王平飛

(云南云天化股份有限公司紅磷分公司 云南開遠 661699)

云南云天化股份有限公司紅磷分公司(以下簡稱紅磷分公司)磷酸二銨裝置產(chǎn)能為270 kt/a，以磷酸、液(氣)氨為原料生產(chǎn)w(總養(yǎng)分)為60.00%(16- 44- 0)的磷酸二銨(DAP)產(chǎn)品。由于磷礦石中雜質(zhì)的不同，采用濕法磷酸工藝生產(chǎn)的磷酸質(zhì)量也不同，導致磷酸二銨產(chǎn)品總養(yǎng)分出現(xiàn)波動，而產(chǎn)品總養(yǎng)分(富?？傪B(yǎng)分質(zhì)量分數(shù)≤0.30%)的控制是企業(yè)生產(chǎn)成本控制的關(guān)鍵要素，因此在磷酸二銨生產(chǎn)過程中添加一些其他物料是調(diào)節(jié)產(chǎn)品總養(yǎng)分的重要措施。

1 磷酸含固量變化對產(chǎn)品養(yǎng)分的影響

磷酸含固量是指料漿中的固體總質(zhì)量除以組成料漿的所有組分的質(zhì)量，其成分主要是二水石膏(CaSO4·2H2O)、鐵鋁磷酸鹽、氟硅酸鹽等。60.00% DAP產(chǎn)品中w(N)為15.70%，w(P2O5)為44.30%，w(總養(yǎng)分)為60.00%，w(水分)為1.50%；所用磷酸質(zhì)量w(P2O5)為44.00%，w(固)為11.50%；若磷酸的w(固)上升為12.50%，磷酸含固量中w(P2O5)為15.00%，P2O5收率取97.50%，其他組分含量不變，不考慮其他影響因素，1 000.00 kg 60.00% DAP養(yǎng)分變化情況計算如下。

60.00% DAP產(chǎn)品中有效P2O5質(zhì)量：1 000.00×44.30%=443.00(kg)。

消耗磷酸量：443.00/(97.50%×44.00%)=1 032.63(kg)。

含固量變化值：1 032.63×(12.50%-11.50%)=10.33(kg)。

產(chǎn)品中w(N)：1 000.00×15.70%×100%/(1 000.00+10.33)=15.54%。

產(chǎn)品中w(P2O5)：(1 000.00×44.30%+10.33×15.00%)×100%/(1 000.00+10.33)=44.00%。

產(chǎn)品中w(總養(yǎng)分)：15.54%+44.00%=59.54%。

產(chǎn)品中w(N)變化值：15.54%-15.70%=-0.16%。

產(chǎn)品中w(P2O5)變化值：44.00%-44.30%=-0.30%。

產(chǎn)品中w(總養(yǎng)分)變化值：59.54%-60.00%=-0.46%。

計算結(jié)果表明，生產(chǎn)60.00% DAP產(chǎn)品時，若磷酸中w(固)升高或降低1.00%，不考慮其他影響因素，產(chǎn)品中w(N)，w(P2O5)和w(總養(yǎng)分)將分別下降或上升0.16%，0.30%和0.46%。

2 水分含量變化對產(chǎn)品養(yǎng)分的影響

DAP產(chǎn)品的干燥過程是熱風將熱能以對流的方式直接傳給與其接觸的濕物料，使?jié)裎锪现械乃制⑺魵鈳ё叩倪^程。當熱風爐所提供的高溫氣流與來自造粒機的濕物料接觸時，氣固兩相間發(fā)生熱、質(zhì)同時傳遞。造粒機的物料到達干燥機頭部時，粒子的表面溫度低于熱風溫度，熱風將熱量傳遞給粒子，同時熱風中的水蒸氣分壓低于粒子表面的水蒸氣分壓，粒子中的水被汽化并進入氣相中，粒子內(nèi)部的水分以液態(tài)或水蒸氣的形式擴散至表面。對于同樣的60.00% DAP產(chǎn)品，若產(chǎn)品中w(水分)由1.50%上升至2.50%，1 000.00 kg 60.00% DAP產(chǎn)品養(yǎng)分變化情況計算如下。

水分質(zhì)量變化值：1 000.00×(2.50%-1.50%)=10.00(kg)。

產(chǎn)品中w(N)：1 000.00×15.70%×100%/(1 000.00+10.00)=15.54%。

產(chǎn)品中w(P2O5)：1 000.00×44.30%×100%/(1 000.00+10.00)=43.86%。

產(chǎn)品中w(總養(yǎng)分)：15.54%+43.86%=59.40%。

產(chǎn)品中w(N)變化值：15.54%-15.70%=-0.16%。

產(chǎn)品中w(P2O5)變化值：43.86%-44.30%=-0.44%。

產(chǎn)品中w(總養(yǎng)分)變化值：59.40%-60.00%=-0.60%。

計算結(jié)果表明，生產(chǎn)60.00% DAP產(chǎn)品時，若產(chǎn)品中w(水分)升高或降低1.00%，產(chǎn)品中w(N)，w(P2O5)和w(總養(yǎng)分)將分別下降或上升0.16%，0.44%和0.60%。

3 添加其他物料對產(chǎn)品養(yǎng)分的影響

3.1 添加硫酸

紅磷分公司硫酸廠生產(chǎn)的濃硫酸質(zhì)量分數(shù)為98.00%，是調(diào)節(jié)磷酸二銨產(chǎn)品養(yǎng)分(濃硫酸與氨發(fā)生化學反應(yīng)生成硫酸銨)的原料之一。對于同樣的60.00% DAP產(chǎn)品，若添加1.00 kg濃硫酸，1 000.00 kg 60.00% DAP產(chǎn)品養(yǎng)分變化情況計算如下。

硫酸銨生成質(zhì)量：1.00×98.00%×132/98=1.32(kg)。

硫酸銨中N質(zhì)量：2×14×1.32/132=0.28(kg)。

產(chǎn)品中w(N)：(1 000.00×15.70%+0.28)×100%/(1 000.00+1.32)=15.71%。

產(chǎn)品中w(P2O5)：1 000.00×44.30%×100%/(1 000.00+1.32)=44.24%。

產(chǎn)品中w(總養(yǎng)分)：15.71%+44.24%=59.95%。

產(chǎn)品中w(N)變化值：15.71%-15.70%=0.01%。

產(chǎn)品中w(P2O5)變化值：44.24%-44.30%=-0.06%。

產(chǎn)品中w(總養(yǎng)分)變化值：59.95%-60.00%=-0.05%。

計算結(jié)果表明，生產(chǎn)60.00% DAP產(chǎn)品時，若添加1.00 kg硫酸，產(chǎn)品中w(N)將上升0.01%，而w(P2O5)和w(總養(yǎng)分)將分別下降0.06%和0.05%。

3.2 添加硫酸銨

硫酸銨產(chǎn)品中w(N)為21.00%，對于同樣的60.00% DAP產(chǎn)品，若添加1.00 kg粉狀硫酸銨，1 000.00 kg 60.00% DAP產(chǎn)品養(yǎng)分變化情況計算如下。

硫酸銨中N質(zhì)量：1.00×21.00%=0.21(kg)。

產(chǎn)品中w(N)：(1 000.00×15.70%+0.21)×100%/(1 000.00+1.00)=15.71%。

產(chǎn)品中w(P2O5)：1 000.00×44.30%×100%/(1 000.00+1.00)=44.26%。

產(chǎn)品中w(總養(yǎng)分)：15.71%+44.26%=59.97%。

產(chǎn)品中w(N)變化值：15.71%-15.70%=0.01%。

產(chǎn)品中w(P2O5)變化值：44.26%-44.30%=-0.04%。

產(chǎn)品中w(總養(yǎng)分)變化值：59.97%-60.00%=-0.03%。

計算結(jié)果表明，生產(chǎn)60.00% DAP產(chǎn)品時，若添加1.00 kg粉狀硫酸銨，產(chǎn)品中w(N)將上升0.01%，而w(P2O5)和w(總養(yǎng)分)將分別下降0.04%和0.03%。

3.3 添加氯化銨

氯化銨產(chǎn)品中w(N)為25.00%，對于同樣的60.00% DAP產(chǎn)品，若添加1.00 kg粉狀氯化銨，1 000.00 kg 60.00% DAP產(chǎn)品養(yǎng)分變化情況計算如下。

氯化銨中N質(zhì)量：1.00×25.00%=0.25(kg)。

產(chǎn)品中w(N)：(1 000.00×15.70%+0.25)×100%/(1 000.00+1.00)=15.71%。

產(chǎn)品中w(P2O5)：1 000.00×44.30%×100%/(1 000.00+1.00)=44.26%。

產(chǎn)品中w(總養(yǎng)分)：15.71%+44.26%=59.97%。

產(chǎn)品中w(N)變化值：15.71%-15.70%=0.01%。

產(chǎn)品中w(P2O5)變化值：44.26%-44.30%=-0.04%。

產(chǎn)品中w(總養(yǎng)分)變化值：59.97%-60.00%=-0.03%。

計算結(jié)果表明，生產(chǎn)60.00% DAP產(chǎn)品時，若添加1.00 kg粉狀氯化銨，產(chǎn)品中w(N)將上升0.01%，而w(P2O5)和w(總養(yǎng)分)將分別下降0.04%和0.03%。

3.4 添加尿素

尿素產(chǎn)品中w(N)為46.00%，對于同樣的60.00% DAP產(chǎn)品，若添加1.00 kg粒狀尿素，1 000.00 kg 60.00% DAP產(chǎn)品養(yǎng)分變化情況計算如下。

尿素中N質(zhì)量：1.00×46.00%=0.46(kg)。

產(chǎn)品中w(N)：(1 000.00×15.70%+0.46)×100%/(1 000.00+1.00)=15.73%。

產(chǎn)品中w(P2O5)：1 000.00×44.30%×100%/(1 000.00+1.00)=44.26%。

產(chǎn)品中w(總養(yǎng)分)：15.73%+44.26%=59.99%。

產(chǎn)品中w(N)變化值：15.73%-15.70%=0.03%。

產(chǎn)品中w(P2O5)變化值：44.26%-44.30%=-0.04%。

產(chǎn)品中w(總養(yǎng)分)變化值：59.99%-60.00%=-0.01%。

計算結(jié)果表明，生產(chǎn)60.00% DAP產(chǎn)品時，若添加1.00 kg粒狀尿素，產(chǎn)品中w(N)將上升0.03%，而w(P2O5)和w(總養(yǎng)分)將分別下降0.04%和0.01%。

3.5 添加磷石膏

磷石膏是紅磷分公司磷酸廠生產(chǎn)高濃度磷復肥時的工業(yè)副產(chǎn)品，主要成分是二水硫酸鈣(CaSO4·2H2O)，其w(P2O5)≤0.70%。對于同樣的60.00% DAP產(chǎn)品，若添加1.00 kg粉狀磷石膏，1 000.00 kg 60.00% DAP產(chǎn)品養(yǎng)分變化情況計算如下。

磷石膏中P2O5質(zhì)量：1.00×0.70%=0.007(kg)。

產(chǎn)品中w(N)：1 000.00×15.70%×100%/(1 000.00+1.00)=15.68%。

產(chǎn)品中w(P2O5)：(1 000.00×44.30%+0.007)×100%/(1 000.00+1.00)=44.26%。

產(chǎn)品中w(總養(yǎng)分)：15.68%+44.26%=59.94%。

產(chǎn)品中w(N)變化值：15.68%-15.70%=-0.02%。

產(chǎn)品中w(P2O5)變化值：44.26%-44.30%=-0.04%。

產(chǎn)品中w(總養(yǎng)分)變化值：59.94%-60.00%=-0.06%。

計算結(jié)果表明，生產(chǎn)60.00% DAP產(chǎn)品時，若添加1.00 kg粉狀磷石膏，產(chǎn)品中w(N)，w(P2O5)和w(總養(yǎng)分)將分別下降0.02%，0.04%和0.06%。

3.6 添加DAP不合格品

在生產(chǎn)或包裝過程中，難免會出現(xiàn)因產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量或外在質(zhì)量不合格的DAP產(chǎn)品，一般將其作為原料重新添加至生產(chǎn)系統(tǒng)，此時將造成DAP產(chǎn)品養(yǎng)分發(fā)生變化。

3.6.1 添加63.50% DAP不合格品

由于63.50% DAP不合格品養(yǎng)分含量較高，會產(chǎn)生DAP產(chǎn)品養(yǎng)分含量偏高的現(xiàn)象。對于同樣的60.00% DAP產(chǎn)品，若添加10.00 kg粒狀63.50% DAP不合格品[w(N)為17.50%，w(P2O5)為46.00%，w(總養(yǎng)分)為63.50%，w(水分)為1.50%]，1 000.00 kg 60.00% DAP產(chǎn)品養(yǎng)分變化情況計算如下。

DAP不合格品中N質(zhì)量：10.00×17.50%=1.75(kg)。

DAP不合格品中P2O5質(zhì)量：10.00×46.00%=4.60(kg)。

產(chǎn)品中w(N)：(1 000.00×15.70%+1.75)×100%/(1 000.00+10.00)=15.72%。

產(chǎn)品中w(P2O5)：(1 000.00×44.30%+4.60)×100%/(1 000.00+10.00)=44.32%。

產(chǎn)品中w(總養(yǎng)分)：15.72%+44.32%=60.04%。

產(chǎn)品中w(N)變化值：15.72%-15.70%=0.02%。

產(chǎn)品中w(P2O5)變化值：44.32%-44.30%=0.02%。

產(chǎn)品中w(總養(yǎng)分)變化值：60.04%-60.00%=0.04%。

計算結(jié)果表明，生產(chǎn)60.00% DAP產(chǎn)品時，若添加10.00 kg粒狀63.50% DAP不合格品，產(chǎn)品中w(N)，w(P2O5)和w(總養(yǎng)分)將分別上升0.02%，0.02%和0.04%。

3.6.2 添加56.50% DAP不合格品

由于56.50% DAP不合格品養(yǎng)分含量較低，會產(chǎn)生DAP產(chǎn)品養(yǎng)分含量偏低的現(xiàn)象。對于同樣的60.00% DAP產(chǎn)品，若添加10.00 kg粒狀56.50% DAP不合格品[w(N)為14.20%，w(P2O5)為42.30%，w(總養(yǎng)分)為56.50%，w(水分)為1.50%]，1 000.00 kg 60.00% DAP產(chǎn)品養(yǎng)分變化情況計算如下。

DAP不合格品中N質(zhì)量：10.00×14.20%=1.42(kg)。

DAP不合格品中P2O5質(zhì)量：10.00×42.30%=4.23(kg)。

產(chǎn)品中w(N)：(1 000.00×15.70%+1.42)×100%/(1 000.00+10.00)=15.69%。

產(chǎn)品中w(P2O5)：(1 000.00×44.30%+4.23)×100%/(1 000.00+10.00)=44.28%。

產(chǎn)品中w(總養(yǎng)分)：15.69%+44.28%=59.97%。

產(chǎn)品中w(N)變化值：15.69%-15.70%=-0.01%。

產(chǎn)品中w(P2O5)變化值：44.28%-44.30%=-0.02%。

產(chǎn)品中w(總養(yǎng)分)變化值：59.97%-60.00%=-0.03%。

計算結(jié)果表明，生產(chǎn)60.00% DAP產(chǎn)品時，若添加10.00 kg粒狀56.50% DAP不合格品，產(chǎn)品中w(N)，w(P2O5)和w(總養(yǎng)分)將分別下降0.01%，0.02%和0.03%。

4 結(jié)語

通過理論計算出各種原料的投加對60.00% DAP產(chǎn)品養(yǎng)分的影響數(shù)值，然后對操作人員進行技能培訓，使得紅磷分公司270 kt/a磷酸二銨裝置生產(chǎn)的60.00% DAP產(chǎn)品的富裕養(yǎng)分控制取得了較好的效果。