降低飼料級(jí)磷酸二氫鈣原料磷酸消耗

繆 釗，吳德乾

（甕福（集團(tuán)）有限責(zé)任公司 甕福化工公司，貴州 福泉 550501）

0 引言

磷礦石作為磷復(fù)肥、磷化工行業(yè)的重要原材料，需求持續(xù)向好。隨著新能源產(chǎn)業(yè)的大力發(fā)展，磷酸鐵、磷酸鐵鋰正極材料等需求增加，對(duì)高品位磷礦石的需求逐漸增加，加之國(guó)家對(duì)磷礦石開采持續(xù)收緊以及安全環(huán)保形勢(shì)趨嚴(yán)，未來(lái)磷礦石的供應(yīng)將延續(xù)緊張態(tài)勢(shì)，價(jià)格相對(duì)堅(jiān)挺。受磷礦石供應(yīng)及品位影響，飼料級(jí)磷酸二氫鈣（Ca（H2PO4）2·H2O）的原料磷酸消耗和成本逐年上升。磷酸生產(chǎn)中磷石膏排放、堆存、處置問(wèn)題不可避免，磷酸消耗升高還導(dǎo)致磷石膏排放量增加。降低飼料級(jí)磷酸二氫鈣原料磷酸消耗涉及安全環(huán)保、產(chǎn)品質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)效益等關(guān)鍵問(wèn)題，已成為飼料級(jí)磷酸鈣鹽生產(chǎn)企業(yè)面臨的難題。

1 飼料級(jí)磷酸二氫鈣生產(chǎn)現(xiàn)狀

目前飼料級(jí)磷酸二氫鈣主要有3 種生產(chǎn)方法：（1）干法，將濕法濃磷酸脫氟、脫砷后與含鈣化合物（碳酸鈣、氧化鈣、氫氧化鈣）反應(yīng)，生成磷酸二氫鈣半成品，半成品陳化后經(jīng)轉(zhuǎn)筒烘干，獲得成品［1］。（2）兩步法，將濕法磷酸脫氟、脫砷后與含鈣化合物（碳酸鈣、氧化鈣、氫氧化鈣）反應(yīng)，生成磷酸氫鈣，或使用氧化鈣回收池水、含磷廢水生成磷酸氫鈣；磷酸氫鈣與磷酸反應(yīng)生成磷酸二氫鈣料漿，再將料漿進(jìn)行噴霧干燥或閃蒸干燥生成半成品，半成品經(jīng)陳化、回轉(zhuǎn)或閃蒸烘干，獲得成品［2］。（3）料漿法，將濕法磷酸脫氟、脫砷后與含鈣化合物（碳酸鈣、氧化鈣、氫氧化鈣）反應(yīng)直接生成磷酸二氫鈣料漿，再將料漿進(jìn)行一級(jí)噴霧干燥、二級(jí)轉(zhuǎn)筒干燥獲得成品。

當(dāng)前飼料級(jí)磷酸二氫鈣市場(chǎng)占有率較高的貴州川恒化工股份有限公司和甕福（集團(tuán)）有限責(zé)任公司飼料級(jí)磷酸二氫鈣生產(chǎn)以第3 種方法為主。磷礦中的w（MgO+R2O3）近兩年上漲了25%，致使磷酸中MgO+R2O3含量同步升高，飼料級(jí)磷酸二氫鈣中水溶磷占比下降，需提升磷鈣比來(lái)保證產(chǎn)品中水溶磷的含量。

2 飼料級(jí)磷酸二氫鈣原料磷酸消耗偏高的原因

2.1 磷酸陳化效率低

飼料級(jí)磷酸二氫鈣原料磷酸凈化前需經(jīng)過(guò)陳化，目的是降低磷酸溫度，有益于凈化過(guò)程脫氟的進(jìn)行。隨著磷酸溫度降低，MgO、R2O3析出，沉降后可直接分離。

3—10 月為飼料級(jí)磷酸二氫鈣需求旺季，是飼料磷酸鹽提負(fù)荷生產(chǎn)的時(shí)機(jī)。夏季高溫和負(fù)荷提升（導(dǎo)致原料磷酸陳化時(shí)間變短），使得磷酸溫度降幅減少，部分溶解于磷酸中的金屬陽(yáng)離子化合物未能析出，陳化效率降低。金屬陽(yáng)離子含量高，生產(chǎn)時(shí)消耗磷酸導(dǎo)致磷酸消耗偏高。

2.2 磷酸凈化損耗大

飼料級(jí)磷酸二氫鈣生產(chǎn)時(shí)須對(duì)原料磷酸進(jìn)行凈化，即脫氟、脫砷。磷酸脫氟、脫砷效果受溫度、磷酸濃度、停留時(shí)間影響較大，另外還受磷酸中MgO+R2O3含量、脫氟劑種類、脫砷劑加入量的影響。磷酸溫度≤40 ℃時(shí)脫氟效果較好，磷酸溫度＞45 ℃會(huì)出現(xiàn)脫氟困難。在反應(yīng)槽容積不變的條件下，只有降低負(fù)荷才能延長(zhǎng)停留時(shí)間，脫氟劑的過(guò)量加入就成了方便和短期投入較少的應(yīng)對(duì)措施。經(jīng)過(guò)固液分離，過(guò)量的脫氟劑容易帶走P2O5，增加磷酸消耗，過(guò)量的脫氟劑還會(huì)帶入Na+，影響飼料級(jí)磷酸二氫鈣的質(zhì)量。同時(shí)過(guò)濾設(shè)備的跑冒滴漏也會(huì)增加凈化工序的磷酸消耗。

2.3 噴漿成品率低

飼料級(jí)磷酸二氫鈣料漿具有很強(qiáng)的熱敏性和黏結(jié)性。料漿密度偏高，料漿易形成包裹顆粒，顆粒在高速離心作用下易造成霧化輪沖刷穿孔嚴(yán)重，同時(shí)易引起霧化機(jī)分散盤流孔堵塞，導(dǎo)致料漿離心后分散性差，不能與熱風(fēng)充分接觸，干燥不充分，易造成霧化塔內(nèi)物料黏壁掛料嚴(yán)重，降低飼料級(jí)磷酸二氫鈣料漿的噴漿成品率。噴漿成品率低，造成磷收率降低，磷酸消耗升高。

2.4 機(jī)械損失

飼料級(jí)磷酸二氫鈣在干燥、輸送、篩分過(guò)程中存在機(jī)械損失，降低磷收率。P2O5的機(jī)械損失不可避免，在粉體化肥及化工產(chǎn)品生產(chǎn)中，物料灑落及揚(yáng)塵是最常見(jiàn)的造成磷損失的現(xiàn)象。在飼料級(jí)磷酸二氫鈣生產(chǎn)中，不但有灑落及揚(yáng)塵，還有黏結(jié)，在輸送過(guò)程中，飼料級(jí)磷酸二氫鈣經(jīng)摩擦擠壓，易形成結(jié)塊或黏結(jié)于設(shè)備表面，如輸送帶的托輥、大多數(shù)設(shè)備的進(jìn)料口和出料口，需要定期清理。結(jié)塊及黏結(jié)于設(shè)備表面的物料是造成P2O5機(jī)械損失的主要原因。

3 降低飼料級(jí)磷酸二氫鈣原料磷酸消耗的措施

3.1 提高磷酸陳化效率

濃磷酸進(jìn)陳化系統(tǒng)進(jìn)行陳化，首先須穩(wěn)定濃磷酸的流量、液位；其次對(duì)陳化系統(tǒng)的換熱器定期清理，以確保其換熱效率，保證陳化溫度；最后，定期對(duì)陳化槽進(jìn)行清理，及時(shí)將陳化槽底部沉積的酸渣移出系統(tǒng)返回磷酸生產(chǎn)系統(tǒng)，使陳化后磷酸中的MgO+R2O3及硫酸鈣得到有效降低。

3.2 減少磷酸凈化損失

在原料磷酸中MgO+R2O3含量升高的情況下，降低凈化工序磷酸溫度、延長(zhǎng)停留時(shí)間、強(qiáng)化設(shè)備維保和操作，防止跑冒滴漏現(xiàn)象發(fā)生，是減少凈化工序磷損失的有效措施。新增或更換磷酸換熱器、增加脫氟反應(yīng)槽、更換過(guò)濾機(jī)濾布和疏通流道是減少凈化磷損失的具體措施。

3.3 提高料漿噴漿成品率

要提高料漿噴漿成品率，首先，要降低料漿密度，將料漿密度控制在1.45～1.50 kg/L；其次，要延長(zhǎng)霧化輪穿孔周期，在霧化輪底板內(nèi)襯耐磨蝕的碳化硅材料且將霧化輪流道孔由12孔增加到18孔，定期檢查霧化輪，產(chǎn)品0.5 mm過(guò)篩率提高到≥80%；再次，要減少霧化機(jī)分散盤流孔堵塞次數(shù)，增加篩網(wǎng)過(guò)濾料漿，配備霧化機(jī)沖洗水定期進(jìn)行沖洗，將每月霧化機(jī)分散盤流孔堵塞控制在3 次內(nèi)；最后，要減少料漿磷、鈣質(zhì)量比二次調(diào)整頻次，霧化塔安裝氣錘振打設(shè)備并制定巡檢機(jī)制，料漿磷、鈣質(zhì)量比精準(zhǔn)控制在設(shè)定值±0.02 范圍內(nèi)及減輕霧化塔內(nèi)物料黏壁現(xiàn)象。

3.4 減少機(jī)械損失

通過(guò)生產(chǎn)過(guò)程精益化管理，加強(qiáng)設(shè)備的維保與巡檢，強(qiáng)化粉塵治理等措施來(lái)減少半成品的機(jī)械損失。生產(chǎn)過(guò)程精益化管理主要通過(guò)精準(zhǔn)計(jì)量，主要原料磷酸使用雙流量計(jì)計(jì)量，定期比較調(diào)校，建立磷、鈣質(zhì)量比調(diào)控?cái)?shù)學(xué)模型確保磷、鈣精準(zhǔn)投料，建立磷酸酸質(zhì)變化預(yù)警機(jī)制，實(shí)時(shí)跟蹤原料磷酸中MgO+R2O3含量變化，結(jié)合數(shù)學(xué)模型實(shí)時(shí)調(diào)整磷、鈣質(zhì)量比；定期對(duì)輸送設(shè)備進(jìn)行清理，減少半成品在設(shè)備上的黏結(jié)；在工序連接、提升、篩分、包裝等易產(chǎn)生揚(yáng)塵的工段建立微負(fù)壓系統(tǒng)，將揚(yáng)塵抽吸至布袋除塵器，收集粉塵并重新利用，有效降低磷損失。

3.5 磷酸鈣替代部分磷酸

磷酸鈣是使用磷精礦煅燒而成，該工藝最大的優(yōu)點(diǎn)是減少磷石膏排放，綠色環(huán)保，在安全環(huán)保形勢(shì)日趨嚴(yán)峻的形勢(shì)下對(duì)磷酸鈣鹽行業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要作用。在“以渣定產(chǎn)”和加快推進(jìn)磷石膏綜合利用的環(huán)境下，添加磷酸鈣替代部分磷酸和碳酸鈣生產(chǎn)飼料級(jí)磷酸二氫鈣是經(jīng)濟(jì)且可行的方案。

磷酸鈣與磷酸按質(zhì)量比1 ∶2 反應(yīng)生產(chǎn)飼料級(jí)磷酸二氫鈣，其間不需要使用碳酸鈣或其他含鈣化合物作原料，有反應(yīng)迅速、產(chǎn)品游離酸含量低等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)際生產(chǎn)中可結(jié)合環(huán)保需要和飼料級(jí)磷酸鈣鹽市場(chǎng)調(diào)整磷酸鈣的用量和磷酸的比例來(lái)降低磷酸消耗。利用磷酸鈣、磷酸生產(chǎn)磷酸二氫鈣可保障產(chǎn)品質(zhì)量，在環(huán)境保護(hù)越來(lái)越受重視的將來(lái)，或?qū)⒊蔀椴豢苫乇艿倪x擇，最主要的是在經(jīng)濟(jì)因素與環(huán)境保護(hù)之間權(quán)衡。

4 結(jié)語(yǔ)

降低飼料級(jí)磷酸二氫鈣原料磷酸消耗不僅可直接降低生產(chǎn)成本，還間接從磷石膏產(chǎn)消方面助力環(huán)境保護(hù)，促進(jìn)生態(tài)可持續(xù)發(fā)展，在磷礦石的供應(yīng)將延續(xù)緊張和環(huán)境保護(hù)形勢(shì)日趨嚴(yán)峻的今天，要飼料級(jí)磷酸二氫鈣持續(xù)向好發(fā)展，降低原料磷酸消耗勢(shì)在必行。筆者提供的降低原料磷酸消耗措施在實(shí)踐中取得良好效果，能給飼料級(jí)磷酸鈣鹽企業(yè)提供參考。節(jié)能降耗永無(wú)止境，探索降低飼料級(jí)磷酸二氫鈣原料磷酸消耗的措施或降低磷酸消耗的新工藝開發(fā)仍是飼料級(jí)磷酸鈣鹽行業(yè)的征途。