王同永

(山東魯北企業(yè)集團(tuán)總公司,山東 無(wú)棣　251909)

磷酸是磷化工產(chǎn)品的基礎(chǔ)原料，是磷化工的核心。傳統(tǒng)工業(yè)磷酸都是通過(guò)熱法制得，但熱法磷酸存在能耗高、污染大等問(wèn)題。與熱法磷酸相比，濕法磷酸具有能耗低、污染小、成本低、受能源價(jià)格波動(dòng)小等優(yōu)點(diǎn)[1]。濕法磷酸是用無(wú)機(jī)酸分解磷礦，分離出粗磷酸，再經(jīng)過(guò)凈化制得磷酸產(chǎn)品。目前,國(guó)內(nèi)外普遍采用硫酸法生產(chǎn)磷酸。20世紀(jì)60年代初，以色列礦業(yè)工程公司(IMI)首次實(shí)現(xiàn)了鹽酸法生產(chǎn)磷酸的工業(yè)化[2]。利用鹽酸法可以分解ω(P2O5)15%以下的中低品位磷礦,大大降低生產(chǎn)成本，但也存在工藝復(fù)雜、易防腐設(shè)備、副產(chǎn)物難經(jīng)濟(jì)回收等問(wèn)題。

山東魯北企業(yè)集團(tuán)總公司擁有100萬(wàn)噸S-NPK復(fù)合肥裝置，每年副產(chǎn)大量的鹽酸，廢棄掉既污染環(huán)境又浪費(fèi)資源，為此用于鹽酸法分解磷礦，得粗磷酸，再與硫酸法分解的粗磷酸按1∶4比例混配[3]，經(jīng)過(guò)一系列工序，最后得到工業(yè)級(jí)和食品級(jí)磷酸。

1　基本原理

濕法磷酸萃取凈化工藝是先用鹽酸分解磷礦粉，分離出粗磷酸，與來(lái)自硫酸法濕法磷酸裝置的粗磷酸混配，再經(jīng)除雜、過(guò)濾、萃取、洗滌、反萃、濃縮、凈化后得磷酸產(chǎn)品，反應(yīng)式如下：

2　工藝流程

工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1　工藝流程圖

2.1　酸解工序

制漿車(chē)間將磷礦石磨成礦粉，礦粉與鹽酸按一定比例進(jìn)入酸解反應(yīng)槽，反應(yīng)后的混合物進(jìn)入沉清槽，進(jìn)行沉清，上層清夜進(jìn)入混合工序，濁漿進(jìn)入二次反應(yīng)槽，繼續(xù)與鹽酸進(jìn)行酸解反應(yīng)，反應(yīng)后的混合物進(jìn)入沉清槽進(jìn)行沉清，上清液返回一級(jí)反應(yīng)槽，稠漿進(jìn)入壓濾機(jī)進(jìn)行壓濾，壓濾后液相返回一級(jí)沉清槽，濾渣經(jīng)皮帶送走。

2.2　混合工序

鹽酸法生產(chǎn)的酸解液與磷酸車(chē)間硫酸法生產(chǎn)的濕法磷酸按一定比例加入到混合攪拌槽混配，然后混合物進(jìn)入壓濾機(jī)進(jìn)行壓濾，過(guò)濾后固相石膏通過(guò)皮帶輸送走，液相進(jìn)入凈化工序。

2.3　除雜工序

用沉淀法除去雜質(zhì)離子，然后進(jìn)入沉清槽進(jìn)行沉清，用板框過(guò)濾濾渣。凈化除雜后的稀磷酸進(jìn)入表面反洗過(guò)濾器，進(jìn)一步精濾除雜。

2.4　萃取工序

有機(jī)溶劑萃取取得初步凈化稀磷酸，將混酸與有機(jī)溶劑按一定比例逆向進(jìn)入篩板塔，萃取后的有機(jī)萃取相進(jìn)入后續(xù)凈化系統(tǒng)，而萃取余液則進(jìn)入污水處理系統(tǒng)。

2.5　洗滌工序

萃取后產(chǎn)生的有機(jī)萃取相進(jìn)入篩板塔用稀磷酸進(jìn)行逆流洗滌，洗滌后水相進(jìn)入污水處理系統(tǒng)，水相中的稀磷酸可以返回洗滌工序，有機(jī)相進(jìn)入下級(jí)篩板塔進(jìn)行反萃。

2.6　反萃工序

洗滌工序的有機(jī)相由下而上進(jìn)入篩板塔，塔頂噴淋少量稀鹽酸，進(jìn)行逆流萃取，水相進(jìn)入下級(jí)凈化系統(tǒng)。

2.7　氧化工序

過(guò)濾后的磷酸進(jìn)入攪拌槽，加入適量雙氧水和硫化鈉，除去稀磷酸中所含的易氧化物。

2.8　濃縮工序

將氧化后的磷酸進(jìn)入濃縮工序，用兩級(jí)石墨換熱器加熱濃縮，蒸發(fā)后的氣態(tài)進(jìn)入混合冷卻器，回收氣態(tài)中的鹽酸，回收的鹽酸可進(jìn)入酸解工序，也可以進(jìn)入反萃工序。

2.9　脫色工序

將濃縮后的磷酸通過(guò)冷卻系統(tǒng)，用循環(huán)水進(jìn)行冷卻，冷卻后的磷酸進(jìn)入鋪滿(mǎn)活性炭篩板塔，脫色后的磷酸進(jìn)入過(guò)濾機(jī)進(jìn)行過(guò)濾，過(guò)濾后即為成品磷酸。

3　主要設(shè)備選型

設(shè)備型號(hào)見(jiàn)表1。

表1　主要設(shè)備型號(hào)

表1(續(xù))

4　結(jié)語(yǔ)

利用山東魯北企業(yè)集團(tuán)總公司年產(chǎn)8萬(wàn)噸硫酸法濕法磷酸與鹽酸法濕法磷酸以4∶1比例混配，再經(jīng)除雜、過(guò)濾、萃取、洗滌、反萃、濃縮、凈化等一系列工序，制得工業(yè)級(jí)和食品級(jí)磷酸產(chǎn)品。該項(xiàng)目投資少、建設(shè)周期短、生產(chǎn)成本低，年可新增利潤(rùn)1000余萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益顯著。