浓磷酸淤浆的梯级价值利用

任 兢，李维红，顾典华，韦仕朝，周修玉

（瓮福（集团）有限责任公司，贵州 福泉 550500）

0 引言

瓮福化工公司园区是瓮福（集团）有限责任公司主要负责生产高尖端产品的生产基地，其磷铵产品以64%磷酸二铵（DAP）外贸产品为主，同时负责消化净化食品级磷酸（PPA）的萃余酸。为保证PPA与DAP原料磷酸品质要求，浓磷酸w（P2O5）均在47.5%以上，w（固）基本控制在1.5%以内，而磷酸一铵（MAP）装置因市场原因基本处于停产状态，因此要保证高品质磷酸原料供应则浓磷酸淤浆走向成为难题。为高效回收利用淤浆中P2O5，瓮福化工公司对浓磷酸淤浆进行了梯级价值回收利用改造。

1 当前浓磷酸淤浆消化存在问题

（1）当前浓磷酸澄清槽的淤浆排放模式为间歇大流量排放，导致转耙在淤浆排放时收集速度跟不上，实际浓磷酸槽淤浆固相未得到有效排出，固相进出不平衡，最终导致浓磷酸澄清槽转耙频繁压耙。

（2）浓磷酸淤浆间歇排放时，其排放的酸和淤浆总量较大，且排出的淤浆w（P2O5）高达42%，增加了淤浆的处理难度。

（3）当前浓磷酸淤浆的消化处理模式以板框压滤为主，压滤渣用于过磷酸钙生产。受过磷酸钙市场影响，其消化量有限，部分浓磷酸淤浆只能进入反应槽。

（4）由于未找到好的浓磷酸淤浆消化方法，部分淤浆直接回反应槽，增加了反应料浆黏度，影响料浆的流动性，反应率下降，同时淤浆回反应槽后料浆过滤洗涤较为困难，石膏中水溶磷上升，因此磷酸装置磷收率受到影响，磷收率持续在94.7%左右。

2 浓磷酸淤浆梯级价值利用研究

从经济效益来看，浓磷酸淤浆直接用于生产DAP 和MAP 可较好发挥淤浆中P2O5价值，但由于浓磷酸淤浆添加后生产的DAP 和MAP 外观质量不稳定，经常出现颜色发灰、颗粒圆润度差的现象，故高端磷铵产品生产时对浓磷酸淤浆的消化较为困难。目前常规的方法是通过压滤机将淤浆进行渣酸分离，分离后的清液作澄清酸使用，渣一般用于生产过磷酸钙；也有直接将淤浆返回磷酸反应槽的情况。通过分析，淤浆固相渣中不溶性磷质量分数高达4.5%，以CaSO4结晶中不溶磷以及磷矿中金属形成的磷酸盐结晶为主，进入反应槽后无法再分解，同时金属杂质含量高；淤浆黏度大，进入反应槽后会影响反应料浆流动性［1］，对石膏不溶性磷和水溶性磷影响较大。

综上所述，浓磷酸淤浆P2O5价值利用优先为用于DAP 或MAP 生产以产品的形式带走，其次才是通过板框压滤后渣用于生产过磷酸钙，而淤浆直接返回反应槽效益最差。

3 浓磷酸淤浆梯级价值利用改造

3.1 浓磷酸淤浆送DAP消化改造

为有效发挥磷酸淤浆中磷的价值，经研究，在PPA 萃余酸w（P2O5）提升至47%后，尝试在DAP生产中小流量添加磷酸淤浆。结果表明，该方法可以在稳定DAP 养分的同时保证外观质量，即DAP月产量计划达6万t以上时，掺配3 m3/h的磷酸淤浆不影响64%磷酸二铵产品质量。

根据管道流速计算，设计一根DN32 管至DAP萃余酸贮槽，以3 m3/h的流量持续输送磷酸淤浆至DAP 装置消化，从而高效发挥了部分淤浆中磷的价值。

3.2 浓磷酸淤浆的连续排放改造

结合瓮福化工公司实际情况，浓磷酸淤浆出系统较难被磷铵产品全部带走，因此需从淤浆压滤考虑将渣带出系统发挥磷的较高价值。然而当前浓磷酸淤浆排放为DN80 管道间歇排放，排放初期淤浆固含量高，但后面由于转耙收集速度跟不上，排出淤浆固含量很低，同时在未排放时淤浆长期在澄清槽累积，转耙一直在淤浆中运转，一旦跳停则无法启动，只能开槽清理。为此，淤浆排放必须连续进行。

根据浓缩产酸量、浓缩出来的浓磷酸固含量以及澄清槽带走的固含量进行渣的进出平衡核算，结合淤浆黏性，保持介质在管道中流速达到1.2 m/s以上，设计了DN40 的不锈钢管进行连续排放改造。改造后淤浆槽固含量上升，实际排出淤浆渣量增加，表1为淤浆槽改造前后淤浆分析数据对比。

表1 淤浆槽改造前后淤浆分析数据

改造后，澄清浓磷酸的品质同步得到提升，其w（P2O5）平均达到47.85%，w（固）下降至1.43%，同时硫酸根质量分数稳定在5%以下，为下游PPA的高产打下坚实的基础。

3.3 板框“两压一洗”改造

浓磷酸淤浆持续收集至淤浆槽后，由板框压滤机进行压滤，w（P2O5）22.67%的压滤渣用于外委生产过磷酸钙，但由于过磷酸钙市场有限，淤浆压滤渣消化量有限。无法消化的部分淤浆只能回反应槽，通过淤浆回反应槽的对比试验得知，淤浆进入反应槽后会增加总磷损失，影响装置的磷收率。

通过研究，浓磷酸淤浆一次压滤后通过洗涤可有效降低压滤渣的总磷含量，当w（总磷）下降至8%以下时，由于滤渣的体量小，直接将其排入渣场堆存造成的损失相对比淤浆回反应槽影响过滤及石膏总磷损失小得多。因此，结合该情况对板框压滤进行改造，但由于公司板框压滤机为手动间歇式，无法通过改造实现在线洗涤。故通过增加一台板框压滤机将淤浆一次压滤渣用水再浆后二次压滤，二次压滤后w（P2O5）14.52%的清液直接进入稀磷酸槽，w（P2O5）6.97%的二次压滤渣则用水再浆后通过石膏输送系统进入磷石膏堆场。改造后二次压滤回收磷的价值远高于二次压滤清液提浓的蒸汽成本，对比直接回反应槽其经济效益更加优越。

4 结束语

通过浓磷酸淤浆的梯级价值回收利用技术改造，浓磷酸澄清槽转耙运行周期得到延长，浓磷酸品质得到提升，同时浓磷酸淤浆可以多路径进行消化，使得淤浆中磷的价值得到最大化发挥。至此浓磷酸淤浆不再回反应槽，石膏磷损失得到有效控制，磷收率提升至95%以上，创造了良好的经济效益。