不同MER值磷礦制磷酸實驗研究

傅 英，劉文彪，倪雙林，何賓賓，鄭永明，樊海琪，萬邦隆

（1. 云南云天化股份有限公司研發中心，云南昆明 650228；2. 云南省磷化工節能與新材料重點實驗室，云南昆明 650600）

磷礦是生產磷肥和磷化工產品的重要原料，也是決定其生產工藝條件的關鍵因素［1］。隨著磷礦資源貧化，單一反浮選工藝生產出的磷精礦的MER值（m（Fe2O3+Al2O3+MgO）/m（P2O5））較高，嚴重影響磷肥及磷化工產品的質量。為提升后續產品質量，本研究針對兩種不同MER 值的磷精礦開展磷礦制磷酸實驗，考察不同品質磷精礦的反應萃取率、濕法磷酸質量及磷石膏結晶形態，對不同MER值的磷礦制取濕法磷酸進行評價。

1 實驗原料、實驗設備

1.1 實驗原料

脫鎂磷精礦（MER 0.150 9）和脫雜降MER 磷精礦（MER 0.098 5），具體指標詳表1。

表1 磷精礦化學成分分析結果%

濕法磷酸，云南磷化集團海口磷業有限公司生產，用于配制回磷酸，回磷酸化學成分分析結果見表2；硫酸（w（H2SO4）為98%），為云南天安化工有限公司濕法磷酸生產用硫酸。

表2 原料回磷酸化學成分分析結果%

1.2 實驗設備

攪拌器，EUROSTAR 100 digital，德國IKA（艾卡）集團；偏光顯微鏡，XPV-10，上海普丹光學儀器有限公司；電子天平，LT 1002、LT10KA，常熟市天量儀器有限公司；恒溫水浴鍋，W5-180SP，上海申生科技有限公司；循環水式真空泵，SHZ-D（Ш），鞏義市予華儀器有限責任公司；機械秒表，上海星鉆秒表有限公司。

1.3 間歇濕法萃取實驗方法

根據理論計算濃硫酸、回磷酸用量，經計量的回磷酸加入反應器置于水浴鍋內，溫度控制在（80±2）℃，在不斷攪拌條件下加入磷礦漿［2］，再緩慢加入硫酸進行反應，反應時間4 h，液相SO3質量濃度（25±5）g/L，反應后料漿真空過濾得成品磷酸，濾餅經3次洗滌得磷石膏。控制料漿液固質量比為2.0～2.5，觀察磷石膏結晶變化情況，考察磷礦萃取率、磷酸品質。一洗液和成品磷酸用于配制下一次間歇實驗的回磷酸，二洗液、三洗液為下一次實驗的一洗水、二洗水，循環5次穩定后，取樣分析各成分含量。在反應過程中定時對液相中SO3質量濃度進行監測，反應結束后對成品酸質量，磷石膏中的水溶磷、殘磷進行分析，計算該過程的洗滌率和轉化率。

2 實驗結果

2.1 物料衡算

實驗的物料平衡見表3、表4。

2.2 兩種磷礦濕法萃取磷酸實驗結果

兩種磷礦濕法萃取磷酸實驗結果見表5、表6。

表5 各組實驗相關數據

表6 制取的磷酸、磷石膏化學成分分析

兩組實驗磷石膏結晶［3］均較小，但脫雜降MER磷精礦制磷酸產生的磷石膏一致性好，為小長六角形單晶體和少量小四方單晶體，晶體小但有一定厚度，無聚合，過粗濾布后，磷酸較清，為淺綠色。

脫雜降MER 磷精礦［4］制磷酸略優于脫鎂磷精礦，其中脫鎂磷精礦制磷酸的萃取率91.72%，洗滌率95.20%；脫雜降MER 磷精礦制磷酸的萃取率92.04%，洗滌率95.41%。與脫鎂磷精礦相比，脫雜降MER 磷精礦制磷酸MER 值下降了29.8%，與磷礦MER值差距基本一致。

3 結論

脫雜降MER 磷精礦萃取率高于脫鎂磷精礦，洗滌率基本相同；濕法萃取制酸時，雜質Fe2O3、Al2O3、MgO 基本進入成品濕法磷酸中；不同MER值磷礦制得的磷酸產品MER 值差異較大，在同等反應條件下，脫雜降MER磷精礦制酸MER值較脫鎂磷精礦下降了29.8%，所以MER值較低的磷礦制出磷酸品質更優。