濃磷酸淤漿的梯級價值利用

任 兢，李維紅，顧典華，韋仕朝，周修玉

（甕福（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，貴州 福泉 550500）

0 引言

甕?；す緢@區(qū)是甕福（集團(tuán)）有限責(zé)任公司主要負(fù)責(zé)生產(chǎn)高尖端產(chǎn)品的生產(chǎn)基地，其磷銨產(chǎn)品以64%磷酸二銨（DAP）外貿(mào)產(chǎn)品為主，同時負(fù)責(zé)消化凈化食品級磷酸（PPA）的萃余酸。為保證PPA與DAP原料磷酸品質(zhì)要求，濃磷酸w（P2O5）均在47.5%以上，w（固）基本控制在1.5%以內(nèi)，而磷酸一銨（MAP）裝置因市場原因基本處于停產(chǎn)狀態(tài)，因此要保證高品質(zhì)磷酸原料供應(yīng)則濃磷酸淤漿走向成為難題。為高效回收利用淤漿中P2O5，甕?；す緦饬姿嵊贊{進(jìn)行了梯級價值回收利用改造。

1 當(dāng)前濃磷酸淤漿消化存在問題

（1）當(dāng)前濃磷酸澄清槽的淤漿排放模式為間歇大流量排放，導(dǎo)致轉(zhuǎn)耙在淤漿排放時收集速度跟不上，實際濃磷酸槽淤漿固相未得到有效排出，固相進(jìn)出不平衡，最終導(dǎo)致濃磷酸澄清槽轉(zhuǎn)耙頻繁壓耙。

（2）濃磷酸淤漿間歇排放時，其排放的酸和淤漿總量較大，且排出的淤漿w（P2O5）高達(dá)42%，增加了淤漿的處理難度。

（3）當(dāng)前濃磷酸淤漿的消化處理模式以板框壓濾為主，壓濾渣用于過磷酸鈣生產(chǎn)。受過磷酸鈣市場影響，其消化量有限，部分濃磷酸淤漿只能進(jìn)入反應(yīng)槽。

（4）由于未找到好的濃磷酸淤漿消化方法，部分淤漿直接回反應(yīng)槽，增加了反應(yīng)料漿黏度，影響料漿的流動性，反應(yīng)率下降，同時淤漿回反應(yīng)槽后料漿過濾洗滌較為困難，石膏中水溶磷上升，因此磷酸裝置磷收率受到影響，磷收率持續(xù)在94.7%左右。

2 濃磷酸淤漿梯級價值利用研究

從經(jīng)濟(jì)效益來看，濃磷酸淤漿直接用于生產(chǎn)DAP 和MAP 可較好發(fā)揮淤漿中P2O5價值，但由于濃磷酸淤漿添加后生產(chǎn)的DAP 和MAP 外觀質(zhì)量不穩(wěn)定，經(jīng)常出現(xiàn)顏色發(fā)灰、顆粒圓潤度差的現(xiàn)象，故高端磷銨產(chǎn)品生產(chǎn)時對濃磷酸淤漿的消化較為困難。目前常規(guī)的方法是通過壓濾機(jī)將淤漿進(jìn)行渣酸分離，分離后的清液作澄清酸使用，渣一般用于生產(chǎn)過磷酸鈣；也有直接將淤漿返回磷酸反應(yīng)槽的情況。通過分析，淤漿固相渣中不溶性磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)4.5%，以CaSO4結(jié)晶中不溶磷以及磷礦中金屬形成的磷酸鹽結(jié)晶為主，進(jìn)入反應(yīng)槽后無法再分解，同時金屬雜質(zhì)含量高；淤漿黏度大，進(jìn)入反應(yīng)槽后會影響反應(yīng)料漿流動性［1］，對石膏不溶性磷和水溶性磷影響較大。

綜上所述，濃磷酸淤漿P2O5價值利用優(yōu)先為用于DAP 或MAP 生產(chǎn)以產(chǎn)品的形式帶走，其次才是通過板框壓濾后渣用于生產(chǎn)過磷酸鈣，而淤漿直接返回反應(yīng)槽效益最差。

3 濃磷酸淤漿梯級價值利用改造

3.1 濃磷酸淤漿送DAP消化改造

為有效發(fā)揮磷酸淤漿中磷的價值，經(jīng)研究，在PPA 萃余酸w（P2O5）提升至47%后，嘗試在DAP生產(chǎn)中小流量添加磷酸淤漿。結(jié)果表明，該方法可以在穩(wěn)定DAP 養(yǎng)分的同時保證外觀質(zhì)量，即DAP月產(chǎn)量計劃達(dá)6萬t以上時，摻配3 m3/h的磷酸淤漿不影響64%磷酸二銨產(chǎn)品質(zhì)量。

根據(jù)管道流速計算，設(shè)計一根DN32 管至DAP萃余酸貯槽，以3 m3/h的流量持續(xù)輸送磷酸淤漿至DAP 裝置消化，從而高效發(fā)揮了部分淤漿中磷的價值。

3.2 濃磷酸淤漿的連續(xù)排放改造

結(jié)合甕?；す緦嶋H情況，濃磷酸淤漿出系統(tǒng)較難被磷銨產(chǎn)品全部帶走，因此需從淤漿壓濾考慮將渣帶出系統(tǒng)發(fā)揮磷的較高價值。然而當(dāng)前濃磷酸淤漿排放為DN80 管道間歇排放，排放初期淤漿固含量高，但后面由于轉(zhuǎn)耙收集速度跟不上，排出淤漿固含量很低，同時在未排放時淤漿長期在澄清槽累積，轉(zhuǎn)耙一直在淤漿中運(yùn)轉(zhuǎn)，一旦跳停則無法啟動，只能開槽清理。為此，淤漿排放必須連續(xù)進(jìn)行。

根據(jù)濃縮產(chǎn)酸量、濃縮出來的濃磷酸固含量以及澄清槽帶走的固含量進(jìn)行渣的進(jìn)出平衡核算，結(jié)合淤漿黏性，保持介質(zhì)在管道中流速達(dá)到1.2 m/s以上，設(shè)計了DN40 的不銹鋼管進(jìn)行連續(xù)排放改造。改造后淤漿槽固含量上升，實際排出淤漿渣量增加，表1為淤漿槽改造前后淤漿分析數(shù)據(jù)對比。

表1 淤漿槽改造前后淤漿分析數(shù)據(jù)

改造后，澄清濃磷酸的品質(zhì)同步得到提升，其w（P2O5）平均達(dá)到47.85%，w（固）下降至1.43%，同時硫酸根質(zhì)量分?jǐn)?shù)穩(wěn)定在5%以下，為下游PPA的高產(chǎn)打下堅實的基礎(chǔ)。

3.3 板框“兩壓一洗”改造

濃磷酸淤漿持續(xù)收集至淤漿槽后，由板框壓濾機(jī)進(jìn)行壓濾，w（P2O5）22.67%的壓濾渣用于外委生產(chǎn)過磷酸鈣，但由于過磷酸鈣市場有限，淤漿壓濾渣消化量有限。無法消化的部分淤漿只能回反應(yīng)槽，通過淤漿回反應(yīng)槽的對比試驗得知，淤漿進(jìn)入反應(yīng)槽后會增加總磷損失，影響裝置的磷收率。

通過研究，濃磷酸淤漿一次壓濾后通過洗滌可有效降低壓濾渣的總磷含量，當(dāng)w（總磷）下降至8%以下時，由于濾渣的體量小，直接將其排入渣場堆存造成的損失相對比淤漿回反應(yīng)槽影響過濾及石膏總磷損失小得多。因此，結(jié)合該情況對板框壓濾進(jìn)行改造，但由于公司板框壓濾機(jī)為手動間歇式，無法通過改造實現(xiàn)在線洗滌。故通過增加一臺板框壓濾機(jī)將淤漿一次壓濾渣用水再漿后二次壓濾，二次壓濾后w（P2O5）14.52%的清液直接進(jìn)入稀磷酸槽，w（P2O5）6.97%的二次壓濾渣則用水再漿后通過石膏輸送系統(tǒng)進(jìn)入磷石膏堆場。改造后二次壓濾回收磷的價值遠(yuǎn)高于二次壓濾清液提濃的蒸汽成本，對比直接回反應(yīng)槽其經(jīng)濟(jì)效益更加優(yōu)越。

4 結(jié)束語

通過濃磷酸淤漿的梯級價值回收利用技術(shù)改造，濃磷酸澄清槽轉(zhuǎn)耙運(yùn)行周期得到延長，濃磷酸品質(zhì)得到提升，同時濃磷酸淤漿可以多路徑進(jìn)行消化，使得淤漿中磷的價值得到最大化發(fā)揮。至此濃磷酸淤漿不再回反應(yīng)槽，石膏磷損失得到有效控制，磷收率提升至95%以上，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。