濕法磷酸脫硫及提濃工業化試驗

白付明，婁倫武，單東升，楊雪光

(貴州西洋實業有限公司 貴州息烽 551107)

1 分析項目及方法

2 改造前磷酸裝置工藝流程

如圖1所示，來自球磨機的礦漿含水質量分數為27%～32%、細度(≤150 μm)≥85%(質量分數)，首先進入配置攪拌裝置的礦漿槽內，然后經礦漿泵加壓后進入萃取槽V-201A；來自萃取槽V-201C的返漿經返漿泵加壓后進入閃蒸室，冷卻后進入V-201A；來自一級沉降槽的返酸和來自轉盤過濾機的洗水進入V-201A。上述物料在V-201A中進行預反應。

圖1 改造前磷酸裝置工藝流程

V-201A中的反應物溢流至萃取槽V-201B，濃硫酸從底部進入V-201B，硫酸與礦漿在此充分反應。V-201B中的反應物溢流至萃取槽V-201C中進行進一步的反應，然后反應物溢流至消化槽V-202以消除部分過飽和度。

V-202中的反應物加入絮凝劑后送至轉盤過濾機，濾液經磷酸泵加壓后依次送至一級沉降槽、二級沉降槽進一步沉降其中的磷石膏。一級沉降后的磷酸一部分作為返酸送至V-201A，一部分經二級沉降并經磷酸成品泵加壓后送至磷酸罐區儲存。磷石膏洗滌合格后送至磷石膏堆場或者外售，反應產生的尾氣經洗滌合格后送至尾氣煙囪排放。

3 改造后磷酸裝置工藝流程

3.1 工藝流程

改造后磷酸裝置工藝流程如圖2所示。

圖2 改造后磷酸裝置工藝流程

來自球磨機的礦漿含水質量分數為27%～32%、細度(≤150 μm)≥85%(質量分數)，首先進入配置攪拌裝置的礦漿槽內，然后經礦漿泵加壓后進入萃取槽V-201A；來自萃取槽V-201C的返漿經返漿泵加壓后進入閃蒸室，冷卻后進入V-201A；來自沉降槽的底流和轉盤過濾機的洗水進入V-201A。上述物料在V-201A中進行預反應。

V-201A中的反應物溢流至萃取槽V-201B，濃硫酸從底部進入V-201B，硫酸與礦漿在此充分反應。V-201B中的反應物溢流至萃取槽V-201C中進行進一步反應，然后反應物溢流至消化槽V-202以消除部分過飽和度。

V-202中的反應物加入絮凝劑后送至轉盤過濾機，濾液送至老線3槽，在此按比例加入礦漿和濃硫酸進行反應，反應物溢流至老線4槽中進行進一步反應。磷石膏洗滌合格后送至磷石膏堆場或者外售。

老線4槽中的反應物加入絮凝劑后送至新增沉降槽，上清液即為脫硫及提濃后的產品磷酸，送至磷酸罐區儲存，底流送至V-201A進一步分解其中的殘磷。反應產生的尾氣經洗滌合格之后送至尾氣煙囪排放。

3.2 新增設施

為了減少投入，濕法磷酸脫硫及提濃工業化試驗盡量利用原有設施，其中老線3槽、老線4槽為80 kt/a濕法磷酸裝置的閑置萃取槽，帶有攪拌裝置。除了新增3臺沉降槽和必要的管線、切斷閥及流量計外，沒有新增其他設施。

4 試驗方案

4.1 試驗應具備的條件

(1)濕法磷酸脫硫及提濃工業化試驗工藝流程改造到位，操作人員熟悉試驗流程及其操作步驟。

(2)老線3槽攪拌器、老線4槽攪拌器、老線4槽底部料漿泵試車合格，具備運行條件。

(3)現有濕法磷酸裝置運行正常，具備工業化試驗條件。

4.2 試驗操作步驟

新增沉降槽單臺體積為92 m3，以反應料漿在沉降槽中的停留時間為2 h來計算，則來自老線4槽的反應料漿量為46 m3/h。考慮到老線3槽在加礦漿的過程中會帶入一部分水，則實際進入老線3槽的磷酸量為35 m3/h，故試驗期間磷酸裝置半負荷運行，以保證反應料漿在新增沉降槽中的停留時間。

(1)打開轉盤過濾機去老線3槽的閥門，當槳葉全部淹沒后，啟動攪拌器。

(3)老線3槽的反應料漿溢流至老線4槽，當老線4槽的液位達80%左右時，啟動老線4槽底部的料漿泵，同時打開絮凝劑加入閥，將絮凝劑和反應料漿一起輸送至新增沉降槽，密切觀察新增沉降槽中料漿的沉降效果。新增沉降槽的上清液通過磷酸成品泵送至磷酸罐區，底流通過底流泵送至V-201A。

(6)密切關注V-201C中反應物的液固比、轉盤過濾機的過濾情況以及新增沉降槽的沉降效果。

(7)優化各項工藝參數，系統穩定運行72 h。

5 試驗結果

6 經濟效益分析

貴州西洋公司P2O5實際產量為90 kt/a左右，按日產量400 t、年運行225 d、新增用電負荷205 kW、電價0.55元/(kW·h)計，則年新增電費約為60.9萬元。

提濃前磷酸平均含P2O5質量分數為20.66%，提濃后磷酸平均含P2O5質量分數為24.13%。磷酸濃度提高后，復合肥料漿的濃度相應提高，復合肥生產過程中少蒸發的水分約為62 644.7 t。按水溫20 ℃、造粒窯排汽溫度86 ℃、水的比熱容4.2 kJ/(kg·K)、水在86 ℃的蒸發潛熱為2 293.1 kJ/kg、1 kg標準煤的熱值為29 260 kJ、標準煤價格1 000元/t計，則少蒸發的水分折合節省標準煤量為5 502.9 t，年節約燃料成本約為550.3萬元。

蒸發水量減少意味著向污水站排水量減少，按1 t水含總養分質量分數3%、質量分數1%養分45元計，則年減少損失約為845.7萬元。

綜上所述，采用礦漿提濃的年總經濟效益約為1 335.1萬元。

7 結語