提高磷酸磷收率的措施

念吉红

(云南云天化股份有限公司 云峰分公司，云南 宣威 655413)

云南云天化股份有限公司云峰分公司磷酸厂(以下简称“公司”)有磨机3台，采用闭路磨矿工艺；萃取系统2套，过滤系统3套，浓缩系统3套。在湿法磷酸生产过程中，提高磷酸磷收率是磷酸生产[1]的主要控制指标。因此，影响磷酸磷收率的因素成了磷酸生产中十分关键的问题，而且可控范围[2]还有大的升值空间。

1 反应原理

1.1 磷矿与硫酸反应

磷矿的主要含量是氟磷酸钙Ca5F(PO4)3，还包含镁盐、钠盐、铁盐、钾盐、活性二氧化硅、碳酸盐、酸不溶物等杂质。磷酸萃取生产是磷矿浆和硫酸的反应，磷矿浆和硫酸在萃取槽槽内发生的主要反应为：

Ca5F(PO4)3+溶液+5H2SO4→5CaSO4·2H2O+溶液+3H3PO4+HF

反应的氢氟酸进一步和活性二氧化硅发生反应，生成氟硅酸：

SiO2+6HF→2H2O+H2SiF6

1.2 反应条件的选择

磷矿浆和硫酸反应过程[3]是为了获得易于洗涤与过滤的石膏结晶，生产出浓度尽可能高的磷酸，提高磷酸磷收率。影响石膏结晶质量的主要原因有含固量、料浆温度、P2O5浓度和液相SO3浓度。

2 影响磷酸磷收率的因素

2.1 磷矿石和磷矿浆的影响因素

磷矿石和磷矿浆的影响因素有：磷矿石贫化、杂质含量高、萃取结晶不好、过滤效果差等。

磷矿混配不均，会造成磷矿浆中MER值大幅波动，当MER值超过指标范围时，磷酸粘度急剧上升，洗涤率大幅下降。

矿浆粒级分布不合理、细度不在理想的范围，偏大或偏小。矿浆粒度直接影响萃取反应时的不溶磷，如果粒度过大，则增加了不溶磷损失，磷收率将下降。

2.2 萃取工艺指标的影响因素

萃取槽游离硫酸根控制的稳定性。萃取槽SO3过低，过程推动力不足，反应石膏结晶细小难于过滤，影响洗涤率。萃取SO3过高，会产生磷矿的包裹现象，降低转化率，形成针状石膏结晶。

萃取反应温度。温度低反应速率慢，料浆黏度大，影响过滤洗涤率。

2.3 过滤过程控制的影响因素

过滤过程的控制。过滤料浆分布情况，布料量不均匀，滤饼厚度不同、不平整。洗水温度忽高忽低。石膏洗涤不能保持适当的液膜厚度，洗涤不充分、吸收不充分。过滤机冲盘水压力不稳定及滤布不完好，滤布再生不彻底。高效助滤剂的浓度和加入量不高效。滤布的透气性能及强度不优越。过滤系统的真空度不适合。

2.4 机械损失的影响因素

产品酸泵、返酸泵及管线泄露，气相管线及气液管线分离器回液管泄露，包括“跑、冒、滴、漏”，系统机械损失。

3 提高磷收率的控制措施

3.1 磷矿石和磷矿浆的控制措施

磷矿石在贫化，最大程度上减少单批低品质磷矿直接进入生产装置。磷矿石品位在下降，R2O3(Al2O3、Fe2O3)、MgO在逐月上升。公司改进措施：安排专人不仅负责与供矿公司联系，并且还与物资管理部和生产管理部联系，每天根据磷矿质量分析报告，对运入公司的每个车厢的磷矿进行核查，磷矿质量达不到标准的车厢严禁卸载直接入库，必须倒运到堆场，用其他磷矿进行搭配使用；如果磷矿品位整体偏低，则及时报告给生产管理部，由生产管理部协调物质管理部对进矿质量进行协调，最大程度上减少单批低品质磷矿直接进入生产装置，从而减少因磷矿品质原因造成磷收率下降。

磷矿浆生产过程严格控制，矿浆粒度直接影响萃取反应时的不溶磷，如果粒度过大，则增加了不溶磷损失，磷收率将下降。矿浆含固量直接影响到过滤洗水的加入量，含固量低，过滤洗水加入量相应减少，洗涤率下降。公司改进措施：做好钢棒(钢球)加入周期和加入量的控制工作，严格考核每天矿浆粒度；做好浓密机系统平衡，保证浓密机取出矿浆含固量大于55%。

3.2 萃取工艺指标的控制措施

加强萃取槽硫酸根控制，提高料浆质量的稳定性[4]。过程控制中萃取槽硫酸根波动在较大范围内，使料浆质量亦不稳定。改进措施：通过理论计算和实际生产，从2017年开始将萃取过量SO3控制在21 g/L～45 g/L，在此范围内，既能确保良好的石膏结晶，又能减少过量硫酸加入量。

每3 h分析一次过量SO3，当过量SO3发生大幅度波动时，2.5 h分析一次。萃取槽至消化槽杜绝溢流料浆短路现象,优化工艺控制指标，提高萃取槽反应温度，降低料浆黏度。随着磷矿的不断贫化，反应温度73 ℃已不利于磷矿的分解，不溶磷增加。改进措施：2017年萃取槽反应温度由以前的73 ℃提高到77 ℃，以降低不溶磷和降低过滤料浆的粘度。三洗水温度由50 ℃提高到60 ℃，以提高洗涤率。

3.3 过滤过程控制的措施

做好生产负荷平衡、滤布再生控制、过滤机转速调节，使滤饼厚度均匀、稳定。过滤机布料的不均匀、平整，石膏洗涤效果变坏。改进措施：做好过程控制中的生产组织平衡，确定适宜的生产负荷，使上过滤机的布料量适宜。根据布料量，调节好过滤机转速控制，使石膏厚度能保持约3 cm～7 cm。确保滤布充分再生，尽量减少因滤布结垢而造成的石膏凹凸不平的情况发生。控制好装置运行周期，严禁因滤布严重结垢或通洞而使石膏厚薄不均，造成洗涤效果变差的情况发生。过程中加强过滤机洗涤水挡皮调节，保持适当液膜厚度及吸干区。及时更换老化或不适宜的挡皮，确保洗涤水不后延或外溢。

3.4 机械损失的控制措施

降低机械损失，过滤停车清洗时对各台设备计划检修检查，防止因设备原因导致过滤停车，增加机械损失。过滤停车时必须上水置换5 min～10 min，将管道内的磷酸回收至稀酸槽。将过滤机围堰内泄漏的磷酸回收至三洗水管线。

4 总结

经过公司的努力，2018年平均磷回收率比2017年提高了0.90%，继续加强对石膏水溶磷的关注，提高了总磷回收率[5]。加强对员工操作业务技能的培训与实践。实现从磷矿研磨到磷石膏渣场全过程的监控，把各项工作做细做实。时刻把降低磷酸单耗作为磷酸生产的第一要务，争取总磷回收率达到97%以上。