鹽酸分解中低品位磷礦的工業(yè)化應(yīng)用分析

徐敏

（磷化集團(tuán)礦肥公司，貴州 開陽 550302）

引言：我國磷礦的儲量位居世界第二，但大部分以中低品位的磷礦為主，因此導(dǎo)致我國磷礦的質(zhì)量以及可選性比較差，除此之外，我國中低品位磷礦中五氧化二磷的含量只有18%左右，所以對中低品位磷礦的開采處理需要消耗大量的資源，而隨著氯化學(xué)品的快速發(fā)展，有機(jī)氯產(chǎn)品規(guī)模的迅速擴(kuò)大，鹽酸產(chǎn)量和價(jià)格優(yōu)勢，為中低品位磷礦的化工處理提供了較為良好的技術(shù)應(yīng)用。

一、鹽酸分解中低品位磷礦的原材料選擇

鹽酸分解中低品位磷礦的工業(yè)化應(yīng)用中，常用到的主要原材料為磷礦、鹽酸、濃硫酸以及硫酸鉀。在這些原材料中，磷礦中P2O5 的指標(biāo)系數(shù)為16%-20%，鹽酸中HCl 的指標(biāo)系數(shù)為16%-20%，硫酸中H2SO4 的指標(biāo)系數(shù)為16%-20%，硫酸鉀中K2O 的指標(biāo)系數(shù)為16%-20%，并且其來源主要來自于市場采購[1]。

二、鹽酸分解中低品位磷礦的工藝流程

（一）過濾分解

在過濾分解中，當(dāng)鹽酸和磷礦粉發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后，隨著漿料通過皮帶過濾機(jī)的過濾后，可以分離出硅渣，從而得到對應(yīng)的分解液。

（二）中間體處理

在中間體的處理中，將分解液經(jīng)過濃縮、冷卻、結(jié)晶和過濾后，可以得到中間體處理，隨后將這些母液倒進(jìn)母液槽后，可以完成中間體處理要求。

（三）磷酸二氫鉀溶液的制備

將中間體和石灰乳進(jìn)行反應(yīng)，并與配制好的硫酸氫鉀溶液進(jìn)行反應(yīng)處理，可以得到磷酸二氫鉀溶液以及二水石膏。將這些壓濾后的磷酸二氫鉀溶液送到細(xì)晶漿循環(huán)式結(jié)晶器后，可以制備出無水硫酸鈣晶須產(chǎn)品。

（四）產(chǎn)品結(jié)晶和干燥

將得到的二氫鉀溶液經(jīng)過細(xì)晶漿循環(huán)式結(jié)晶器連續(xù)結(jié)晶出工業(yè)磷酸二氫鉀產(chǎn)品后，隨后將這些產(chǎn)品送至干燥工序進(jìn)行干燥后，再進(jìn)行包裝處理。

（五）氯化鈣處理

在鹽酸分解中低品位磷礦的工業(yè)應(yīng)用中，由于前四項(xiàng)工序中的母液主要是氯化鈣溶液為主，同時(shí)這些母液中含有少量的磷、鐵、鎂等雜質(zhì)[2]。因此首先需要處理這些母液中的雜質(zhì)，并經(jīng)過濃縮、蒸發(fā)、結(jié)晶以及干燥等工序后，可以獲得二水氯化鈣等副產(chǎn)品。

（六）硫酸鈣晶須工序

當(dāng)產(chǎn)品中有二水硫酸鈣時(shí)，需要將這些產(chǎn)品送到硫酸鈣晶須反應(yīng)槽內(nèi)進(jìn)行處理，通過溶解、過濾、干燥、煅燒以及包裝后，可以得到純度更高的無水硫酸鈣晶須產(chǎn)品。

三、鹽酸分解中低品位磷礦中原材料的消耗量

（一）原材料的消耗量

在鹽酸分解中低品位磷礦中使用的原材料分別有磷礦、鹽酸、硫酸、硫酸鉀以及石灰。在對這些原材料的消耗中，磷礦的消耗量為2.85t，鹽酸消耗量為4.65t，硫酸消耗量為0.38t，硫酸鉀的消耗量為0.66t，石灰的消耗量為0.35t。

（二）工業(yè)中的公用消耗量

工業(yè)化鹽酸分解中低品位磷礦的公用原材料有工藝水、低壓蒸氣、電以及煤資源。對這些資源的消耗中，工藝水的消耗量為4.32m3，低壓蒸氣消耗量為5.2t，電力資源的消耗為228kW·h，煤資源的消耗為0.05t。

（三）對副產(chǎn)品的消耗量

在鹽酸分解磷礦的工業(yè)消耗中，除過主要使用的原材料外，還有一部分副產(chǎn)品的消耗，常見的副產(chǎn)品消耗有氟硅酸、無水硫酸鈣晶須、硅渣以及二水氯化鈣的消耗[3]。這些副產(chǎn)品的消耗量分別是，氟硅酸消耗量為0.38t，無水硫酸鈣晶體消耗量為1.08t，硅渣的消耗量為1.14t，二水氯化鈣的消耗量為1.78t。

四、鹽酸分解中低品位磷礦的產(chǎn)品和副產(chǎn)品類型

（一）磷酸二氫鉀

磷酸二氫鉀作為鹽酸分解中低品位磷礦的主要產(chǎn)品，因此必須對生產(chǎn)出來的磷酸二氫鉀各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行測定，只有符合該產(chǎn)品工業(yè)等級的一級品，才能滿足需求，相關(guān)含量檢測以HG/T4511-2013 標(biāo)準(zhǔn)為主。其中相關(guān)一等品的指標(biāo)是磷酸一鉀≥98%，水分≤1%，PH 值范圍4.3-4.7，水不溶物≤0.2%，氯化物含量≤0.2%，鐵含量≤0.008%，砷含量≤0.015%，重金屬鉛的含量≤0.008%，氧化鉀含量≥33.5%，通過對鹽酸分解中低品位磷礦的主要產(chǎn)品磷酸二氫鉀進(jìn)行檢測后，可以得出磷酸一鉀實(shí)測值為98.2%，水分實(shí)測值為0.006%，PH 實(shí)測值為4.5，水不溶物實(shí)測值為0.01%，氯化物含量實(shí)測值為0.198%，鐵含量實(shí)測值為0.0005%，砷含量實(shí)測值為0.0008%，重金屬鉛的含量實(shí)測值為0.0048%，氧化鉀含量實(shí)測值為34.1%，這些數(shù)據(jù)都符合HG/T4511-2013 的工業(yè)一等品標(biāo)準(zhǔn)要求。

（二）二水氯化鈣

二水氯化鈣是鹽酸分解中低品位磷礦的副產(chǎn)品之一，一般情況下，每生產(chǎn)1t 的磷酸二氫鉀，會得到1.78t 的二水氯化鈣副產(chǎn)品，在對二水氯化鈣的檢測中，依據(jù)GB/T26520-2011 標(biāo)準(zhǔn)檢測為主，其中相關(guān)I 類指標(biāo)要求如下。氯化鈣含量≥77%，堿度≤0.2%，總堿金屬氯化物≤5%，水不溶物含量≤0.15%，鐵含量≤0.006%，PH 值范圍在7.5-11 之間，硫酸鹽≤0.05%。通過對鹽酸分解中低品位磷礦的副產(chǎn)品二水氯化鈣的實(shí)際檢測后，可以得出氯化鈣含量實(shí)測值為85.48%，堿度實(shí)測值為0.041%，總堿金屬氯化物實(shí)測值為3.48%，水不溶物實(shí)測值為0.013%，鐵含量實(shí)測值為0.001%，PH 實(shí)測值為10.75，硫酸鹽實(shí)測值為0.015%，相關(guān)指標(biāo)全部符合GB/T26520-2011 的I 類指標(biāo)要求。

（三）無水硫酸鈣晶須

鹽酸分解中低品位磷礦，除了會產(chǎn)出二水氯化鈣這種副產(chǎn)品外，還會產(chǎn)出無水硫酸鈣晶須這種副產(chǎn)品[4]。通常情況下，每生產(chǎn)1t 磷酸二氫鉀產(chǎn)品，會得到1.09t的無水硫酸鈣晶須副產(chǎn)品，對于副產(chǎn)品無水硫酸鈣晶須的市場需求指標(biāo)，其相關(guān)參數(shù)如下。密度指標(biāo)為2.96g·cm-3，松散密度0.1-0.4 g·cm-3，長度50-200μm，直徑0.001-4μm，熔點(diǎn)1450℃，抗張強(qiáng)度20.5GPa，抗張模量為178GPa，折光指數(shù)1.585。

五、工業(yè)生產(chǎn)中廢氣、廢水、廢固的排放

鹽酸分解中低品位的工業(yè)化生產(chǎn)中，必然會有廢氣、廢水以及固體廢棄物的排放，針對三廢的排放，需要按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行排放。首先是廢氣的排放中，主要是氯化氫和氟化氫的排放，標(biāo)準(zhǔn)排放量分別是0.07kg·h-1 和0.02 kg·h-1，其次是廢水的排放中，洗滌水最終進(jìn)入氟硅酸溶液中。其它生產(chǎn)過程中的水在磷酸二氫鉀濃縮和氯化鈣裝置中被蒸發(fā)出來形成冷凝液，可作為生產(chǎn)水回用。最后是固體廢棄物的排放中，主要有硅渣和重金屬廢渣，其排放量的標(biāo)準(zhǔn)分別是342 t·a-1 和0.3t·a-1。

結(jié)束語：使用鹽酸分解中低品位磷礦的工業(yè)化應(yīng)用中，通過中間體處理后得到白色的物質(zhì)，隨后將帶式過濾機(jī)應(yīng)用于硅渣過濾后，經(jīng)過連續(xù)過濾分析，可以得到感覺的硅渣，從而有效降低了磷礦的損耗率，使磷酸二氫鉀的產(chǎn)量和品質(zhì)都能得到有效提升。