念吉紅

(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廠(以下簡稱“公司”)有磨機(jī)3臺，采用閉路磨礦工藝；萃取系統(tǒng)2套，過濾系統(tǒng)3套，濃縮系統(tǒng)3套。在濕法磷酸生產(chǎn)過程中，提高磷酸磷收率是磷酸生產(chǎn)[1]的主要控制指標(biāo)。因此，影響磷酸磷收率的因素成了磷酸生產(chǎn)中十分關(guān)鍵的問題，而且可控范圍[2]還有大的升值空間。

1 反應(yīng)原理

1.1 磷礦與硫酸反應(yīng)

磷礦的主要含量是氟磷酸鈣Ca5F(PO4)3，還包含鎂鹽、鈉鹽、鐵鹽、鉀鹽、活性二氧化硅、碳酸鹽、酸不溶物等雜質(zhì)。磷酸萃取生產(chǎn)是磷礦漿和硫酸的反應(yīng)，磷礦漿和硫酸在萃取槽槽內(nèi)發(fā)生的主要反應(yīng)為：

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

反應(yīng)的氫氟酸進(jìn)一步和活性二氧化硅發(fā)生反應(yīng)，生成氟硅酸：

SiO2+6HF→2H2O+H2SiF6

1.2 反應(yīng)條件的選擇

磷礦漿和硫酸反應(yīng)過程[3]是為了獲得易于洗滌與過濾的石膏結(jié)晶，生產(chǎn)出濃度盡可能高的磷酸，提高磷酸磷收率。影響石膏結(jié)晶質(zhì)量的主要原因有含固量、料漿溫度、P2O5濃度和液相SO3濃度。

2 影響磷酸磷收率的因素

2.1 磷礦石和磷礦漿的影響因素

磷礦石和磷礦漿的影響因素有：磷礦石貧化、雜質(zhì)含量高、萃取結(jié)晶不好、過濾效果差等。

磷礦混配不均，會造成磷礦漿中MER值大幅波動，當(dāng)MER值超過指標(biāo)范圍時，磷酸粘度急劇上升，洗滌率大幅下降。

礦漿粒級分布不合理、細(xì)度不在理想的范圍，偏大或偏小。礦漿粒度直接影響萃取反應(yīng)時的不溶磷，如果粒度過大，則增加了不溶磷損失，磷收率將下降。

2.2 萃取工藝指標(biāo)的影響因素

萃取槽游離硫酸根控制的穩(wěn)定性。萃取槽SO3過低，過程推動力不足，反應(yīng)石膏結(jié)晶細(xì)小難于過濾，影響洗滌率。萃取SO3過高，會產(chǎn)生磷礦的包裹現(xiàn)象，降低轉(zhuǎn)化率，形成針狀石膏結(jié)晶。

萃取反應(yīng)溫度。溫度低反應(yīng)速率慢，料漿黏度大，影響過濾洗滌率。

2.3 過濾過程控制的影響因素

過濾過程的控制。過濾料漿分布情況，布料量不均勻，濾餅厚度不同、不平整。洗水溫度忽高忽低。石膏洗滌不能保持適當(dāng)?shù)囊耗ず穸?，洗滌不充分、吸收不充分。過濾機(jī)沖盤水壓力不穩(wěn)定及濾布不完好，濾布再生不徹底。高效助濾劑的濃度和加入量不高效。濾布的透氣性能及強(qiáng)度不優(yōu)越。過濾系統(tǒng)的真空度不適合。

2.4 機(jī)械損失的影響因素

產(chǎn)品酸泵、返酸泵及管線泄露，氣相管線及氣液管線分離器回液管泄露，包括“跑、冒、滴、漏”，系統(tǒng)機(jī)械損失。

3 提高磷收率的控制措施

3.1 磷礦石和磷礦漿的控制措施

磷礦石在貧化，最大程度上減少單批低品質(zhì)磷礦直接進(jìn)入生產(chǎn)裝置。磷礦石品位在下降，R2O3(Al2O3、Fe2O3)、MgO在逐月上升。公司改進(jìn)措施：安排專人不僅負(fù)責(zé)與供礦公司聯(lián)系，并且還與物資管理部和生產(chǎn)管理部聯(lián)系，每天根據(jù)磷礦質(zhì)量分析報告，對運(yùn)入公司的每個車廂的磷礦進(jìn)行核查，磷礦質(zhì)量達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)的車廂嚴(yán)禁卸載直接入庫，必須倒運(yùn)到堆場，用其他磷礦進(jìn)行搭配使用；如果磷礦品位整體偏低，則及時報告給生產(chǎn)管理部，由生產(chǎn)管理部協(xié)調(diào)物質(zhì)管理部對進(jìn)礦質(zhì)量進(jìn)行協(xié)調(diào)，最大程度上減少單批低品質(zhì)磷礦直接進(jìn)入生產(chǎn)裝置，從而減少因磷礦品質(zhì)原因造成磷收率下降。

磷礦漿生產(chǎn)過程嚴(yán)格控制，礦漿粒度直接影響萃取反應(yīng)時的不溶磷，如果粒度過大，則增加了不溶磷損失，磷收率將下降。礦漿含固量直接影響到過濾洗水的加入量，含固量低，過濾洗水加入量相應(yīng)減少，洗滌率下降。公司改進(jìn)措施：做好鋼棒(鋼球)加入周期和加入量的控制工作，嚴(yán)格考核每天礦漿粒度；做好濃密機(jī)系統(tǒng)平衡，保證濃密機(jī)取出礦漿含固量大于55%。

3.2 萃取工藝指標(biāo)的控制措施

加強(qiáng)萃取槽硫酸根控制，提高料漿質(zhì)量的穩(wěn)定性[4]。過程控制中萃取槽硫酸根波動在較大范圍內(nèi)，使料漿質(zhì)量亦不穩(wěn)定。改進(jìn)措施：通過理論計算和實際生產(chǎn)，從2017年開始將萃取過量SO3控制在21 g/L～45 g/L，在此范圍內(nèi)，既能確保良好的石膏結(jié)晶，又能減少過量硫酸加入量。

每3 h分析一次過量SO3，當(dāng)過量SO3發(fā)生大幅度波動時，2.5 h分析一次。萃取槽至消化槽杜絕溢流料漿短路現(xiàn)象,優(yōu)化工藝控制指標(biāo)，提高萃取槽反應(yīng)溫度，降低料漿黏度。隨著磷礦的不斷貧化，反應(yīng)溫度73 ℃已不利于磷礦的分解，不溶磷增加。改進(jìn)措施：2017年萃取槽反應(yīng)溫度由以前的73 ℃提高到77 ℃，以降低不溶磷和降低過濾料漿的粘度。三洗水溫度由50 ℃提高到60 ℃，以提高洗滌率。

3.3 過濾過程控制的措施

做好生產(chǎn)負(fù)荷平衡、濾布再生控制、過濾機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，使濾餅厚度均勻、穩(wěn)定。過濾機(jī)布料的不均勻、平整，石膏洗滌效果變壞。改進(jìn)措施：做好過程控制中的生產(chǎn)組織平衡，確定適宜的生產(chǎn)負(fù)荷，使上過濾機(jī)的布料量適宜。根據(jù)布料量，調(diào)節(jié)好過濾機(jī)轉(zhuǎn)速控制，使石膏厚度能保持約3 cm～7 cm。確保濾布充分再生，盡量減少因濾布結(jié)垢而造成的石膏凹凸不平的情況發(fā)生。控制好裝置運(yùn)行周期，嚴(yán)禁因濾布嚴(yán)重結(jié)垢或通洞而使石膏厚薄不均，造成洗滌效果變差的情況發(fā)生。過程中加強(qiáng)過濾機(jī)洗滌水擋皮調(diào)節(jié)，保持適當(dāng)液膜厚度及吸干區(qū)。及時更換老化或不適宜的擋皮，確保洗滌水不后延或外溢。

3.4 機(jī)械損失的控制措施

降低機(jī)械損失，過濾停車清洗時對各臺設(shè)備計劃檢修檢查，防止因設(shè)備原因?qū)е逻^濾停車，增加機(jī)械損失。過濾停車時必須上水置換5 min～10 min，將管道內(nèi)的磷酸回收至稀酸槽。將過濾機(jī)圍堰內(nèi)泄漏的磷酸回收至三洗水管線。

4 總結(jié)

經(jīng)過公司的努力，2018年平均磷回收率比2017年提高了0.90%，繼續(xù)加強(qiáng)對石膏水溶磷的關(guān)注，提高了總磷回收率[5]。加強(qiáng)對員工操作業(yè)務(wù)技能的培訓(xùn)與實踐。實現(xiàn)從磷礦研磨到磷石膏渣場全過程的監(jiān)控，把各項工作做細(xì)做實。時刻把降低磷酸單耗作為磷酸生產(chǎn)的第一要務(wù)，爭取總磷回收率達(dá)到97%以上。