的難題，主要是系統溫差造成的。減緩或消除某個部分的結垢對實際生產意義十分重大。例如：濾布結垢就是各段溫差過大造成的，濾布結垢后，過濾、洗滌困難，必將大致洗滌率降低。

2.3 濾餅洗水溫度

洗水溫度的高低決定著洗水穿過濾餅的時間，決定著石膏洗滌的好壞和洗滌率的高低。

2.4 真空度

過濾是在真空條件下實現液固的分離，真空度高低影響石膏最終含水量，從而影響到洗滌率。

3 提高萃取率的措施

(1)提高磷礦漿細度。通過對磨礦系統操作的優化，適當增加棒磨機內的含固量，以增加有效磨礦時間，提高磷礦漿細度。如優化操作前，磷礦漿過40 目為96.69%，過100 目為71.42%，得到的萃取率為96.66%，枸溶磷為0.28%，不溶磷為0.385%；優化操作后，磷礦漿過40 目升至98.52%，過100 目升至78.83%，得到的萃取率提高到97.21%，枸溶磷降至0.26%，不溶磷也降至0.275%。

(2)加強濃密分級的控制，保證最終礦漿的細度達到要求：過40目≥98.5%，過100目≥75%。

(3)保證反應條件的穩定、均衡，尤其是液相SO3、溫度，控制液相SO3（25～35g/L）、溫度（82±1℃）指標合格率在95%以上，從而保證萃取率。

4 提高洗滌率的措施

4.1 合理利用系統熱源提高濾布洗水溫度

濾布洗水溫度低，會導致濾布在石膏卸料段和濾布再生段溫差過大，使結晶析出造成濾布堵塞，過濾效果差。這是技改前過濾系統存在的問題。進行渣場回水大循環改造后，充分利用閃冷、濃縮系統的熱源來提高濾布洗水溫度，使濾布洗水溫度由原來的40～45℃提高到55～60℃，減緩了濾布的結垢速度，延長濾布更換周期，提高了洗滌率，而且濾布再生效果好，過濾效果也得到改善。如技改前，濾布洗水溫度為40～45℃，濾布的更換周期為9～10天，濾餅水溶P2O5含量為0.46%，洗滌率為97.62%；技改后，濾布洗水溫度升至55～60℃，濾布的更換周期延長到為13～15 天，濾餅水溶P2O5含量降至0.35%，洗滌率提高到98.23%。

4.2 建立停車置換制度，改進洗水質量管理

過濾系統在停車或清洗時，嚴格執行管道用水置換10～15分鐘的制度，充分回收管道中酸液，杜絕對洗水水質的污染，避免用高含P2O5酸水作為濾餅二洗水。

改善用相對干凈水作為三洗水，使水洗和酸洗嚴格區分開。

4.3 加強料漿、洗水的分布和分區洗滌工作

在日常生產中，發現料漿、洗水分布不均勻，應及時查找原因，消除影響因素。在出現串洗時，要及時調整洗水擋皮，防止系統出現“串洗”。

4.4 新增過濾四洗水

為盡量回收反應所得磷酸，新增一個四洗水裝置作為濾餅四洗水。理想用水是工藝水，但考慮渣場風險及水平衡，選擇用循環水作為補充水并用蒸汽加熱使之溫度在75～80℃。在用量上根據需要合理調節。這樣可以有效提高各洗水區的溫度，使洗滌更加充分。技改后石膏水溶磷含量由之前平均0.46%下降到平均0.35%。

4.5 閃冷熱水作三洗水

技改前用閃冷熱水作為濾布沖洗水，不但堵塞噴頭也使濾網清理困難。經系統大循環后把閃冷熱水用作濾餅三洗水，按需要合理調節。并把三洗水溫度由原來的40～45℃提高到55～60℃。這樣既保證了洗水溫度又提高了洗滌效果。

4.6 合理控制SO3含量

萃取槽中過低的SO3含量使硫酸鈣結晶成為薄片狀難于過濾和洗滌；過高的SO3不但增加硫酸消耗而且還會使結晶變壞，導致磷礦產生“包裹”現象，從而降低磷礦的分解率使磷得率相應降低，故選擇控制SO3在25～35 g/L，月平均值在30g/L 左右，使硫酸消耗進一步降低。

4.7 合理控制反應溫度

在石膏結晶允許的范圍內適當提高反應溫度可以降低料漿粘度加快反應速度提高磷礦反應速度。實際萃取反應溫度控制在80～82℃效果較好。

4.8 調整洗水分布

根據洗水的分布情況及洗滌情況對洗水分布盒進行及時調整，確保各洗水分布均勻且濾餅上有一層均勻的液膜，保證有足夠吸干區杜絕串洗現象。對破損檔皮及時更換和定期更換并合理調整檔皮位置以保證濾餅的充分洗滌。

4.9 控制合理真空度

合理控制真空度即能有效脫出石膏水分，又能防止因溫度變化過大引發的結垢加劇，從而提高洗滌率。

5 技改后的綜合效果

上述技改措施的實施在生產上收到了明顯的效果，萃取率由技改前平均96.66%提高到技改后平均97.21%，洗滌率由技改前平均97.62%提高到技改后平均98.23%，磷回收率由技改前的94.36%提高到技改后的95.49%。硫酸單耗從技改前的2.628t/tp2o5降低到技改后的2.591 t/tp2o5，即每生產1噸磷酸可以節約37 公斤硫酸，實際生產23.88 萬噸磷酸，全年共節約硫酸8835 噸，為節能減排作出了巨大貢獻。

6 結語

在濕法磷酸生產過程中，控制好了磷回收率就是控制好了磷酸生產，磷回收率的高低直接反應了磷酸生產的成本、消耗水平。要提高磷回收率就必須提高萃取率、洗滌率，而萃取率、洗滌率的提高就要從磷礦的研磨、萃取反應條件、過濾洗滌、跑冒滴漏的控制等環節上做好，有一環出問題都會直接影響到磷回收率，影響到濕法磷酸生產的效益。