濕法磷酸裝置連續脫硫技術改造

牛司江，姜 威，龔 麗，楊文娟，朱桂華，何賓賓，壩吉貴，曹 劍

（國家磷資源開發利用工程技術研究中心/云南磷化集團有限公司，云南 晉寧 650600）

在濕法磷酸生產過程中，為獲得較好的硫酸鈣結晶，一般要求硫酸過量［1-2］，在所生成的濕法磷酸中，不可避免地殘存質量分數2%～4%的SO42-。在飼料級磷酸氫鈣（簡稱飼鈣）生產過程中，磷酸中的SO42-會與碳酸鈣反應生成微溶的硫酸鈣雜質，覆蓋在碳酸鈣顆粒表面形成包裹，導致物料反應不完全，產品中含有較多的游離酸［3］。磷酸中SO42-含量過高，不僅影響飼鈣產品中的總養分含量，造成成本增加和資源浪費，還會導致飼鈣產品中游離酸偏高，影響產品物性，增大工藝控制難度。

目前，除去濕法磷酸中SO42-的方法主要有化學沉淀法、離子交換法、溶劑萃取法等［4］。根據硫酸鹽溶解度小的特點，國內企業通常采用化學沉淀法脫硫［5］，常用的脫硫劑有磷礦粉、碳酸鈣、碳酸鋇等。濕法磷酸行業一般采用向稀磷酸溶液中加入一定量的磷礦粉或磷礦漿，不僅可以脫除過量的SO42-，而且可以回收硫酸，降低生產成本，節約資源。

1 濕法磷酸裝置脫硫工藝改造

濕法磷酸裝置原采用間歇加入磷礦漿脫硫，可以有效脫除磷酸中過量的SO42-，其主要缺點在于間歇式反應生成的磷石膏結晶細小，導致磷酸沉降困難，影響后續生產。通過技術改造，增加必要的設備和管線，以實現磷礦漿的連續性加入，進行連續性脫硫生產，優化磷礦漿反應條件，改善磷石膏結晶，促進磷酸沉降，在不影響磷酸正常生產的情況下，脫除磷酸中過量的SO42-。

改造內容：利用閑置的復合助劑槽作為稀磷酸連續性脫硫礦漿中間槽，增加液位計；在現有稀磷酸脫硫進過濾A系列的礦漿管上新增三通、閥門，并配管至復合助劑槽，利用現有磷礦漿加料泵將磷礦漿輸送至復合助劑槽，補加稀釋水將磷礦漿稀釋至w（固）45%～50%；新增連續性脫硫礦漿泵，在泵出口增加閥門，分別配管至過濾A、B系列濾液泵進口。

2 改造效果與討論

設備管線改造完成后，為了保證磷酸裝置生產穩定性以及脫硫效果，前期脫硫礦漿加入量按將稀磷酸中w（SO42-）從2.0%降到1.8%來計算（暫按理論用量100%添加），觀察脫硫效果。礦漿用量計算過程中，礦漿中w（CaO）按43%計算，礦漿密度按1.5 g/mL計算，稀磷酸密度按1.31 g/mL計算。

所列數據皆為改造前后3個月內控制樣品分析數據的平均值。試驗過程中的78 個脫硫礦漿樣品平均w（固）為49.13%，平均密度為1.476 g/mL。

2.1 連續脫硫改造對稀磷酸的影響

改造前后澄清稀磷酸指標見表1。從表1可知，開展連續脫硫試驗后，稀磷酸中的w（SO42-）從2.00%降到了1.83%，下降了0.17個百分點；w（固）從0.70%下降到0.57%，下降了0.13 個百分點；w（P2O5）從26.10%升高到26.48%，升高了0.38個百分點。

表1 改造前后澄清稀磷酸指標

2.2 連續脫硫改造對濃磷酸的影響

改造前后濃磷酸指標見表2。從表2 數據來看，開展連續脫硫改造后，濃磷酸中w（SO42-）從3.00%降到2.67%，下降0.33 個百分點；w（固）從3.00%降到2.66%，下降了0.34個百分點。

表2 改造前后濃磷酸指標

2.3 連續脫硫改造對飼料級磷酸的影響

改造前后飼料級磷酸指標見表3。從表3可知，開展連續脫硫改造后，飼料級磷酸中的w（SO42-）從2.90%降到2.61%，下降0.29 個百分點；w（固）從0.96%降到0.86%，下降了0.1個百分點。

表3 改造前后飼料級磷酸指標

2.4 連續脫硫改造對飼鈣產品的影響

改造前后飼鈣產品指標見表4。從表4 數據來看，開展連續脫硫改造后，飼鈣產品中w（游離酸）從4.72%降到了3.46%，下降了1.26 個百分點；在總磷質量分數不變的情況下，w（水溶磷） 從20.07%升高到20.27%，升高了0.20個百分點。

表4 改造前后飼鈣產品指標%

3 小結

濕法磷酸裝置磷礦漿連續脫硫項目實施投用以后，磷酸中的SO42-含量有效降低，稀酸澄清槽、濃酸槽沒有發生酸不沉降現象，澄清稀磷酸的固含量沒有升高，稀磷酸濃度沒有因加入磷礦漿而下降。

按將w（SO42-）降低0.2個百分點的理論量加入磷礦漿后，澄清稀磷酸中w（SO42-）降低了0.17 個百分點，飼料級磷酸中w（SO42-）降低了0.29 個百分點；飼鈣產品中w（游離酸）降低了1.26 個百分點，在總磷質量分數相同的情況下，w（水溶磷）升高了0.20個百分點。

連續脫硫裝置運行半年以來，磷酸濃縮、脫氟裝置結垢情況沒有明顯變化，清理周期沒發生變化；飼料級磷酸中w（SO42-）降低0.29 個百分點后，飼鈣生產裝置清理周期由20 d延長到了24 d。