低品位磷礦萃取稀磷酸凈化技術(shù)研發(fā)

張俊 傅忠德(甕福達(dá)州化工有限責(zé)任公司，四川 達(dá)州 635000)

低品位磷礦萃取稀磷酸凈化技術(shù)研發(fā)

張俊 傅忠德(甕福達(dá)州化工有限責(zé)任公司，四川 達(dá)州 635000)

近年來(lái)，隨著優(yōu)質(zhì)磷礦儲(chǔ)量的逐步減少和市場(chǎng)原材料價(jià)格差異，我司開(kāi)始大量使用集團(tuán)和四川本地的低品位磷礦，這些磷礦中P2O 5含量偏低，倍半氧化物含量高，且含有較多的有害雜質(zhì)，產(chǎn)出的稀磷酸外觀呈暗黑色，并伴有較多懸浮雜質(zhì)，在用于生產(chǎn)高濃度磷肥或磷精細(xì)化工產(chǎn)品時(shí)，直接影響到產(chǎn)品外觀和內(nèi)在質(zhì)量。本文主要針對(duì)國(guó)內(nèi)濕法磷酸產(chǎn)業(yè)在改善低品位磷礦制稀磷酸品質(zhì)方面遇到的的諸多困難，對(duì)集成創(chuàng)新的凈化工藝進(jìn)行工業(yè)化實(shí)施的簡(jiǎn)單分析。

低品位磷礦；萃??；稀磷酸；凈化技術(shù)

本文主要介紹一種初級(jí)磷酸凈化的工業(yè)化技術(shù)，針對(duì)國(guó)內(nèi)濕法磷酸產(chǎn)業(yè)在低品位磷礦制稀磷酸品質(zhì)方面遇到的的諸多困難，通過(guò)集成創(chuàng)新的凈化工藝，達(dá)到減少或降低低品位磷礦制稀磷酸中磷石膏、有機(jī)碳以及部分黑色懸浮物等雜質(zhì)含量，提升產(chǎn)品質(zhì)量，以達(dá)到大量開(kāi)發(fā)低品位磷礦，突破大量綜合利用低品位磷礦但磷酸質(zhì)量差的瓶頸問(wèn)題。

1 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

我國(guó)濕法磷酸目前正處在發(fā)展階段，1963年完成了二水法多草萃取工藝中間試驗(yàn)，1966年完成了二水法單槽（同心圓槽）工藝的中間試驗(yàn)，1967年在南京磷肥廠采用同心圓形單槽多講、空氣冷卻工藝建成了二水法磷酸裝置，1982年又在云南磷肥廠采用同樣的流程建成了年產(chǎn)3.5萬(wàn)磷酸的生產(chǎn)裝置。目前，我國(guó)大型濕法磷酸裝置已達(dá)到年產(chǎn)30萬(wàn)噸以上。

隨著高品位磷礦資源日益匱乏，越來(lái)越多的濕法磷酸生產(chǎn)企業(yè)不得不把目光轉(zhuǎn)向低品位磷礦的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，使用低品位磷礦利用二水法生產(chǎn)的濕法磷酸含有多種雜質(zhì)，主要是氟、鎂、鐵、鋁、硅、硫等，有時(shí)還含有少量的有機(jī)物，雜志的存在很大程度上限制了磷酸的質(zhì)量和用途。如不采取相應(yīng)的除雜措施，其產(chǎn)品為粗磷酸，一般僅能用于低濃度磷復(fù)肥生產(chǎn)，而難以直接加工制成其他品質(zhì)較好的高濃度復(fù)合肥以及精制磷酸鹽產(chǎn)品。因此在開(kāi)發(fā)利用低品位磷資源時(shí)必須要解決的就是濕法磷酸的初級(jí)凈化，同時(shí)凈化方式、凈化效果、投資成本等問(wèn)題就必須要面對(duì)，無(wú)論是使用化學(xué)凈化還是物理凈化，投資成本低廉且凈化效果顯著的技術(shù)方式就顯得尤為關(guān)鍵。

2 技術(shù)應(yīng)用方案選擇

前期實(shí)驗(yàn)室研發(fā)中，研發(fā)小組從化學(xué)反應(yīng)沉降路線和物理反應(yīng)沉降兩種路線進(jìn)行，以除去初級(jí)稀磷酸中的磷石膏、有機(jī)碳以及部分黑色懸浮物等雜質(zhì)含量。并分別制訂各自部分的具體技術(shù)方案，同步實(shí)施。通過(guò)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)對(duì)比，選擇新型高分子沉降劑的物理沉降方式效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于化學(xué)沉降路線，且不存在安環(huán)問(wèn)題。

2.1 通過(guò)物理凝聚沉降的方式達(dá)到凈化效果，技術(shù)方案如下圖

（1）將新型高分子沉降劑和工藝水加入配制槽，通入壓縮空氣并攪拌，其質(zhì)量含量為20ppm;（2）沉降劑經(jīng)過(guò)2小時(shí)的溶解實(shí)際后使用離心泵輸送至稀磷酸貯槽；（3）輸送流量根據(jù)磷酸品質(zhì)確定，通過(guò)閥門(mén)調(diào)節(jié)凈化劑流量；（4）加入到貯槽后，每2個(gè)小時(shí)取樣觀察稀磷酸色度，透明度以及懸浮物含量；（5）待貯槽中稀磷酸品質(zhì)達(dá)到生產(chǎn)要求后即停止沉降劑添加系統(tǒng)，避免資源浪費(fèi)。如圖1所示。

2.2 通過(guò)表面過(guò)濾裝置提升凈化效果

經(jīng)過(guò)初級(jí)物理凝聚沉降后的凈化稀磷酸中仍存在部分不可沉降雜質(zhì)，通過(guò)新增設(shè)的表面過(guò)濾裝置進(jìn)行深度凈化后加深了我公司稀磷酸凈化項(xiàng)目的研發(fā)深度，進(jìn)一步提升了稀磷酸的內(nèi)在質(zhì)量。

3 物理凝聚沉降加表面過(guò)濾兩級(jí)集成創(chuàng)新凈化技術(shù)的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)

（1）選擇新型高分子聚合材料沉降劑的添加，通過(guò)物理凝聚沉降對(duì)稀磷酸尤其是低品位磷礦萃取制得的雜質(zhì)較多、質(zhì)量較差的初級(jí)稀磷酸凈化可以起到至關(guān)重要的改良作用；（2）經(jīng)過(guò)一年的生產(chǎn)驗(yàn)證和技術(shù)改進(jìn)后，該類型高分子材料配比、加入量控制、制作方式、加入方式以及加入時(shí)機(jī)把握等方面已達(dá)到最優(yōu)化；（3）預(yù)期再經(jīng)過(guò)表面過(guò)濾裝置二級(jí)凈化技術(shù)處理后稀磷酸內(nèi)在質(zhì)量能夠進(jìn)一步提升亦屬于同行業(yè)首創(chuàng)；（4）針對(duì)稀磷酸凈化流程以及工作有完整的管理制度和應(yīng)急預(yù)案，并已在母公司（甕福集團(tuán)）得到充分的認(rèn)可和推廣；（5）通過(guò)本項(xiàng)目的二級(jí)凈化技術(shù)能夠提升低品位磷礦的利用率，降低企業(yè)生產(chǎn)成本，增強(qiáng)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。

4 技術(shù)創(chuàng)新性研究

4.1 理論創(chuàng)新

一直以來(lái)在二水法濕法磷酸生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)磷礦原料的P2O5品位要求非常嚴(yán)格必須在32%以上才能夠生產(chǎn)出合格磷酸及下游高濃度復(fù)合肥產(chǎn)品，而25%-28%的低品位磷礦進(jìn)行初級(jí)浮選后生產(chǎn)出的稀磷酸色澤暗黑、雜質(zhì)較多，輸送至下游生產(chǎn)單元根本無(wú)法保證產(chǎn)品質(zhì)量。我公司通過(guò)該項(xiàng)目成功運(yùn)用，利用物理凝聚沉降凈化的方式首次能夠利用低品位磷礦生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)合格的高濃度復(fù)合肥。

4.2 應(yīng)用創(chuàng)新

國(guó)內(nèi)長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)濕法磷酸進(jìn)行的凈化研究和應(yīng)用主要針對(duì)于高品位磷礦生產(chǎn)的濕法磷酸，而我公司項(xiàng)目卻旨在針對(duì)低品位磷礦生產(chǎn)濕法磷酸領(lǐng)域進(jìn)行研究，通過(guò)物理凝聚沉降凈化結(jié)合表面過(guò)濾凈化兩級(jí)凈化方式提升稀磷酸質(zhì)量，從而生產(chǎn)出合格的高濃度復(fù)合肥產(chǎn)品且產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到要求。對(duì)我國(guó)低品位磷礦的開(kāi)采利用提供堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

4.3 技術(shù)創(chuàng)新

本文主要采用的凈化技術(shù)均為企業(yè)生產(chǎn)人員以及技術(shù)人員技術(shù)攻關(guān)獲得的成果，在生產(chǎn)中試及工業(yè)化應(yīng)用期間的加料種類、加料配比、設(shè)備安裝、管道布置、流程改造、系統(tǒng)檢測(cè)、數(shù)據(jù)采集等方面的工作也全部是公司員工自行參與獲得的技術(shù)成果。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，低品位磷礦萃取稀磷酸凈化技術(shù)研發(fā)符合生產(chǎn)要求的長(zhǎng)期添加系統(tǒng)以及相關(guān)配套設(shè)施，驗(yàn)證物理凝聚沉降加表面過(guò)濾兩級(jí)凈化技術(shù)能夠明顯降低稀磷酸雜質(zhì)含量，提高稀磷酸色澤質(zhì)量，為下游產(chǎn)品提供優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)原料，最重要的是我司可憑借該技術(shù)大量使用低品位磷礦，既節(jié)約了生產(chǎn)成本又能保證產(chǎn)品質(zhì)量，對(duì)品牌競(jìng)爭(zhēng)力的提升無(wú)疑是巨大的。

[1]彭德萍,趙宗海,卿周君.利用錐形沉降槽凈化濕法磷酸的技術(shù)探討[J].廣州化工,2012,4005:141-142.