陳 玲

廣東湛化股份有限公司，廣東 湛江 524001

當(dāng)前，濕法萃取磷酸超過90%則選擇二水法流程。產(chǎn)品磷酸ω（P2O5）為20%～24%；副產(chǎn)二水石膏，其ω（H2O結(jié)晶）14%～16%、ω（P205）為0.8%～1.5%。廣東湛化股份有限公司是全國(guó)最大的過磷酸鈣（磷肥）生產(chǎn)企業(yè)，副產(chǎn)的石膏都用在生產(chǎn)硫酸。使用這類工藝二水石膏烘干為半水之后再實(shí)施配料操作，對(duì)分解、煅燒生產(chǎn)出來的硫酸，其石膏中的ω（P205）需在1%。如果選擇二水一半水工藝發(fā)揮出來的優(yōu)勢(shì)更加顯著，不僅副產(chǎn)的石膏能達(dá)到制硫酸要求，同時(shí)生產(chǎn)的磷酸ω（P205）也從20%～24%變?yōu)?3%～39%，使得料漿濃縮的蒸汽消耗顯著減小，石膏中ω（P205）則減小到0.2%以下，石膏中ω（P2O5）回收率上升1.3%，磷利用率超過99%，且石膏烘干的煤耗可降低35%的消耗。具體分析結(jié)果如下：

1 二水一半水法濕法磷酸工藝流程

先進(jìn)行分解反應(yīng)，主要材料為磷礦漿、硫酸、濾洗液，主要反應(yīng)場(chǎng)所在第l反應(yīng)槽完成，前后反應(yīng)時(shí)間持續(xù)在1.5h～2h，磷礦漿與硫酸的加入量在投料總量中的比例達(dá)80%。一次反應(yīng)液進(jìn)入第2反應(yīng)槽中，并在第2反應(yīng)槽中添加適量的磷礦漿與硫酸，這樣可以保證分解反應(yīng)更加全面，前后反應(yīng)時(shí)間持續(xù)在1.5h～2h，磷礦漿與硫酸的加入量在投料總量中占20%，溫度大小8O℃～93℃。對(duì)二次反應(yīng)完全后的料漿，需調(diào)整部分到轉(zhuǎn)化槽，而剩余的部分則轉(zhuǎn)到離心機(jī)分離，獲得ω（P2O5）是成品磷酸，濃度為33%～39%。自離心機(jī)分離的二水石膏到達(dá)轉(zhuǎn)化槽，此處可與分流的二次反應(yīng)的料漿集中，同時(shí)還能添加硫酸實(shí)施轉(zhuǎn)化反應(yīng)，硫酸過量在15%～22%，二水石膏變成半水石膏，持續(xù)反應(yīng)時(shí)間為40min～60min，溫度105℃～108℃。料漿經(jīng)過處理后需送人帶式過濾機(jī)過濾，濾液和洗滌液則轉(zhuǎn)至第1反應(yīng)槽，而ω（H2O結(jié)晶）在4%～8%、ω（H2游離）在18%～20%、ω（P205）在0.05%～0.2%，烘干游離水可生成半水石膏。使用反應(yīng)槽和轉(zhuǎn)化槽排出的尾氣去氟，處理后達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)再排放處理。工藝流程見圖1。

圖1 二水一半水法濕法磷酸工藝流程

此操作流程的特點(diǎn)：2個(gè)反應(yīng)槽、1個(gè)轉(zhuǎn)化槽，分2次過濾分離。反應(yīng)槽、二水法的參數(shù)十分接近，僅磷酸濃度高，石膏結(jié)晶效果不理想。選擇離心機(jī)分離的成品磷酸和經(jīng)處理的二水石膏可直接輸送至轉(zhuǎn)化槽。轉(zhuǎn)化槽添加過量15%～20%的硫酸，可讓二水石膏變成半水石膏，選擇帶式過濾機(jī)過濾實(shí)施2到3次逆流洗滌，濾液與洗滌液能完全回歸到反應(yīng)槽，對(duì)轉(zhuǎn)化槽反應(yīng)的溫度需控制105℃～108℃，直接過濾成半水石膏后再生產(chǎn)硫酸。

2 技術(shù)改造內(nèi)容

對(duì)傳統(tǒng)7.5萬t/a P205二水法磷酸裝置運(yùn)用的二水-半水法進(jìn)行更新改進(jìn)。選擇原先使用的原料及制漿系統(tǒng)，反應(yīng)槽為原來的2個(gè)萃取槽，而之前的氟吸收裝置作為氟吸收，之前的濾洗液中間槽和真空泵則用在新增的帶式過濾機(jī)的過濾與洗滌。根據(jù)之前的廠房、配電室、操作室等進(jìn)行改進(jìn)，新增設(shè)備見表1。

序號(hào) 名稱 規(guī)格 數(shù)量 /臺(tái)1 轉(zhuǎn)化槽 φ3800mm×3800mm 12 轉(zhuǎn)化槽攪拌漿 φ2200mm，N=110Kw 13 料漿泵 Q=80m3/h 24 離心機(jī) LW680×3200Y，N=80k 25 帶式過濾機(jī) F=50m2 2

3 工藝指標(biāo)及技術(shù)重點(diǎn)

1）反應(yīng)槽中的料漿：需將溫度大小控制在85℃，液固質(zhì)量比在（2.3～2.8）：1，SO3，質(zhì)量濃度在 0.04～0.07 g/L，ω（P2O5）35%。由于P2O5含量多、料漿黏性大、二水石膏結(jié)晶小等因素，則應(yīng)該采取離心機(jī)分離，選擇臥式螺旋卸料離心機(jī)為主要方式。離心機(jī)需分布于轉(zhuǎn)化槽上方，卸出二水石膏則到達(dá)轉(zhuǎn)化槽；

2）初始階段可添加一定量的蒸汽，以維持轉(zhuǎn)化槽溫度超過103℃，恢復(fù)完整狀態(tài)后可終止加蒸汽；多數(shù)情況轉(zhuǎn)化槽溫度為100℃左右，液固質(zhì)量比（2.5～3）：1，SO3，質(zhì)量濃度0.07～0.1g/L，ω（P2O5）25%，二水石膏于30 min內(nèi)則可變?yōu)榘魻畎胨?，其特點(diǎn)為結(jié)晶粗大、均勻分布，顆粒達(dá)80～110m的比例超過50%，過濾效果理想；

3）使用真空帶式過濾機(jī)過濾，這是因?yàn)榘胨嘁孜兂啥啵?/p>

4）過濾出的半水石膏通過皮帶機(jī)到達(dá)進(jìn)打撒式烘干機(jī)，烘干游離水之后獲得半水石膏；

5）轉(zhuǎn)化槽料漿的特點(diǎn)：溫度高、SO3濃度大、腐蝕強(qiáng)，在槽內(nèi)襯中選擇碳磚，而攪拌槳、料漿泵的材質(zhì)達(dá)904L，磷礦質(zhì)量與二水法的處理標(biāo)準(zhǔn)一致。

4 經(jīng)濟(jì)價(jià)值總匯

將磷酸裝置改造成二水-半水工藝后，新增設(shè)備的功率增加350 kW，磷酸ω（P2O5）從22%改為35%，石膏中ω（P2O5）從1.5%降低至0.2%以下，石膏從二水結(jié)晶[ω（H2O結(jié)晶）14%～16%]轉(zhuǎn)成半水結(jié)晶[ω（H2O結(jié)晶）4%～8%]。磷酸裝置為7.6萬t/a P205，以生產(chǎn)15萬t磷銨、20萬t硫酸：磷酸耗電增加201萬kW.h，計(jì)108萬元；節(jié)省的煤量8600t，降低經(jīng)濟(jì)投入604萬元；節(jié)約烘干用標(biāo)煤6700 t，達(dá)470萬元； P2O5回收量增大4100t，達(dá)820萬元。經(jīng)過統(tǒng)計(jì)，每年創(chuàng)造的效益1786萬元，每年節(jié)煤1.5萬t，可廣泛運(yùn)用該技術(shù)。

5 結(jié)論

一般情況下，磷礦的分解都是于半水階段進(jìn)行，多數(shù)硫酸稀釋熱和磷礦分解的反應(yīng)熱在半水部分釋出因而無需采取降溫處理。優(yōu)化后的二水-半水法濕法磷酸優(yōu)勢(shì)為：1）在濕法磷酸生產(chǎn)過程能實(shí)現(xiàn)回收氟的回收；2）磷酸中氟含量低；3）過濾時(shí)料漿溫度僅為60℃，能顯著控制氟硅酸鹽在濾布上析出，此工藝在處理氟、鈉、鉀含量達(dá)到磷礦中效果顯著。此次研究選擇的工藝流程的主體設(shè)備與二水物法濕法磷酸完全一致，僅添加了一只小型的半水物反應(yīng)槽。因而操作流程變得更加方便，生產(chǎn)廠家較容易更換工藝流程以滿足不同生產(chǎn)需要。