磷精礦的水份控制及應(yīng)用研究

謝先軍，蔣世國

（1.四川大學(xué)化工學(xué)院，四川 成都 610065；2.甕?；す?，貴州 福泉 550501）

磷精礦的水份控制及應(yīng)用研究

謝先軍，蔣世國

（1.四川大學(xué)化工學(xué)院，四川 成都 610065；2.甕?；す?，貴州 福泉 550501）

主要介紹在磷精礦生產(chǎn)過程中壓濾部分影響產(chǎn)品含水量的因素，對各影響因素進(jìn)行了系統(tǒng)研究，明確了過濾部分最優(yōu)操作參數(shù)，為磷精礦過濾提供了技術(shù)指導(dǎo)。

磷精礦；壓濾；水份

甕?；す玖拙V裝置年處理能力為280萬噸（干基）/年，水份含量控制在12%以下，最終產(chǎn)品磷精礦送往四川達(dá)州及福建上杭的兩個(gè)生產(chǎn)基地，作為磷酸生產(chǎn)原料。由于磷精礦產(chǎn)品需要經(jīng)過長距離鐵路運(yùn)輸至達(dá)州及福建，運(yùn)輸成本是最終產(chǎn)品成本的重要組成部分，因此，如何盡最大可能降低磷精礦水份以降低運(yùn)輸成本，成為甕?；す矩叫杷伎嫉膯栴}。

1 生產(chǎn)背景及工藝介紹

甕福（集團(tuán)）是以生產(chǎn)粒狀磷酸二銨（DAP）、磷酸一銨（MAP）為主導(dǎo)產(chǎn)品的現(xiàn)代化磷化工企業(yè)，與其配套建設(shè)的還有磷酸裝置、硫酸裝置等。甕福化工公司目前磷精礦生產(chǎn)能力為280萬噸（干基）/年，承擔(dān)此生產(chǎn)任務(wù)的裝置為磷精礦裝置。磷精礦裝置采用的原磷精礦脫水設(shè)備為板框式壓濾機(jī)，其原理是通過外力作用于濾袋內(nèi)的漿體物料，將水分?jǐn)D出達(dá)到脫水目的。由于需要外力擠壓礦漿并將水?dāng)D出，設(shè)備構(gòu)造較為復(fù)雜，因此能耗較高；濾布需經(jīng)常維護(hù)更換，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用也較高。公司經(jīng)過多方調(diào)查研究，發(fā)現(xiàn)脫水設(shè)備中陶瓷過濾機(jī)節(jié)能顯著、操作的自動(dòng)化程度高、設(shè)備運(yùn)行可靠度高，特別是近幾年，在國內(nèi)各種礦產(chǎn)品脫水中得到廣泛應(yīng)用，是板框?yàn)V袋式磷精礦脫水設(shè)備的更新?lián)Q代產(chǎn)品，后報(bào)公司審核通過，全面啟動(dòng)陶瓷過濾機(jī)替換板框式壓濾機(jī)的整改工作，該項(xiàng)整改工作于2014年完成。陶瓷過濾機(jī)與盤式真空過濾機(jī)的工作原理相似，不同之處在于過濾介質(zhì)——陶瓷板具有產(chǎn)生毛細(xì)效應(yīng)的微孔，使微孔中的毛細(xì)作用力大于真空所施加的力，使微孔始終保持充滿液體狀態(tài)，無論在什么情況下，陶瓷過濾板不允許空氣透過，由于沒有空氣透過，固液分離時(shí)能耗低、真空度高。陶瓷過濾機(jī)主要由轉(zhuǎn)子、攪拌器、刮刀組件、料漿槽、分配器、陶瓷過濾板、真空系統(tǒng)、清洗系統(tǒng)和自動(dòng)化控制系統(tǒng)等組成。陶瓷過濾機(jī)工作時(shí)，轉(zhuǎn)子(陶瓷板)運(yùn)轉(zhuǎn)一周，工作過程分為4個(gè)區(qū)域：吸漿(料)區(qū)、干燥區(qū)、卸料區(qū)和清洗區(qū)，這4個(gè)區(qū)域反復(fù)循環(huán)。

2 水份不達(dá)標(biāo)的原因分析

為進(jìn)一步降低磷精礦水分，緩解物流成本壓力，甕?；す窘M織相關(guān)人員對磷精礦水份含量偏高的原因進(jìn)行系統(tǒng)分析。經(jīng)分析，磷精礦水份含量偏高可能與真空度、入料粒度、精礦性質(zhì)及生產(chǎn)負(fù)荷等有關(guān)，為此，化工公司對磷精礦水份含量的影響因素進(jìn)行了系統(tǒng)分析。

2.1 真空度對磷精礦水份含量影響分析

（1）精礦裝置陶瓷過濾機(jī)設(shè)計(jì)真空度為90kPa，當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?0.2kPa，這說明真空度設(shè)計(jì)值為當(dāng)?shù)氐慕^對真空，生產(chǎn)中無法實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)真空度。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，系統(tǒng)真空度在70～80kPa之間。

（2）在真空系統(tǒng)不正常時(shí)，個(gè)別陶瓷過濾機(jī)的真空度會下降到50kPa以下；同時(shí)，由于所有陶瓷過濾機(jī)的真空主管全部連通，當(dāng)真空管路破真空時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)都會受到影響。

2.2 入料粒度對磷精礦水份含量影響分析

通過調(diào)整旋流器壓力，得到不同粒度分布的入料礦漿用于生產(chǎn)，待系統(tǒng)平穩(wěn)后，分別取樣進(jìn)行粒度分析和濾餅水分分析。隨著-200目入料比例的增大，經(jīng)過陶瓷過濾機(jī)過濾后的磷精礦濾餅水份含量也隨之升高，說明入料粒度越細(xì)，過濾效果越差，磷精礦濾餅含水量越高，進(jìn)而說明只有適合該陶瓷過濾機(jī)過濾精度的入料粒徑，才能達(dá)到最好的過濾效果，從而保證磷精礦濾餅水份含量達(dá)標(biāo)。

2.3 礦性質(zhì)對磷精礦水份含量影響分析

通過對2014年8～9月以來精礦性質(zhì)的分析，發(fā)現(xiàn)當(dāng)精礦中SiO2、Fe2O3和Al2O3含量增加時(shí)，精礦中CaO和P2O5品位呈下降趨勢，而濾餅中水分呈上升趨勢（如表1所示）。根據(jù)礦物學(xué)理論，當(dāng)?shù)V漿中含有SiO2、Fe2O3和Al2O3等親水性雜質(zhì)礦物增加時(shí)，礦漿的粘度增加，過濾阻力增大，從而影響過濾單元操作。

2.4 生產(chǎn)負(fù)荷對磷精礦水份含量影響分析

化工公司磷精礦脫水裝置每臺陶瓷過濾機(jī)設(shè)計(jì)能力為20萬噸/年，濾餅水分設(shè)計(jì)值為13%。按年運(yùn)行10個(gè)月、每月生產(chǎn)25天、每天清洗4小時(shí)（有效生產(chǎn)時(shí)間20小時(shí)）計(jì)，每臺陶瓷過濾機(jī)設(shè)計(jì)負(fù)荷為：200000÷10÷25÷20＝40t/h（干基）。為保證數(shù)據(jù)的可行性，試驗(yàn)前首先對皮帶秤進(jìn)行校對，選擇剛清洗好的陶瓷過濾機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)測試。測試開始后，保持真空度相對穩(wěn)定，通過改變過濾機(jī)吸漿槽的液位、濃度及主軸頻率等手段，圍繞設(shè)計(jì)生產(chǎn)負(fù)荷上下調(diào)整精礦產(chǎn)量，待系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)后，每隔10分鐘取樣分析，連續(xù)取3組數(shù)據(jù)再取平均值進(jìn)行對比分析，結(jié)果如表2。

表1 精礦性質(zhì)對濾餅水分的影響

表2 生產(chǎn)負(fù)荷對濾餅水分的影響

試驗(yàn)期間，在3期僅開1臺過濾機(jī)的情況下，當(dāng)生產(chǎn)負(fù)荷約31.6t/h（干）時(shí)，濾餅水分達(dá)到最低值12.53%，此時(shí)濾餅厚度約3～5mm，負(fù)荷僅為設(shè)計(jì)的79%，不利于產(chǎn)能發(fā)揮；隨著生產(chǎn)負(fù)荷的增加，濾餅水分提高，說明生產(chǎn)負(fù)荷是影響精礦水分的主要原因；從平均值上看，當(dāng)負(fù)荷接近設(shè)計(jì)值時(shí)，濾餅水分含量也接近設(shè)計(jì)值13%。

3 整改措施

通過對磷精礦水份含量影響因素的分析，結(jié)合生產(chǎn)及試驗(yàn)實(shí)際情況，可以得出生產(chǎn)負(fù)荷、系統(tǒng)真空度、礦性質(zhì)以及入料粒度分布，均對磷精礦水份含量有較大影響。為保證外送磷精礦產(chǎn)品含水量控制在12%以內(nèi)，化工公司進(jìn)行了如下整改措施：

（1）控制生產(chǎn)負(fù)荷。

（2）加強(qiáng)設(shè)備管理，確保設(shè)備狀態(tài)良好。

（3）與上游裝置進(jìn)行溝通，對入料粒度進(jìn)行嚴(yán)格控制?？刂迫肓狭６?200目的比例在50%以下，從而確保過濾效果，保證磷精礦水含量在可控范圍內(nèi)。

（4）與上游裝置溝通，在選礦過程中嚴(yán)格把控精礦漿中SiO2、Fe2O3和Al2O3等親水性雜質(zhì)含量，確保SiO2、Fe2O3及Al2O3總含量低于8.5%。

4 整改后運(yùn)行效果

經(jīng)過為期6個(gè)月的整改及系統(tǒng)調(diào)整，甕?；す居?016年4月完成了以上整改措施，并實(shí)現(xiàn)工藝控制指標(biāo)達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。跟蹤磷精礦過濾裝置2016年5～7月運(yùn)行情況，對磷精礦水份含量進(jìn)行20次抽樣檢查。通過對5～7月磷精礦產(chǎn)品水份含量的跟蹤調(diào)查可以發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過上述整改措施并精益操作，磷精礦水份基本可以控制在12%以內(nèi)，順利達(dá)到公司預(yù)定考核目標(biāo)。

5 結(jié)語

甕?；す就ㄟ^對陶瓷過濾機(jī)系列整改，確保了磷精礦水份含量低于12%，經(jīng)長時(shí)間運(yùn)行考驗(yàn)，證明整改措施切實(shí)有效，為磷精礦水份控制提供了可供研究的方向。

[1]劉海，陳定華.陶瓷過濾機(jī)在磷精礦脫水中的應(yīng)用與實(shí)踐[M].2014年第34屆中國硫與硫酸工業(yè)技術(shù)年會論文集，179-181.

TF046.4

：A

：1671-0711（2017）09（下）-0191-02