張忠朝

（云南云天化股份有限公司云峰分公司，云南宣威 655413）

0 引言

云南云天化股份有限公司云峰分公司（以下簡稱公司）現(xiàn)有水溶性磷酸一銨（MAP）生產(chǎn)裝置產(chǎn)能8 萬t/a。其生產(chǎn)流程為稀磷酸經(jīng)磷礦漿初步脫硫凈化后，再與氨進(jìn)行中和反應(yīng)制成磷酸一銨料漿，控制料漿pH在3.8～4.1。磷酸一銨料漿經(jīng)箱式壓濾機(jī)過濾得到磷酸一銨清液，經(jīng)濃縮、真空結(jié)晶、分離干燥獲得純度≥99%的水溶性磷酸一銨產(chǎn)品。固相磷酸一銨濾渣含有2 種有效物質(zhì)（氮和磷）（規(guī)格有7-37、6-38、6-39、6-40 等），同時含有少量硫酸銨、氟硅酸銨、鐵和鋁的磷酸鹽、石膏、磷酸二鎂、三水磷酸氫鎂等雜質(zhì)，經(jīng)閃蒸干燥后，粉狀磷酸一銨濾渣可作為其他混配肥的生產(chǎn)原料或作為肥料外賣。但在水溶性磷酸一銨生產(chǎn)過程中，因工藝管控不到位、中和料漿pH 指標(biāo)波動、箱式壓濾機(jī)操作方式方法不正確導(dǎo)致磷酸一銨濾渣水含量較高（w（H2O）在28% ～30%），且濾渣緊密抱團(tuán)不松散，對磷酸一銨濾渣干燥產(chǎn)率影響較大，降低了磷酸一銨濾渣作為混配肥原料的品質(zhì)，并且影響磷酸一銨濾渣干燥后作為肥料產(chǎn)品的銷售。

筆者就水溶性磷酸一銨料漿經(jīng)箱式壓濾機(jī)壓濾后，副產(chǎn)磷酸一銨濾渣水含量高的原因進(jìn)行分析，并總結(jié)控制對策。

1 水溶性磷酸一銨裝置箱式壓濾機(jī)磷酸一銨濾渣水含量高的原因分析

磷酸一銨料漿經(jīng)箱式壓濾機(jī)壓濾后所得磷酸一銨濾渣水含量受原料脫硫稀磷酸本身的物理化學(xué)性質(zhì)（雜質(zhì)含量、MER 值、P2O5濃度）、中和料漿中和度、料漿溫度、箱式壓濾機(jī)濾布使用周期、濾餅吹掃空氣壓力等因素影響。

1.1 原料脫硫稀磷酸指標(biāo)的影響

1.1.1 MgO含量

氧化鎂溶解在脫硫稀磷酸溶液中形成磷酸鎂鹽，磷酸鎂鹽溶解度較大，濃縮后也不易析出，磷酸鎂鹽會大大提高溶液的黏度。因此，若原料脫硫稀磷酸中MgO 含量較高時，磷酸一銨料漿黏度劇烈增加，導(dǎo)致料漿過濾困難［1］，影響水溶性磷酸一銨副產(chǎn)品濾渣的水含量。

1.1.2 MER值

原料脫硫稀磷酸MER 值（MER 值=w（Fe2O3+Al2O3+MgO+MnO）/w（P2O5））對料漿的黏度影響較大，當(dāng)MER值高時，會導(dǎo)致磷銨料漿分散性不好，影響水溶性磷酸一銨裝置副產(chǎn)品濾渣的水含量。

1.1.3 F、SiO2含量

當(dāng)原料脫硫稀磷酸中F、SiO2含量高時，易生成氟硅酸鹽。氟硅酸鹽能促凝料漿，增加料漿黏度［1］，影響水溶性磷酸一銨裝置副產(chǎn)品濾渣的水含量。

1.2 中和料漿的影響

1.2.1 溫度

由磷銨料漿黏度與溫度、水含量的關(guān)系（見圖1）可知，磷銨料漿黏度隨著溫度的升高而降低［2］，溫度低，料漿黏度增大，影響料漿壓濾，進(jìn)而影響水溶性磷酸一銨副產(chǎn)品濾渣的水含量。

圖1 磷銨料漿黏度與溫度和水含量的關(guān)系［2］

1.2.2 中和度

中和度（n（NH3）/n（H3PO4））是衡量脫硫稀磷酸被氨中和程度的重要指標(biāo)，它直接影響磷銨產(chǎn)品的組成、P2O5水溶率、生產(chǎn)過程氨損失、氟逸出率和料漿黏度等。料漿法磷酸一銨生產(chǎn)中，中和度控制在1.1～1.2［1］。若中和度升高，酸中溶解的雜質(zhì)將不斷析出各種固體物質(zhì)，使料漿黏度升高，影響水溶性磷酸一銨副產(chǎn)品濾渣的水含量。

1.3 箱式壓濾機(jī)的影響

1.3.1 濾布的影響

箱式壓濾機(jī)濾布的使用時間對磷酸一銨濾渣水含量的影響見表1。

表1 濾布使用時間對磷酸一銨濾渣水含量的影響

由表1可知，新更換箱式壓濾機(jī)濾布后，濾餅水含量明顯降低，隨著箱式壓濾機(jī)濾布使用時間的延長，磷酸一銨濾渣水含量升高。

1.3.2 工藝操作方式、吹掃空氣壓力的影響

磷酸一銨料漿經(jīng)箱式壓濾機(jī)壓濾后，卸濾餅前均要使用空氣吹掃10 ～15 min。公司于2020 年5 月進(jìn)行產(chǎn)品迭代、設(shè)備設(shè)計技術(shù)改造，新建5#、6#廂式壓濾機(jī)，新建濃縮、結(jié)晶、干燥系統(tǒng)，增加干燥振動流化床帶式除塵器和產(chǎn)品氣流輸送布袋除塵器。新建5#、6#廂式壓濾機(jī)和新增布袋除塵器投運后，裝置空氣用量由80 ～100 m3/h提高至150 ～180 m3/h， 空氣進(jìn)入裝置后被分壓，壓力由0.60 ～0.70 MPa 降低至0.35 ～0.45 MPa。吹掃空氣壓力不足影響水溶性磷酸一銨副產(chǎn)品濾渣的水含量。

2 降低水溶性磷酸一銨裝置箱式壓濾機(jī)磷酸一銨濾渣水含量的措施

2.1 原料脫硫稀磷酸預(yù)處理

原料脫硫稀磷酸在原來沉降的基礎(chǔ)上，再增加一串級沉降，脫硫稀磷酸沉降停留時間延長5 ～6 h，其中結(jié)晶較為細(xì)小的磷石膏、硫酸鈣鹽、氟硅酸、磷酸鎂鹽等固體雜質(zhì)經(jīng)串級沉降排除［3］，提高了原料脫硫稀磷酸品質(zhì)，降低料漿黏度，利于磷酸一銨料漿壓濾，降低濾渣水含量。

原料脫硫稀磷酸預(yù)處理后指標(biāo)變化見表2。

表2 原料脫硫稀磷酸預(yù)處理后指標(biāo)變化%

原料脫硫稀磷酸預(yù)處理后，脫硫稀磷酸MER值由0.115下降至0.095。

2.2 嚴(yán)格穩(wěn)定控制中和料漿溫度、中和度

磷銨中和料漿溫度控制在75～85 ℃，此時料漿黏度適中，壓濾時液相易于穿透濾布。

根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗控制中和料漿中和度在1.07～1.10，若中和度再升高，不利于料漿的壓濾，進(jìn)而影響磷酸一銨濾渣水含量。磷銨料漿中和度與pH的變化規(guī)律基本一致，兩者關(guān)系如圖2所示。由于中和度不便于快速測定，生產(chǎn)中常采用調(diào)控pH 的方式來控制中和度。中和料漿pH 由改進(jìn)前的4.72～5.16嚴(yán)格穩(wěn)定控制在3.8～4.1，有利于磷酸一銨料漿過濾。

圖2 磷銨料漿中和度與pH的關(guān)系［1］

2.3 箱式壓濾機(jī)的改進(jìn)

2.3.1 濾布選型以及更換周期改變

箱式壓濾機(jī)運行過程中，因濾布型號、透析率、濾布尺寸等原因，導(dǎo)致濾布變形、堵塞和破損，嚴(yán)重影響磷酸一銨濾渣水含量。根據(jù)濾布使用情況，選用不同型號濾布進(jìn)行試用，選擇能滿足生產(chǎn)要求和達(dá)到最佳使用性能的濾布廠家。

裝置壓濾機(jī)分別試用了臺州市鑫祥濾料有限公司、昆明鄧維科技有限公司、安徽貝特濾材有限公司、景津環(huán)保股份有限公司和安徽省瑞發(fā)復(fù)合材料制造有限公司提供的濾布。經(jīng)前期試用得出以下結(jié)論：箱式壓濾機(jī)濾布選用丙綸濾布較為適宜，滌綸濾布薄，破損率高，無法使用；昆明鄧維科技有限公司丙綸濾布再生清洗時變形縮水140 mm，因縮水嚴(yán)重不選用；安徽省瑞發(fā)復(fù)合材料制造有限公司提供的濾布再生清洗時變形縮水100 mm，中心孔縮水10 mm，而且濾布中心孔和出液孔周圍濾布退絲，不建議選用；景津環(huán)保股份有限公司和臺州市鑫祥濾料有限公司提供的丙綸濾布性能相當(dāng)，可清洗2次，使用3次，均能滿足生產(chǎn)要求。

為降低濾渣水含量，濾布使用3～4 d后更換新濾布，或者再生濾布。

2.3.2 箱式壓濾機(jī)操作方式改變

對壓濾機(jī)操作方式進(jìn)行改進(jìn)，具體見表3。

表3 壓濾機(jī)操作方式的改進(jìn)

從公司裝置空氣貯罐出口新增DN65 管線直達(dá)8 萬t/a 水溶性MAP 裝置箱式壓濾機(jī)空氣貯罐。裝置空氣管線直達(dá)使用設(shè)備位置，吹掃空氣未被分壓，空氣壓力提高明顯。箱式壓濾機(jī)濾餅吹掃裝置空氣壓力由0.35 ～0.45 MPa 提高至0.65 MPa 以上，流速達(dá)到12 ～15 m/s。

同時，磷酸一銨濾餅吹掃空氣經(jīng)蒸汽換熱器加熱，溫度由15 ～25 ℃升至60 ℃以上，濾餅溫度不再因低溫空氣吹掃而降低，濾液穿透性能佳，利于箱式壓濾機(jī)液固分離。

工藝操作方式改進(jìn)后，避免了箱式壓濾機(jī)漏液，降低了濾渣水含量，濾渣疏松。

3 改造實施效果

原料脫硫稀磷酸串級沉降預(yù)處理，嚴(yán)格穩(wěn)定控制中和料漿pH 在3.8 ～4.1，箱式壓濾機(jī)濾布選用景津環(huán)保股份有限公司和臺州市鑫祥濾料有限公司提供的丙綸濾布，進(jìn)行箱式壓濾機(jī)濾餅吹掃空氣提壓、升溫工藝技術(shù)改造后，水溶性磷酸一銨裝置副產(chǎn)品磷酸一銨濾渣水含量降低明顯，w（H2O）由原來的28% ～30%下降至24% ～25%，而且松散。

磷酸一銨濾渣水含量降低，且松散，有利于干燥，降低了干燥成本。同時，提高了磷酸一銨濾渣作為生產(chǎn)混配肥原料的品質(zhì)和使用效率。存在的問題是，頻繁更換箱式壓濾機(jī)濾布，濾布消耗增加，磷酸一銨料漿液固分離生產(chǎn)成本上升，有待于進(jìn)一步改進(jìn)。