磷精矿的水份控制及应用研究

谢先军，蒋世国

（1.四川大学化工学院，四川 成都 610065；2.瓮福化工公司，贵州 福泉 550501）

磷精矿的水份控制及应用研究

谢先军，蒋世国

（1.四川大学化工学院，四川 成都 610065；2.瓮福化工公司，贵州 福泉 550501）

主要介绍在磷精矿生产过程中压滤部分影响产品含水量的因素，对各影响因素进行了系统研究，明确了过滤部分最优操作参数，为磷精矿过滤提供了技术指导。

磷精矿；压滤；水份

瓮福化工公司磷精矿装置年处理能力为280万吨（干基）/年，水份含量控制在12%以下，最终产品磷精矿送往四川达州及福建上杭的两个生产基地，作为磷酸生产原料。由于磷精矿产品需要经过长距离铁路运输至达州及福建，运输成本是最终产品成本的重要组成部分，因此，如何尽最大可能降低磷精矿水份以降低运输成本，成为瓮福化工公司亟需思考的问题。

1 生产背景及工艺介绍

瓮福（集团）是以生产粒状磷酸二铵（DAP）、磷酸一铵（MAP）为主导产品的现代化磷化工企业，与其配套建设的还有磷酸装置、硫酸装置等。瓮福化工公司目前磷精矿生产能力为280万吨（干基）/年，承担此生产任务的装置为磷精矿装置。磷精矿装置采用的原磷精矿脱水设备为板框式压滤机，其原理是通过外力作用于滤袋内的浆体物料，将水分挤出达到脱水目的。由于需要外力挤压矿浆并将水挤出，设备构造较为复杂，因此能耗较高；滤布需经常维护更换，运行维护费用也较高。公司经过多方调查研究，发现脱水设备中陶瓷过滤机节能显著、操作的自动化程度高、设备运行可靠度高，特别是近几年，在国内各种矿产品脱水中得到广泛应用，是板框滤袋式磷精矿脱水设备的更新换代产品，后报公司审核通过，全面启动陶瓷过滤机替换板框式压滤机的整改工作，该项整改工作于2014年完成。陶瓷过滤机与盘式真空过滤机的工作原理相似，不同之处在于过滤介质——陶瓷板具有产生毛细效应的微孔，使微孔中的毛细作用力大于真空所施加的力，使微孔始终保持充满液体状态，无论在什么情况下，陶瓷过滤板不允许空气透过，由于没有空气透过，固液分离时能耗低、真空度高。陶瓷过滤机主要由转子、搅拌器、刮刀组件、料浆槽、分配器、陶瓷过滤板、真空系统、清洗系统和自动化控制系统等组成。陶瓷过滤机工作时，转子(陶瓷板)运转一周，工作过程分为4个区域：吸浆(料)区、干燥区、卸料区和清洗区，这4个区域反复循环。

2 水份不达标的原因分析

为进一步降低磷精矿水分，缓解物流成本压力，瓮福化工公司组织相关人员对磷精矿水份含量偏高的原因进行系统分析。经分析，磷精矿水份含量偏高可能与真空度、入料粒度、精矿性质及生产负荷等有关，为此，化工公司对磷精矿水份含量的影响因素进行了系统分析。

2.1 真空度对磷精矿水份含量影响分析

（1）精矿装置陶瓷过滤机设计真空度为90kPa，当地大气压为90.2kPa，这说明真空度设计值为当地的绝对真空，生产中无法实现设计真空度。在实际生产过程中，系统真空度在70～80kPa之间。

（2）在真空系统不正常时，个别陶瓷过滤机的真空度会下降到50kPa以下；同时，由于所有陶瓷过滤机的真空主管全部连通，当真空管路破真空时，整个系统都会受到影响。

2.2 入料粒度对磷精矿水份含量影响分析

通过调整旋流器压力，得到不同粒度分布的入料矿浆用于生产，待系统平稳后，分别取样进行粒度分析和滤饼水分分析。随着-200目入料比例的增大，经过陶瓷过滤机过滤后的磷精矿滤饼水份含量也随之升高，说明入料粒度越细，过滤效果越差，磷精矿滤饼含水量越高，进而说明只有适合该陶瓷过滤机过滤精度的入料粒径，才能达到最好的过滤效果，从而保证磷精矿滤饼水份含量达标。

2.3 矿性质对磷精矿水份含量影响分析

通过对2014年8～9月以来精矿性质的分析，发现当精矿中SiO2、Fe2O3和Al2O3含量增加时，精矿中CaO和P2O5品位呈下降趋势，而滤饼中水分呈上升趋势（如表1所示）。根据矿物学理论，当矿浆中含有SiO2、Fe2O3和Al2O3等亲水性杂质矿物增加时，矿浆的粘度增加，过滤阻力增大，从而影响过滤单元操作。

2.4 生产负荷对磷精矿水份含量影响分析

化工公司磷精矿脱水装置每台陶瓷过滤机设计能力为20万吨/年，滤饼水分设计值为13%。按年运行10个月、每月生产25天、每天清洗4小时（有效生产时间20小时）计，每台陶瓷过滤机设计负荷为：200000÷10÷25÷20＝40t/h（干基）。为保证数据的可行性，试验前首先对皮带秤进行校对，选择刚清洗好的陶瓷过滤机进行生产测试。测试开始后，保持真空度相对稳定，通过改变过滤机吸浆槽的液位、浓度及主轴频率等手段，围绕设计生产负荷上下调整精矿产量，待系统运行平稳后，每隔10分钟取样分析，连续取3组数据再取平均值进行对比分析，结果如表2。

表1 精矿性质对滤饼水分的影响

表2 生产负荷对滤饼水分的影响

试验期间，在3期仅开1台过滤机的情况下，当生产负荷约31.6t/h（干）时，滤饼水分达到最低值12.53%，此时滤饼厚度约3～5mm，负荷仅为设计的79%，不利于产能发挥；随着生产负荷的增加，滤饼水分提高，说明生产负荷是影响精矿水分的主要原因；从平均值上看，当负荷接近设计值时，滤饼水分含量也接近设计值13%。

3 整改措施

通过对磷精矿水份含量影响因素的分析，结合生产及试验实际情况，可以得出生产负荷、系统真空度、矿性质以及入料粒度分布，均对磷精矿水份含量有较大影响。为保证外送磷精矿产品含水量控制在12%以内，化工公司进行了如下整改措施：

（1）控制生产负荷。

（2）加强设备管理，确保设备状态良好。

（3）与上游装置进行沟通，对入料粒度进行严格控制。控制入料粒度-200目的比例在50%以下，从而确保过滤效果，保证磷精矿水含量在可控范围内。

（4）与上游装置沟通，在选矿过程中严格把控精矿浆中SiO2、Fe2O3和Al2O3等亲水性杂质含量，确保SiO2、Fe2O3及Al2O3总含量低于8.5%。

4 整改后运行效果

经过为期6个月的整改及系统调整，瓮福化工公司于2016年4月完成了以上整改措施，并实现工艺控制指标达到预期目标。跟踪磷精矿过滤装置2016年5～7月运行情况，对磷精矿水份含量进行20次抽样检查。通过对5～7月磷精矿产品水份含量的跟踪调查可以发现，经过上述整改措施并精益操作，磷精矿水份基本可以控制在12%以内，顺利达到公司预定考核目标。

5 结语

瓮福化工公司通过对陶瓷过滤机系列整改，确保了磷精矿水份含量低于12%，经长时间运行考验，证明整改措施切实有效，为磷精矿水份控制提供了可供研究的方向。

[1]刘海，陈定华.陶瓷过滤机在磷精矿脱水中的应用与实践[M].2014年第34届中国硫与硫酸工业技术年会论文集，179-181.

TF046.4

：A

：1671-0711（2017）09（下）-0191-02