張 勇，楊林臺，馬克猛

（云南云天化云峰化工有限公司，云南 宣威 655426）

目前磷酸生產(chǎn)大多數(shù)采用濕法工藝，生產(chǎn)每噸磷酸會產(chǎn)生干基磷石膏大約5.3 t，大型磷復(fù)肥裝置一般采用濕排濕堆方式堆存磷石膏。該堆存方式的優(yōu)點是管理、運行方便，輸送條件好，渣場水可循環(huán)利用，堆筑工藝成熟，建設(shè)費用低［1］。在渣場水重復(fù)使用過程中，磷石膏中含有的磷酸鹽、氟化物、硅酸鹽等物質(zhì)不斷溶解在渣場水中，使渣場水中各種離子富集，環(huán)境溫度降低時造成回水泵及管線結(jié)垢，導(dǎo)致渣場回水量迅速降低，不但嚴(yán)重影響了磷酸裝置生產(chǎn)，還會使渣場水位上升，增加渣場運行的安全風(fēng)險。因此，解決渣場回水系統(tǒng)結(jié)垢問題，對整個磷酸生產(chǎn)過程意義較大。

1 磷石膏渣場回水系統(tǒng)結(jié)垢原因

過濾工序產(chǎn)生的磷石膏，用渣場水調(diào)制成w（固）20% ～ 25%的磷石膏渣漿，再通過多級濕排泵送至磷石膏渣場放漿池中，渣漿在放漿池能沉降分離，渣漿中的水回到回水池，通過渣場回水泵送到磷酸裝置重復(fù)使用，流程如圖1所示。

圖1 磷石膏濕排濕堆工藝流程示意

通過取樣分析，渣場回水管線結(jié)垢成分主要是氟硅酸鉀，約占90%，還含有少量的氟硅酸鈉等物質(zhì)。通過生產(chǎn)實踐，當(dāng)渣場回水中F、K、Na、SiO2等雜質(zhì)富集到一定量，回水溫度下降到一定程度時氟硅酸鈉和氟硅酸鉀在渣場水中達(dá)到過飽和狀態(tài)，當(dāng)其與管壁和葉輪接觸時結(jié)晶，形成垢物。氟硅酸鈉和氟硅酸鉀的溶解度曲線見圖2［2］。

圖2 氟硅酸鈉和氟硅酸鉀在磷酸中的溶解度

2 磷石膏渣場回水系統(tǒng)現(xiàn)有阻垢技術(shù)

為了解決磷石膏渣場回水系統(tǒng)結(jié)垢問題，目前采用的方法包括人工清理、電伴熱提溫、蒸汽加熱、利用渣漿沖洗結(jié)垢的回水管等，這些方法各有優(yōu)缺點［3］。

2.1 人工清理

拆開渣場回水泵及管線，通過人工清理垢物。此方法雖然可有效清理回水系統(tǒng)結(jié)垢，但工作量大，且嚴(yán)重影響磷酸裝置運行。

2.2 電伴熱提溫

在回水管、回水泵上安裝電伴熱帶并保溫。每立方米渣場回溫度水升高1 ℃大約需要耗電1.5 kW·h。由于回水量較大，不僅需要電伴熱功率很大，而且很難將回水加熱到所需溫度。

2.3 蒸汽加熱

在回水泵進(jìn)口通入蒸汽提高回水溫度。由于回水量較大，消耗的蒸汽量較大，運行成本高。

2.4 利用渣漿沖洗結(jié)垢的回水管

當(dāng)回水管線結(jié)垢達(dá)到一定厚度后，將回水管與渣漿管進(jìn)行互換。此方法對回水管結(jié)垢有一定的效果，但無法解決渣場回水泵葉輪結(jié)垢問題。

3 磷石膏渣場回水系統(tǒng)阻垢技術(shù)改進(jìn)

3.1 改造原理

根據(jù)磷石膏渣場回水系統(tǒng)結(jié)垢原理，只需要消除渣場回水中氟化物的過飽和度即可解決結(jié)垢問題，而消除過飽和度最簡單的方法是提高溫度?，F(xiàn)階段采用加熱渣場回水的方法，成本太高，且升溫效果不明顯。根據(jù)濕法磷酸生產(chǎn)工藝特點，從磷酸裝置送入渣場的磷石膏渣漿，是用部分濾布洗滌水、循環(huán)熱水與過濾裝置產(chǎn)生的磷石膏調(diào)漿產(chǎn)生，濾布洗滌水溫度大約為65 ℃，循環(huán)熱水溫度大約為45 ℃，磷石膏溫度大約為70 ℃，調(diào)漿后磷石膏渣漿溫度可以達(dá)到55 ℃，而且一般磷石膏渣漿量大于渣場回水量，這部分熱量十分可觀，但并沒有被利用起來。若利用磷石膏渣漿帶來的熱量加熱渣場回水，則可以消除現(xiàn)有升溫阻垢技術(shù)的缺點。

3.2 改造方案

在渣場回水泵旁邊增加一列管換熱器，磷石膏渣漿走管程，渣場回水走殼程，采用逆流換熱方式，原管線保留作為備用管線，用盲板隔開。改造工藝流程見圖3。

圖3 渣場回水系統(tǒng)改造工藝流程

3.3 換熱器選型

（1）基本條件：回水池中水最低溫度5 ℃，需要提高到15 ℃，回水量550 m3/h，比熱容4.18 kJ/（kg ·℃）；磷石膏渣漿溫度55 ℃，磷石膏渣漿量650 m3/h，比熱容3.58 kJ/（kg·℃）；換熱器傳熱系數(shù)550 W/（m2·℃）。

3.4 改造效果

改造后，渣場回水溫度提高了10 ℃左右，連續(xù)運行1個月后，渣場回水泵葉輪和回水管線無結(jié)垢情況，達(dá)到改造目標(biāo)。

4 總結(jié)

利用磷石膏渣漿加熱渣場回水，可以解決磷石膏渣場回水系統(tǒng)結(jié)垢難題，而且改造和運行成本較低，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。